北京園林育種的重要方向

2012/5/15 19:53:47

北京城四季分明的園林景觀，確實具有特色，特別是一 到冬季，那布滿京城或面或線的大片落葉喬木，個個枝干挺拔。然而冬季的北京在色彩方面似乎又缺少了一些生機，不少同行都建議北京 城應增添冬季常綠闊葉植物，那樣，北京的冬季就會更加生機盎然。 我曾在京城尋覓過能在隆冬展現(xiàn)翠綠顏色的大小喬木和灌木。除北京 友誼醫(yī)院、東單公園等處僅有幾株“冬青”外，就是公園中嫁接的大 葉黃楊和作為綠籬的小葉黃楊及寥寥幾株常春藤是綠色的。丹麥草是 綠色的，但凍蔫了。那松柏檜的墨綠偏于墨，且過于灰暗。到北林園 林學院讀研，聽博導程教授講分子遺傳學，大受啟發(fā)。必須抓緊從植 物本身入手，培育北京耐低溫抗寒抗凍的新品種。這是解決北京冬季 有綠樹、有鮮花的根本途徑。教授們已辛勤操勞幾十載，他們培育的 山茶花到臘月還在露地頂著花骨朵兒，據(jù)介紹它可以抗零下20℃低溫， 在一些同溫帶的國家已廣為栽植。寒冬干旱的北京可否也讓山茶花裝 點市容、美化庭院？據(jù)說這已不是奢望，不是空想。那么抗寒育種的 奧秘何在呢？
（一）抗寒性是植物在對低溫寒冷環(huán)境的長期適應中， 通過本身的遺傳變異和自然選擇獲得的一種抗寒能力。但這種遺傳特 性只有在特定環(huán)境條件誘導下，才能表達出來，且隨著環(huán)境條件的改 變還可消失。也就是說，抗寒性基因是一種誘發(fā)性基因，只有在一定 條件下，主要是低溫和短日照的作用下，才能表達成為抗寒力。抗寒 基因表達為抗寒能力的過程，就是抗寒能力提高的過程，就是常說的 抗寒鍛煉或寒冷馴化。植物進入抗寒鍛煉，一是決定于外界的誘發(fā)條 件，其中低溫是主要的。大多數(shù)植物抗寒鍛煉的臨界溫度為2－5℃。 植物抗寒鍛煉沒光照不行，如果缺光，即使在持續(xù)的低溫下也不能得 到抗寒鍛煉。因為光對植物起光合效應和光周期調整的作用。二是與 植物體的細胞的生理活動強度、細胞的分裂和生長活動等密切相關。 植物生長越旺盛抗寒力越弱；生長活動是提高抗寒性的前提條件。必 須在秋季低溫、短日照的條件下，植物逐漸停止生長活動，抗寒基因 才能表達成為抗寒力。木本植物秋梢易干死就是因為它比春梢停止生 長晚，阻礙了其抗寒基因的表達。從某種意義上講，促進生長的措施， 如水分、氮肥過于充足及生長促進物質都是不利于植物提高抗寒能力 的；反之，抑制生長因素，如干旱、生長延緩劑的使用則有利于植物 抗寒鍛煉。遺傳研究表明，植物的抗寒性是由多基因控制的數(shù)量性狀。 如果采用的雜交親本具有較高的抗寒性，抗寒性在雜交后代中就有可 能積累，就有可能培育出更抗寒的新品種。有時還需要采用復合雜交 和回交等方式，逐步進行改良，以獲得綜合性狀較好的新品種。
（二 ）抗寒育種的途徑主要有以下幾種，雜交育種，即選擇抗寒及綜合性 能較好的親本，通過雜交獲取抗寒且綜合性狀更好的雜種；理化因子 誘變，利用輻射及化學誘變劑來培育抗寒新品種；細胞遺傳工程，利 用細胞遺傳工程進行抗寒育種，這是一個新的手段，可以利用低溫， 直接篩選抗寒細胞突變體和抗寒的雜種細胞，有幾種方法可取，
一 是在單細胞培養(yǎng)的基礎上，利用不同低溫處理，篩選抗寒的細胞系；
二 是在單細胞或組織培養(yǎng)的基礎上，進行理化因子的誘變處理，再用低 溫篩選抗寒突變體；
三 是在組織培養(yǎng)或原生質體培養(yǎng)的基礎上，引入 外源的抗寒基因，再用低溫篩選出發(fā)生轉化的抗寒細胞系；四是通過 原生質體融合細胞雜交技術，將兩個親本的抗寒基因，匯合在一個雜 交細胞中，然后再用低溫篩選抗寒的雜種細胞。通過這些方法獲得抗 寒細胞系以后，再經(jīng)過細胞與組織培養(yǎng)，誘導分化出新的抗寒株系。 還有用低溫馴化選擇的途徑來培育抗寒新品種，這種情況已在植物歷 史的演化過程中發(fā)生，我們通過自然低溫的馴化與選擇完全可以使在 比較溫暖地方的植物，逐步適應在寒冷地區(qū)生長。
（三）隨著生物技 術的發(fā)展和廣泛應用，利用基因工程使植物獲得抗寒性已成為最有效 的途徑。至今，植物抗寒基因工程的研究至少在魚類抗凍蛋白途徑、 脂肪酸去飽和代謝關鍵酶基因途徑、超氧化物歧化酶（SOD）基因途 徑和糖類代謝基因途徑四個方面，取得成果。目前植物抗寒基因工程 中比較成熟的途徑是導入抗凍基因。美國DNA植物技術公司把抗凍基 因導入到番茄中，培育出了耐寒番茄，并且認為抗凍蛋白有可能應用 于所有蔬菜品種的改良�，F(xiàn)在耐寒番茄已進入大田試驗階段，轉基因 的馬鈴薯也進入了田間試驗階段。植物抗寒性屬多基因控制與調節(jié)的 性狀，因此轉單基因的植株，其抗寒性提高程度有限（1．0－1．5℃ ）。我們在進行植物抗寒基因工程的同時，若再加強基礎研究，研究 植物抗寒的分子遺傳，尋找抗寒主基因，就可能推動抗寒轉基因育種 邁出一大步。目前北京市的常綠闊葉樹和常綠地被植物的栽培，與地 球同緯度的歐洲一些國家的首都城市相比，差距很大。這些常綠闊葉 植物不僅對改善城市冬季自然景觀起到良好的效果，而且對改善城市 生態(tài)環(huán)境起到重要作用。北京申辦2008 年奧運成功，響亮的口號是 “綠色奧運”，常綠闊葉樹種的引種栽培，已引起了市政府和有關部 門的重視，在小氣候條件下已有少量引種，但至今還未篩選出常綠闊 葉基調樹種。因此，對北京的僅有的常綠闊葉植物進行調查和抗寒性 鑒定，對新引進的一些常綠闊葉地被植物進行抗寒性研究，篩選有抗 寒潛力的常綠闊葉樹種，是北京園林植物育種的一個重要方向。

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