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图为王俊辉(左二)指导杂交育种。个人资料照片
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云杉多分布在自然条件艰苦、交通不便的地区。由于云杉苗期生长缓慢,生长周期长,对云杉育种的研究和成果相对较少。
中国林科院林业研究所研究员王俊辉潜心研究云杉遗传育种20多年,创新育种技术,构建新的育苗体系,缩短育苗周期,促进研究成果向生产力转化。
“不同种类的云杉,针叶排列、球果大小和颜色差异很大,对环境的适应能力也大不相同。”中国林业科学院林业研究所研究员王俊辉了解云杉的形态特征和生活习性。
云杉前期生长缓慢,从繁育、育苗到造林的周期相对较长,但王俊辉却由衷地高兴看到森林哪怕是一点点新的变化。回顾20多年云杉遗传育种研究的经历,王俊辉感慨地说:“青海、甘肃的200多片云杉实验林是我最大的收获。”
走遍云杉的主要分布区,建立系统的种质资源库
云杉属于松科,树干挺拔,可以长到40多米高。从云南的白马雪山、香格里拉到新疆的天山、伊犁,从四川的稻城、木里到西藏的林芝,云杉直立着,用它的田童树干守护着水土的一面。
“云杉分布广泛,适应性强。它是防止水土流失的理想树种,在调节气候方面发挥着重要作用。”王俊辉表示,研究云杉的遗传育种,就是通过选择、杂交等方式,从种源上改良云杉的品种。使云杉生长快、产量高、木材质量好,同时保护其遗传多样性,更好地发挥其生态效益。
2000年,王俊辉毕业于北京林业大学,获森林遗传育种学博士学位,后来到中国林科院工作。他最初的研究方向是落叶松。云杉的海拔比落叶松高。当时国内对云杉的研究很少。另一方面,云杉虽然前期生长缓慢,但后期生长迅速,材质轻软,纹理平直,声学性能好,具有较高的研究价值。在森林遗传改良专家马长庚和中国工程院院士张守恭的指导下,王俊辉确立了云杉遗传育种的研究方向。
为了提高人工林的产量和质量,必须选择林木良种,丰富的遗传种质资源是持续遗传改良的基础。王俊辉研究工作的第一步是建立云杉种质资源库,摸清云杉种质资源并进行系统分类。
从2000年开始,王俊辉跑遍了青海、甘肃、四川、西藏等主要云杉分布区。
大多数云杉分布区自然条件艰苦,人迹罕至,因此调查和选择优秀的个体是一件苦差事。2000年9月,王俊辉听说四川省甘孜藏族自治州有一片林分很好的云杉天然林,但路很远,没有通车。
“要选出最好的,就要选择单株具有良好的天然林分,具有高大的乔木和完美的树形,无病虫害和损伤。当时,我和当地林业局的同志们来回走了10多个小时。那片云杉天然林茂盛而高大。那次我们收获了很多。我们选择了40多棵优秀的树木,收集了种子
回来。”王军辉说,“这些第一手的调查资源,为我后续的云杉遗传改良研究奠定了坚实的种质材料基础。”摸清云杉秉性,大大缩短育苗周期
云杉是出了名的“慢性子”。“云杉相关研究少,一个很重要的原因是它长得太慢了。”王军辉说,云杉正常育苗7年才能长到40厘米到50厘米高,要满足出圃标准,时间上等不起。
因为这个原因,王军辉心里也一度打过退堂鼓。马常耕老先生的勉励改变了他的心意:“林木育种研究,与树同候,要坐得住冷板凳,耐得住寂寞。”
一边收集云杉种质资源,另一边同步建实验林。如何用最短的时间建成实验林,成为摆在王军辉面前的又一道难题。
根据传统的植物生理学,适宜的光照、温度,是植物生长重要的外部条件。王军辉研究发现,云杉是前定生长树种,当年育苗期间的人工处理对第二年的生长有影响,当年的芽第二年生长,但是过了7月份就会休眠,且在野外一年生长时间也就两三个月。
王军辉思索着,既然野外条件不合适,能不能人为调控光照、温度,加速云杉幼苗生长?
“光照有很多讲究,强度多少、需不需要梯度变化、时长多少、光谱范围如何,这些都需要一点点去试验。”王军辉说,2000年左右的时候,市场上要找一个合适的灯具很难,“那会儿,几乎跑遍了北京的市场,联系了很多灯泡厂,有时甚至还得自己改造。”
温度调控也是如此。王军辉和青海省大通回族土族自治县东峡林场合作,经过一点一点地摸索和反复试验,终于发现了不同云杉种补光的最佳光源和光谱范围,最终构建了以延长光照为主的光温综合调控强化育苗新体系。
就这样,云杉属27个树种的种子育苗时,经3年补光,绝大多数苗高可达20厘米以上,育苗周期缩短3—5年,3年就能达到国标造林苗木规格和质量。
创新繁育技术,推动林业育种研究成果转化成生产力
“林业育种研究成果不能停留在实验室里,还要转化成生产力。”王军辉说,这其中的关键就在于,选育出成材快、适应性好的良种,并把繁育成本降下来。
截至目前,王军辉和他的团队选育出了适应西南地区的丽江云杉、川西云杉,绿化树种蓝云杉、白云杉等,并初步筛选出6个优良种源,选出红皮云杉优良家系58个,科技成果在甘肃小陇山、湖北宜昌等地进行规模化应用,培育种苗300多万株。
2019年10月,王军辉入选国家百千万人才工程,并被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。如今,高新技术正在林业育种中发挥越来越大的作用,这也成为王军辉新的研究方向。王军辉告诉记者,他和团队已经攻克了胚性细胞团诱导、体细胞胚胎分化等关键技术。
《 人民日报 》( 2021年03月03日 12 版)