给世界苹果装上“中国芯”:陈学森研究团队落叶果树种质资源评价挖掘与创新利用的系统创新成果

给世界苹果装上“中国芯”,陈学森教授夫妇携手四十载,把论文写在大地上,将成果留在农民家。
《落叶果树种质资源——理论与实践》序
种质资源的评价挖掘与创新利用是现代农业的重要特征,新疆是世界苹果和杏等多种落叶果树的起源演化中心,种质资源极为丰富。近40 年来,陈学森带领研究团队围绕新疆红肉苹果、库尔勒香梨、南疆杏及野生樱桃李等果树资源的评价挖掘与创新利用,进行联合攻关,取得了系统创新成果,《落叶果树种质资源:理论与实践》一书正是长期研究的结晶。该书深入浅出地向读者介绍了栽培苹果的起源演化路线及新疆野苹果等资源的遗传多样性特征,基本厘清了苹果主要品质性状的遗传与发育机理,创建了优质高效育种及新品种配套栽培与加工技术体系,育成了一批特色多样化水果新品种,实现了新疆红肉苹果和野生樱桃李资源的品种化及300余万亩南疆杏的良种化。
该书图文并茂,内容丰富,数据翔实,科学性和可读性很好,我乐于作序。
我相信,该书的出版必将促进我国果树种质资源与遗传育种的科研、教学和产业发展。
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中国工程院院士 束怀瑞
2020 年10 月23 日   
种子是农业的“芯片”。突破性品种培育的关键在于优异种质创制和育种技术创新,而优异种质创制和育种技术创新关键在于遗传基础理论突破。因此,理论创新对于推动种业振兴具有重要作用。
农业高校和国家级农业科研院所承载着人才培养、科学研究和社会服务等职能。研究生尤其是博士研究生的主要任务是学术研究及理论创新,这也是其能力培养的具体体现;乡村振兴和国家关于“坚持凭能力、实绩、贡献评价人才,克服唯学历、唯资历、唯论文等倾向”的人才评价机制改革,都要求农业科技人员加强技术创新,而农业的技术创新及其发明专利具有公益性和知识性特点。因此,农业科技人员要实现人才培养、科学研究和社会服务三位一体和同步提升,必须切实做到“五个坚持”,即坚持将产业问题转化为科学问题申报科研项目,坚持理论与技术创新并重,坚持良种与良法配套,坚持以科研促教学培养创新人才,坚持采用“集成示范、技术培训、科普文章、专利申报和网络媒体”等公益性技术成果推广模式,把论文写在大地上,挂在枝头上,写在农民的笑脸上。“五个坚持”的核心是“理论与技术创新并重及良种良法配套”,这也是著者团队凝练提出的科研思路。因此,本书(《落叶果树种质资源:理论与实践》,陈学森等著. 北京:科学出版社,2022.10)分上、中、下篇共九章,其中上篇是资源与育种的理论基础,中篇是育种技术与优质品种,下篇是配套栽培与贮藏加工技术。
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▲ 2006 年陈学森与博士研究生在巩留县莫合新疆野苹果林进行相关试验研究
确保粮食安全和主要农产品稳定供应,把中国人的饭碗牢牢端在自己手中是国家重大战略需求,要做好、吃好“这碗饭”,需要“粮袋子、菜篮子、果盘子、肉馅子、鱼丸子、油罐子和酒坛子”。
把水果盘子牢牢端在中国人手中,就是不依赖进口的国内果品生产与市场销售的内循环,首先能够满足14 亿中国人优质水果的周年供应需求,助力健康中国,从而推动农民增收和乡村振兴,保障国家生态安全。
实现这一目标,栽培面积1000 万亩以上的苹果、柑橘、梨、桃和葡萄等大宗水果是主角,根据冷链技术覆盖率较低的中国国情和果实具有呼吸跃变的特点,需要培育优质、耐贮、晚熟的苹果和梨主栽品种及特色多样化早、中熟品种,而杂交育种与芽变选种有机结合是解决果树品种问题、培育国家重大需求品种的主要技术途径。由于耐贮藏的苹果和梨是落叶果树的第一和第二大树种,因此,本书主要讲述了杂交育种与芽变选种有机结合培育的“两个苹果、一个梨”(红皮和红肉苹果及山农酥梨)以及研发新品种的配套技术。
※ 对于红皮苹果,揭示了苹果红色芽变的表观遗传特性及其分子机制,发明了基于MYB1启动子甲基化水平检测的苹果精准芽变选种技术,实现了对红色变异的早期、快速、准确鉴定,育种年限缩短了2~3 年,经过持续5 代的芽变选种,先后选育出‘龙富’‘元富红’等系列红色及红色短枝芽变品种,实现了国外品种的再创新和国产化,推动了中国苹果产业优质高效发展,构建了以优质、耐贮、晚熟富士系芽变品种群为主的中国苹果产业品种结构,这也是符合中国国情、保障14 亿中国人新鲜苹果周年供应最经济有效的技术途径。
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▲ ‘龙富’苹果新品种田间坐果状(A)及果实特征(B)
※ 对于红肉苹果,以新疆野苹果资源的评价挖掘和创新利用为突破口,创建了苹果资源育种理论体系及优质高效育种技术体系,杂交育成了易着色免套袋、营养好吃的‘幸红’‘福红’‘美红’等特色多样化红肉苹果新品种,填补了我国红肉苹果品种的空白。
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▲ 持续多代芽变选种及其与杂交育种联合对苹果红色性状持续改良的方法
※ 对于‘山农酥’梨,针对我国梨产业主栽品种的品质问题,以新疆库尔勒香梨资源的评价挖掘和创新利用为突破口,利用“果树多种源品质育种法”等苹果育种技术,自主育成了优质、耐贮、极晚熟、抗氧化梨新品种‘山农酥’梨。‘山农酥’梨已经成为更新换代品种,经济效益突出,成为鲁西一带主栽品种,推动了中国梨产业优质高效发展,为14 亿中国人优质大梨的周年供应提供了品种支撑。‘山农酥’梨育种案例说明,苹果优质高效育种技术具有普适性。
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▲ 优质、耐贮、极晚熟梨新品种‘山农酥’
作为阶段性成果,以红皮和红肉苹果及其配套技术为发明点的“苹果优质高效育种技术创建及新品种培育与应用”,获2020 年度国家技术发明奖二等奖。
“两个苹果、一个梨”的相关研究起始于新疆杏的研究。我采用“理论与技术创新并重及良种良法配套”研究思路,揭示了新疆杏自然群体遗传结构特征,创建了有性杂交与胚培有机结合的高效育种技术体系,自主育成了极早熟和极晚熟核果类果树优质新品种8个,创建了新品种配套高效栽培技术体系。“核果类果树新品种选育及配套高效栽培技术研究与应用”获2015年度获国家科技进步奖二等奖,本书亦将相关研究成果收录其中;2003 年,我在实施国家自然基金项目“中国杏种质资源基因进化及遗传多样性的研究”过程中,发现新疆野苹果正遭到严重破坏,濒临灭绝。为此,我以新疆野苹果的评价挖掘与创新利用为切入点,带领团队将团队主力军转移到苹果研究的主战场,本书的主线和主题也是苹果。
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本学术专著由山东农业大学果树种质资源与遗传育种团队共同完成,著者委员会主任由泰山学者攀登计划专家、有40 年落叶果树种质资源与遗传育种研究经历的陈学森教授和国家苹果产业技术体系果园土壤连作障碍克服岗位专家、泰山学者特聘专家毛志泉教授担任,副主任由王楠、尹承苗、张宗营、何天明、杨龙、徐月华等优秀中青年教师担任,委员既有年轻教师,也有已毕业、分赴全国各地的博士。大家都想尽责尽力把本专著编好,但由于著者的经验不足、业务水平有限,书中的不足之处在所难免,敬请读者批评指正。
陈学森                 
2020 年9 月16 日于山东泰安
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本文摘编自《落叶果树种质资源:理论与实践》(陈学森等著. 北京:科学出版社,2022.10)一书“序”“前言”,标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-067493-7
责任编辑:李 迪 田明霞
本书以苹果研究成果为主线和主题,对新疆野苹果等落叶果树种质资源进行评价挖掘与创新利用。全书共九章,分为上篇、中篇、下篇。上篇“资源与育种的理论基础”包括第一至五章:第一章为资源与性状发育机理研究的关键技术,第二章为栽培苹果起源演化和驯化机理,第三章为几种落叶果树的遗传多样性,第四章为苹果芽变与果实质地品质发育机理,第五章为苹果类黄酮代谢机理;中篇“育种技术与优质品种”包括第六、七章:第六、七章分别为落叶果树优质高效育种技术体系创建与新品种创制;下篇“配套栽培与贮藏加工技术”包括第八、九章:第八、九章分别为落叶果树新品种配套栽培与贮藏加工技术。
本书内容丰富、案例典型、应用面广、实用性强,可供从事果树种质资源与遗传育种工作的高校教师、科研人员及研究生参考,同时也可作为基层果业科技人员技术培训的参考资料。
(本文编辑:刘四旦)
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