每到夏天,美丽的向日葵尽情地绽放,像一个个金黄的小太阳在田间点亮。
新疆农业科学院综合试验场,新疆农业科学院经济作物研究所向日葵创新团队种植的一片片不同品种的向日葵花田。记者江斌伟摄
在新疆,向日葵品种有很多,漫步在新疆农业科学院综合试验场(国家特油体系向日葵乌鲁木齐试验站),新疆农业科学院经济作物研究所向日葵创新团队的向日葵试验田,一片金灿灿的花海呈现在眼前,芬芳怡人,分外迷人。
新疆向日葵有近百种类型
7月7日12时许,徜徉在这片开启花海模式的30亩试验田,朵朵向日葵花开正艳,在阳光下耀眼夺目。
站在田埂上,地头一棵向日葵叶片下隐藏着一个挂牌,编号标注为“231465”。
新疆农业科学院经济作物研究所研究员雷中华解释,“‘23’指的是2023年,‘1’指的是第一个系列,‘465’则是种质资源材料的代号。”
新疆农业科学院经济作物研究所研究员雷中华正在给向日葵套袋。记者江斌伟摄
雷中华所在的向日葵创新团队研究历时多年,经过三代科研人传承,积累了丰富的向日葵资源材料,目前拥有向日葵种质资源2500份左右,分为油用类型、食用类型和观赏类型。细分之下,2500多份种质资源材料可分为12个系列,每个系列又可分为几百份种质资源材料,每一份都由科研人员精心栽培,成为繁育新品种不可或缺的资源。
种质资源是新品种选育的核心,为向日葵新品种选育奠定坚实基础。定睛细看,这片向日葵田在科研人员精心照管下,采用精细化模式种植,分割成块,每一块田间都有一棵向日葵挂着一个号码牌,详细记录着年份、系列等信息。
向日葵属于菊科向日葵属的作物,最早起源于北美洲的南部以及秘鲁和墨西哥北部地区。经印第安人驯化,漂洋过海,被改良为油料作物,最终从欧洲分散于世界各地,是五大油料作物之一,全世界每年向日葵的种植面积在2300万公顷左右,中国的种植面积大约在100万公顷。
我国史料中关于向日葵的最早记录是1564年浙江《临山卫志》。明末介绍花卉植物的《群芳谱》中也提到了向日葵。到了清末,关于向日葵的记载开始多起来。直到1930年,在黑龙江《呼兰县志》中才发现了成规模栽培向日葵的记载:“葵花,子可食,有论亩种之者。”
由于向日葵具有适应性广,耐盐碱、耐干旱、耐瘠薄等特点,在新疆每年种植面积达200万亩,其中,阿勒泰地区占到50%左右。
近年来,向日葵创新团队以向日葵新品种选育为主要研究目标,不断选育适宜市场需求和老百姓喜爱的品种,目前已选育十余个向日葵品种,如食葵品种HZ2399,近两年在阿勒泰、昌吉等地示范推广近30万亩,在内蒙古推广200多万亩。HZ147、HZ003等品种推广种植面积达100多万亩。
不一样的向日葵——矮大头
当你看到向日葵这个词,脑海中是否浮现出一片高大挺拔的向日葵田间,朵朵金黄色花盘盛开的画面?但是,今天我们下面要谈论的则是一种与众不同的向日葵——矮大头。
在田间,我们可以看到向日葵矮大头HZ001的母本株高在60厘米上下,叶色浓绿、茎秆粗壮,在一片高大挺拔的向日葵田间,显得格外“袖珍”。
新疆农业科学院经济作物研究所研究员雷中华正在观察一片矮大头向日葵生长情况。记者江斌伟摄
矮大头向日葵花盘大,茎秆矮,因此得名“矮大头”。向日葵矮大头HZ001,是我国最早的自育矮秆向日葵品种之一。矮大头向日葵有着相对低矮的身高,株高通常在120厘米,其抗倒伏性非常好,同时兼具高产、高油的特点。
近年来,向日葵创新团队通过丰富的向日葵资源材料,选育了类型多样的向日葵新品种,矮大头恰是独特存在。虽然矮大头向日葵的身材不够高大,但却拥有着其他向日葵所没有的魅力。
一排排盛开的矮大头向日葵。记者江斌伟摄
矮大头易栽培、生命力强、能吸引有趣昆虫,其具有野生基因,表现出较强的抗病性、抗逆性等优势,常以资源用作普通向日葵新品种育种中。而在试验田,科研人员常把它们种植在不同种系之间,用以分割不同种质资源资料。
细细端详,矮大头向日葵的花朵与其他向日葵大有不同。它们花盘是金黄色的,并且花瓣较宽,散发出浓浓香味,沁人心脾。花盘上具有丰富的花粉和花蜜,吸引了大量的蜜蜂和蝴蝶前来采蜜授粉。不由让人想更进一步了解矮大头向日葵的前生今世。
新疆农业科学院经济作物研究所助理研究员黄启秀正在观察向日葵开花情况。记者江斌伟摄
矮大头向日葵资源来自于一种生长在北美洲的野生向日葵,它是由野生材料中发现的不育株,后经科研人员多代杂交、转育、以及加代提纯获得。由于其身高与很多花卉一样高,矮大头向日葵也适合作为花坛边缘或者花园角落点缀,让一座城更具风情。
矮大头向日葵生命力很强,能够承受一定的气候变化和环境压力。在北美洲的野外,矮大头向日葵甚至可以生长在荒芜的沙漠地带,是一种极具韧性的植物。这也说明了为什么它在欧美国家非常流行,被广泛用于街道绿化和公园景观中。
雷中华说,矮大头向日葵的种植难度相对较低,不需要太多的特殊条件。只要能提供充足的阳光、适量的水分和肥料,就能茁壮成长。易于管理的特性也使得矮大头更加容易传播与种植。
矮大头虽然没有其他向日葵那样高大雄伟,却有着独特的特点和魅力,深受种植户喜爱,截至目前已累计示范推广600余万亩,种植区域也从新疆延伸到了全国各地。
在阳光下工作的人
“业内同行笑称我们是‘在阳光下工作的人’,主要是很多活得要在艳阳高照的情况下干,尤其是授粉,阴天或气温低时向日葵不散粉。”雷中华打比方道。
自1998年参加工作以来,雷中华对向日葵情有独钟,一直从事向日葵研究工作。近段时间,他常常带着助理研究员黄启秀等人在田间忙碌。
花开时节,正是向日葵创新团队最为难捱又充满希望的一段时光。每到晴朗的早晨,向日葵创新团队成员八点左右赶到地里为向日葵授粉。
授粉的工作量很大,要对向日葵进行套袋、去雄、授粉,2500多份材料,全部开放共有两万多个花盘。如果按照四分之一的花盘需要套袋处理,一次授粉至少得套5000个袋。
套袋主要作用是防止不同种质资源花粉混杂,影响纯度。花期不等人。
向日葵开花较为独特,花盘由外向内依次开放,完全开放需要一个星期至十天,因此,为一个花盘授粉需要三到四次才能完成,而每一次,则意味着又要重复完成套袋、去雄、授粉的全过程。
授粉时,科研人员有两种方法,一种是先把花粉取下来,用小刷子刷到母本上。还有一种粉帕,也就是一块平绒布,在父本的花粉上拍一拍,再去拍到母本上,晚上再清洗消毒晾干,第二天再用。
“一晚上得洗上千块帕子再通过高温蒸煮消毒。”新疆农业科学院经济作物研究所助理研究员黄启秀掰着手指算道。
更为特别的是,向日葵的雄蕊雌蕊发育时间也不一样,雄蕊会早开一两个小时,如果不及时去雄,它们就会自然授粉。
实际上,向日葵品种繁育需要不同品种杂交,从而迭代更新,这是科研人员一定要逐光而行的一个原因。
种业被称为农业“芯片”,是国家战略性、基础性核心产业。目前种植的向日葵90%以上都为杂交种,向日葵是世界上仅次于玉米之外的第二大杂交作物。
雷中华说,所谓杂交作物即为由父本和母本杂交获得的作物。向日葵属于典型的核质互作杂交作物,即植株的育性由细胞核和细胞质共同控制的。
他进一步解释,三系杂交种是向日葵中最普遍的类型,即一个向日葵品种有三个亲本系:一个母本系不育系、两个父本系保持系和恢复系。不育系的繁殖由不育系和保持系杂交获得,杂交种由不育系和恢复系杂交获得,而保持系和恢复系各自自交保存,这样就形成了一个完整的三系杂交种的保存繁殖体系。杂交种有明显的杂交优势,我国自杂交种推广以来,向日葵发展迅速,推广面积增加的很快。可以说向日葵杂交种的出现对我国向日葵的发展起到积极的促进作用。
向日葵是我国重要特色油料作物,籽粒富含不饱和脂肪酸和多种生理活性功能物质,具有较高的营养和经济价值。此外,向日葵花色鲜艳多彩,花期长,非常适合用作休闲观光农业、城市园林旅游等的观赏植物,发展前景广阔。
在品种选育过程中,多年来,科研人员因地制宜选择品种的繁育。向日葵分为油用向日葵、食用向日葵和观赏向日葵,种植者可根据需求选择适宜品种。油用向日葵主要用于榨油,矮大头是主要的油用品种,而有科普、嗑食、炒制体验等需求的种植者可选择食用向日葵。
新材料提纯加代是个漫长的过程,一个优秀亲本材料的选育要经历多年多代的生长繁育。育种者们从春季到冬季,从新疆到海南,跨越时空,历经汗水,最终选育出了适宜本区域种植的优良向日葵品种。
“过程很漫长,为加快新品种的选育速度,缩短新品种的育成时间,我们改进新技术,使用幼胚培养的方法。”雷中华说,在向日葵授粉后的10到15天就采下籽粒,去壳进行处理培养,6天后就又可以成苗移栽了。这种方法在一定程度上缩短了向日葵生育时期,利用该方法,成功实现了一年三代的效果,让育种时间和效率得到提速。
按照计划,向日葵创新团队将在“十四五”期间,围绕国家和自治区的油料体系任务,攻坚克难。利用传统与现代分子育种技术相融合手段,攻克关键技术难题,加快选育新品种步伐,推动向日葵产业高质量发展,为乡村振兴添光彩。(乌鲁木齐晚报全媒体记者江斌伟)