聚焦科研 | 浅谈树木花卉规模化繁育高效促活剂“三元生长调节剂”产品研发

发布时间:

2023-11-22

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科研负责人介绍

全国政协委员、北京林业大学教授,博士生导师,北京林业大学树木发育与基因编辑研究院院长。博士毕业于北京大学,“中国青年科技奖”、“国家杰出青年科学基金”获得者,入选中国科学院“百人计划”。

主要从事植物细胞与发育生物学研究,在Nature Protocols, PNAS等国际著名刊物发表论文50多篇。以裸子植物为研究对象,系统地对该类群营养器官和胚胎学发育过程做了深入的研究,主编专著二部。通过维管形成层的细胞学和分子生物学分析,揭示了银杏的长寿机制。率先建立了细胞壁受激拉曼散射检测技术,实现了单个细胞的无标原位分析;搞清了树木截干复幼机理,突破了树木扦插规模化繁育技术,培养了一批优秀研究生,多次被选为中国科学院和北京林业大学优秀指导教师。

0筑牢林业发展基石

林业建设事关经济社会可持续发展,具有生态、经济、社会、文化、碳汇等多种功能。其中,优质种苗是林业生态建设与产业发展的基石,是现代林业可持续发展的重要战略资源,是我国生态安全、木材安全、粮油安全和林农增收的重要保障。然而,树木多为多年生木本植物,生命周期较长,在开始繁殖前需要经历较长的幼年期,同时林木漫长的幼年期严重阻碍了依靠有性生殖的遗传改良过程。研究发现,树木在幼龄时期具有较强的抗逆性、旺盛的生长能力以及良好的生根能力等优势特征,随着林木年龄的增加,这些特征逐渐减弱,特别是生根能力,越成熟的部位形成不定根的能力越低。

因此,寻找幼化的材料,或者通过平茬等措施, 恢复树木幼态特性不仅对于林木生产和良种无性繁殖具有重要的实践意义,而且也是实现体细胞再生和生物技术在林木上应用的重要前提。

通过移栽和扦插可进行树木花卉两种规模化繁育,在此基础上,施加外源生长调节剂可有效促进扦插复幼枝条不定根的发生。目前市面上有多种类型的促进扦插生根的产品,在许多树种上有一定的效果,但实践表明,单一的生长素及其类似物或以之为主要有效成分的诸多市售促进生根的试剂,对于不少树木花卉的移栽、扦插生根效果并不十分显著。所以,开发出一种高效的、适用范围更广的促根方法或技术对提高林业生产效率尤为重要。

0以科技之“智”提升林业发展之“质”

北京大学南昌创新研究院(以下简称“研究院”)树木花卉规模化繁育高效促活剂“三元生长调节剂”产品研发项目组,针对南方经济林代表树种、多种森林药材和花卉等,通过平茬复幼的方式,对目标树种进行老化时空模式的鉴定及其内源激素的定性定量测定,建立每个树种穗条扦插过程中激素变化的数据库,同时针对不同经济林木的内源激素含量及生长特性,结合扦插育苗营林等不同的应用场景,设计研发多组植物生长调节剂种类和配比,建立多元处理方案,开发生产对树木扦插规模化繁育与花卉移栽具有普适性的技术产品。该项目产品的开发与实施,将突破树木扦插的多个技术瓶颈,具有繁育效率高、育苗流程化的特点,是目前较为直接且高效的树木规模化繁育方法。

△树木规模化繁育育苗流程图

 

研究团队以扎根大地、服务林业为己任,潜心攻关林业关键科研难题,积极推动产业发展,拟使用当地经济林业代表树种茶、油桐、杉木、漆树、樟树、等众多森林药材等为研究材料,结合团队在湿加松等树种实现平茬复幼的科学经验,研究当地经济林木平茬复幼的条件具体方案,同时针对各类经济林木的不同应用场景,拟建立针对不用树种扦插育苗、营林的多元激素处理方案,提升扦插成活率、生根率和促进营林生长的系列试剂,进而推动南方经济林的规模化繁育。

此外,项目已在本领域取得突破性成果,已初步研发出树木老化时空模式鉴定、平茬复幼及扦插规模化繁育方法和树木花卉移栽和扦插“三元生长调节剂”产品,并在江西区域完成小试—中试试验,在树种应用上均取得良好反馈。未来将针对难繁育及难生根等农林业植物加大应用研究,助其显著提高生根率、成活率,实现规模化繁育。

林业产业是规模庞大的绿色经济体,经济林木复幼扦插规模化繁育对于经济林的开发和经营至关重要,优质的种苗和可靠的激素配方是优质种苗规模化繁育的保证。因此,经济林木复幼扦插技术和三元激素产品的研发,对于盘活林业资源,促进绿色经济提质增效,推动山区林区乡村振兴,建设人与自然和谐共生的中国式现代化有重要意义。