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羊草:乡土饲料作物的逆袭

2015-12-23 21:57 中国科学报 中国科学报 阅读 0
核心摘要: 本文介绍了中国科学院植物研究所刘公社团队在羊草种质资源研究方面的进展,包括建立国际首个羊草基因组数据库、培育高产优质抗逆新品种等。文章还探讨了羊草作为乡土饲料作物的优势、产业化面临的挑战以及未来研究方向,强调了羊草在保障国家粮食安全和生态建设中的重要作用。

近年来,随着“粮改饲”、草地农业、草食畜牧业和草牧业等政策的推进,草业在农业农村经济发展中的作用日益凸显。然而,畜牧业对饲草的需求持续增长,供不应求的局面愈发严峻。如何发挥草业在保障国家粮食安全和经济社会稳定中的作用,成为农业科技界的重要课题。

中国科学院植物研究所研究员刘公社团队,围绕羊草种质资源进行了二十余年的积累性研究,先后于2011年和近期出版了《羊草种质资源研究》第一卷和第二卷。他们利用丰富的基因信息建立了国际首个羊草基因组数据库,为理解中国乡土草逆境适应机制奠定了基础,同时也为小麦、玉米等作物的分子育种提供了新的抗逆基因资源。

乡土植物羊草具有哪些优势?我国在羊草研究中处于什么水平?未来产业化过程中应注意哪些问题?记者带着这些问题采访了刘公社团队及相关业内人士。

乡土植物的驯化

“建设我国北方生态长城和发展草食畜牧业是解决食物来源的重要途径,而北方发展草食畜牧业最大的问题就是饲料不足。”中国科学院院士李振声的这一战略构想让刘公社将研究方向从向日葵转向牧草,并选择了高产、优质、适应性强的乡土植物羊草,从资源方面开展系统研发。

中国工程院院士、兰州大学草地农业科技学院教授南志标指出,对乡土植物的驯化、选育与利用始终是科学研究和生产实践的重要内容,“农业发展史就是对野生动植物认识、驯化、选育与利用的历史。”近年来,可持续发展成为时代主题,如何充分发挥乡土植物的优异性成为各国科学家高度关注的领域。美国创办了《乡土植物》刊物,全面反映这一领域的成果和动态。

南志标介绍,各国工作主要集中于两方面:一是将具有优异特性的野生乡土植物驯化为栽培品种,直接服务于农牧业生产,如新西兰科学家利用野生车前含单宁的特性,将其驯化为栽培品种,用于克服放牧家畜的膨胀病;二是挖掘乡土植物的优异基因资源,用以改良牧草或作物品种。

据全国第一次草原普查资料,饲用植物达6700余种,我国已育成的牧草品种中,驯化选育的乡土草种约占三分之一。羊草是我国众多乡土草种中性状十分优异者,广泛分布于北方各地。

羊草的优质特性

“羊草是我国北方草原具有代表性的乡土物种,羊草草场是优良的天然放牧场和割草场,在发展畜牧业和北方生态环境保护方面具有重要地位。”刘公社告诉记者。羊草适应性广、抗逆性强、产量高、饲用价值好,受到科技界和产业界的高度关注。

20世纪50年代,东北师范大学、内蒙古大学和中国科学院综考会等单位的学者便对羊草及羊草草原开展了持续研究。自80年代以来,内蒙古农业大学、中国农业科学院草原所、吉林省生物所等单位先后驯化、选育并通过国家草品种审定委员会审定了6个品种。然而,羊草的多年生习性、结实少和基因组大且复杂等特点,使得研究工作进展缓慢。

刘公社团队经过20多年探索,建立起一条实用高效的羊草种质资源发掘技术路线:种质资源收集—表型研究—基因组分析—种质创新—新品种培育。已收集国内外羊草种质资源1000余份,培育出高产、优质、抗逆的“中科1号”“中科2号”“中科3号”羊草新品种。美国、日本、韩国、荷兰、俄罗斯、蒙古等国也关注欧亚大陆羊草的生态和种质资源开发利用,但研究较零散,尚无系统性专著出版。

今年10月,刘公社团队正式出版《羊草种质资源研究》第二卷。南志标评价道:“该书代表了当前国内外对重要乡土草种羊草的研究水平,在植物基因资源研究、草业科学、畜牧学和生态学领域有重要价值,对国内外牧草和乡土草种的开发利用具有借鉴意义。”

产业化须靠技术支撑

与第一卷相比,第二卷增加了产业化元素,如后五章重点介绍了羊草对除草剂的抗性、对水分的响应、水肥需求特性、有性繁殖和施肥对种子生产的影响。我国是世界草地资源大国,但天然牧草需求一直紧张,规模化牧场与牧区抢草势头明显。单位面积畜产品生产水平只相当于新西兰的1/80、美国的1/20、澳大利亚的1/10。

南志标认为,充分利用草地植物多样性丰富的优势,改良退化农田和草地是科技工作者的重要任务,也是治理退化土地资源的快捷途径。2012年中央推行“振兴奶业苜蓿发展行动”,以3000亩为一个单元扶持,第一年推行50万亩,130多家企业进入行业。2012年全国牧草种子田总面积178.6万亩,2013年新增7500亩,但牧草种子产量低、效益低,仍制约产业发展。

羊草产业化也面临同样困境。塞北恒源农业科技有限公司董事长陈宝珠表示,加快羊草产业化进程需尽快增加种子数量。西北农林科技大学水土保持研究所教授郝明德认为,施肥等栽培措施能大幅度提高羊草的结实率和种子产量,但多种肥料配施对羊草产量和品质的研究鲜见报道。刘公社指出,今后研究应关注如何使羊草群落更充分利用降水、突破有性繁殖低、筛选优异抗除草剂种质并培育新品种等技术难题。

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