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槭树种质资源创新与应用

2020-12-03

 

槭树是世界重要的彩叶观赏树种,我国的槭树苗木产业在助力山区林农脱贫致富、推动乡村振兴和城乡环境绿化美化方面具有重要作用,是百姓的致富树和幸福树。然而,作为槭树资源大国和苗木产业大国,我国槭树种质资源研发水平与欧美、日本等国家差距较大,由于缺乏科技支撑,近年槭树苗木产业出现了品种老化、种质退化、观赏期短、产品结构同化、市场竞争力弱化等瓶颈问题,严重制约了产业的可持续发展,也影响了槭树在植物造景中的应有地位。
在国家星火计划重大项目“浙江四明山区域槭树和樱花产业提升技术集成与示范”(项目编号:2012GA701002)、国家农业科技成果转化资金项目“金叶槭树新品种中试与产业化示范”(项目编号:2014GB2C220150)、国家林业行业标准修(制)订项目“秀丽槭播种育苗技术规程”(项目编号:2015-LY-248)等项目的先后支持下,宁波城市职业技术学院、宁波市奉化天竺园艺有限公司承担完成“槭树种质资源创新与应用”项目,项目主要完成人有祝志勇、林乐静、林立、王志龙、崔广元、李修鹏、何立平、邱迎君、竺君、刘夔、王卫兵、叶国庆。
项目针对制约槭树种苗产业发展的品种老化等瓶颈问题,系统开展了槭树种质资源收集保存与创制、新品种(良种)选育、种苗高效培育、资源多功能利用等全产业链技术创新研究,形成了系列原创性成果。收集保存国内外槭树种质426个,获授权植物新品种7个、浙江省林木良种审(认)定2个,获授权发明专利2项(一种基于超声波辅助提取青枫叶中总黄酮的方法,ZL201310701032.X;一种基于超临界提取的制备性分离青枫叶中黄酮的方法,ZL201310701035.3),出版专著2部,发表论文18篇,制定林业行业标准1项、企业标准3项,参与制定林业行业标准和省地方标准各1项。累计推广新品种与新技术16万亩次,产值27亿余元,利润近13亿元。项目成果获浙江省林学会第二十届科技兴林科学技术奖一等奖并入围第十一届梁希林业科学技术奖科技进步奖二等奖。
 
1 主要成果
1.1 创建槭树种质资源圃和性状数据库,为槭树种质的持续创新与利用积淀了基础
项目收集国内外槭树种质426种(含品种,下同),建成国内先进的种质资源保存基地;构建了槭属分子系统关系,探明种质资源的亲缘关系、遗传多样性与叶形叶色等表型性状的相关性;筛选出适用于槭属植物鉴别的理想DNA条形码;完成70种槭树植物5个DNA条形码的测序工作,提交到美国基因库(GenBank)序列300多条,为世界的槭树研究者提供基因序列信息;建立了300多个品种观赏性状与生物学性状数据库。
1.2 创制槭树新种质和选育良种,解决了制约产业发展的品种老化、种质退化等瓶颈问题
开展了槭树综合性状评价,筛选出52个推广品种,审(认)定省级林木良种2个,并作为主导品种推广应用,丰富和延长了彩叶观赏周期;综合运用核辐射诱变、自然变异选择等技术手段,构建了槭树种质创新和新品种育种技术方法体系,自主培育了粉红色、玫红色、黄色等色系及观果、观干等特异优良新种质50多个(图1、图2、图3),授权植物新品种权7个;采用基因转录组测序技术,揭示了槭树品种热胁迫的生理响应机制,筛选出一批热胁迫响应关键候选基因,为进一步开展耐热品种定向选育提供了依据。
1.3 创立高效栽培技术体系,大幅提高产业效益
制定了秀丽槭播种育苗行业技术标准,规范了优良嫁接砧木秀丽槭培育技术标准;研发并集成了砧木标准化育苗、容器苗培育、整形修剪、有害生物防控等高效栽培技术体系,创新大规格砧木全冠嫁接和快速成型、常规苗增值造型、大径级枝桠高位高压再利用等技术,缩短成品苗培育周期50%以上,比传统培育方式增效610倍。
1.4 创新槭树综合利用技术,探索多功能利用新途径
开创了槭树“苗-景”农旅融合模式,实现了第一、第三产业融合发展和资源的多功能利用。探明秀丽槭叶中黄酮成分种类、变化规律及抗氧化能力,研建秀丽槭叶总黄酮优化提取工艺2项;探明秀丽槭、樟叶槭和罗浮槭等4种植物种子含油率、脂肪酸成分和理化性质及35种脂肪酸含量和变化规律,为种苗产业链延伸探索出新路径。
 
2 推广应用情况
项目从收集保存的槭树种质资源圃426个观赏品种中筛选出52个优良栽培品种,自主培育出国家植物新品种7个、浙江省林木良种2个,建立了良种栽培示范基地、大规格砧木全冠嫁接示范基地、槭树造型示范基地,并通过现场指导、举办技术培训班等形式开展技术推广。项目实施以来,共举办技术培训班20期,培训人员2 000余人次,培育高职园林园艺学生1 200多名,培养在职硕士、博士各1名;现场调研、指导示范基地建设80余次,大规格砧木全冠嫁接技术、槭树整形修剪技术、槭树造型技术、高压盆景素材技术等获得农户的广泛认可,大幅度提高了嫁接苗成型速度与观赏价值。制定了《秀丽槭播种育苗》行业标准及《红枫嫁接育苗》《容器育苗》《造型苗培育》等企业技术标准,参与了安徽省地方标准《日本红枫育苗技术规程》制定,规范和提升了种苗生产标准化水平。建立“金叶鸡爪槭”“流泉”等良种采穗圃4个,面积约70亩,具备年供300个品种700万种苗嫁接接穗生产能力。建立各类栽培示范基地7个,面积近500亩,为广大苗农高效栽培提供了技术示范;建立“苗-景”农旅融合示范园2个,约1 500亩。
项目开发的新品种新技术在浙江宁波、杭州、绍兴等地区推广应用4万余亩,在江苏靖江、镇江,河南洛阳,贵州黔西南洲,福建福州,四川绵阳等地推广应用近万亩。
建立的槭树种质资源保存基地、良种采穗圃为江苏、河南、山东等地及日本的槭树研究机构、专家学者开展科学研究和科普活动提供了支持。完成70种槭树植物5个DNA条形码的测序工作,提交到美国GenBank序列300多条,为世界的槭树研究者提供了基因序列信息。
 
3 社会经济效益
项目累计推广种植16万余亩次,实现总产值27亿余元,利润13亿余元,新增利润近5.2亿元。项目筛选的良种及选育的新品种丰富了我国彩叶树种资源多样性,为城乡居民庭院美化绿化提供了丰富的植物品种。建立的槭树种质保存基地为持续开展槭树领域的科学研究奠定了重要基础。项目的实施对于推进我国苗木产业供给侧结构性改革、促进苗木产业技术转型升级和苗农增收、实现乡村振兴等具有重要意义。