北京园林育种的重要方向

2012/5/15 19:53:47

北京城四季分明的园林景观，确实具有特色，特别是一 到冬季，那布满京城或面或线的大片落叶乔木，个个枝干挺拔。然而冬季的北京在色彩方面似乎又缺少了一些生机，不少同行都建议北京 城应增添冬季常绿阔叶植物，那样，北京的冬季就会更加生机盎然。 我曾在京城寻觅过能在隆冬展现翠绿颜色的大小乔木和灌木。除北京 友谊医院、东单公园等处仅有几株“冬青”外，就是公园中嫁接的大 叶黄杨和作为绿篱的小叶黄杨及寥寥几株常春藤是绿色的。丹麦草是 绿色的，但冻蔫了。那松柏桧的墨绿偏于墨，且过于灰暗。到北林园 林学院读研，听博导程教授讲分子遗传学，大受启发。必须抓紧从植 物本身入手，培育北京耐低温抗寒抗冻的新品种。这是解决北京冬季 有绿树、有鲜花的根本途径。教授们已辛勤操劳几十载，他们培育的 山茶花到腊月还在露地顶着花骨朵儿，据介绍它可以抗零下20℃低温， 在一些同温带的国家已广为栽植。寒冬干旱的北京可否也让山茶花装 点市容、美化庭院？据说这已不是奢望，不是空想。那么抗寒育种的 奥秘何在呢？
（一）抗寒性是植物在对低温寒冷环境的长期适应中， 通过本身的遗传变异和自然选择获得的一种抗寒能力。但这种遗传特 性只有在特定环境条件诱导下，才能表达出来，且随着环境条件的改 变还可消失。也就是说，抗寒性基因是一种诱发性基因，只有在一定 条件下，主要是低温和短日照的作用下，才能表达成为抗寒力。抗寒 基因表达为抗寒能力的过程，就是抗寒能力提高的过程，就是常说的 抗寒锻炼或寒冷驯化。植物进入抗寒锻炼，一是决定于外界的诱发条 件，其中低温是主要的。大多数植物抗寒锻炼的临界温度为2－5℃。 植物抗寒锻炼没光照不行，如果缺光，即使在持续的低温下也不能得 到抗寒锻炼。因为光对植物起光合效应和光周期调整的作用。二是与 植物体的细胞的生理活动强度、细胞的分裂和生长活动等密切相关。 植物生长越旺盛抗寒力越弱；生长活动是提高抗寒性的前提条件。必 须在秋季低温、短日照的条件下，植物逐渐停止生长活动，抗寒基因 才能表达成为抗寒力。木本植物秋梢易干死就是因为它比春梢停止生 长晚，阻碍了其抗寒基因的表达。从某种意义上讲，促进生长的措施， 如水分、氮肥过于充足及生长促进物质都是不利于植物提高抗寒能力 的；反之，抑制生长因素，如干旱、生长延缓剂的使用则有利于植物 抗寒锻炼。遗传研究表明，植物的抗寒性是由多基因控制的数量性状。 如果采用的杂交亲本具有较高的抗寒性，抗寒性在杂交后代中就有可 能积累，就有可能培育出更抗寒的新品种。有时还需要采用复合杂交 和回交等方式，逐步进行改良，以获得综合性状较好的新品种。
（二 ）抗寒育种的途径主要有以下几种，杂交育种，即选择抗寒及综合性 能较好的亲本，通过杂交获取抗寒且综合性状更好的杂种；理化因子 诱变，利用辐射及化学诱变剂来培育抗寒新品种；细胞遗传工程，利 用细胞遗传工程进行抗寒育种，这是一个新的手段，可以利用低温， 直接筛选抗寒细胞突变体和抗寒的杂种细胞，有几种方法可取，
一 是在单细胞培养的基础上，利用不同低温处理，筛选抗寒的细胞系；
二 是在单细胞或组织培养的基础上，进行理化因子的诱变处理，再用低 温筛选抗寒突变体；
三 是在组织培养或原生质体培养的基础上，引入 外源的抗寒基因，再用低温筛选出发生转化的抗寒细胞系；四是通过 原生质体融合细胞杂交技术，将两个亲本的抗寒基因，汇合在一个杂 交细胞中，然后再用低温筛选抗寒的杂种细胞。通过这些方法获得抗 寒细胞系以后，再经过细胞与组织培养，诱导分化出新的抗寒株系。 还有用低温驯化选择的途径来培育抗寒新品种，这种情况已在植物历 史的演化过程中发生，我们通过自然低温的驯化与选择完全可以使在 比较温暖地方的植物，逐步适应在寒冷地区生长。
（三）随着生物技 术的发展和广泛应用，利用基因工程使植物获得抗寒性已成为最有效 的途径。至今，植物抗寒基因工程的研究至少在鱼类抗冻蛋白途径、 脂肪酸去饱和代谢关键酶基因途径、超氧化物歧化酶（SOD）基因途 径和糖类代谢基因途径四个方面，取得成果。目前植物抗寒基因工程 中比较成熟的途径是导入抗冻基因。美国DNA植物技术公司把抗冻基 因导入到番茄中，培育出了耐寒番茄，并且认为抗冻蛋白有可能应用 于所有蔬菜品种的改良。现在耐寒番茄已进入大田试验阶段，转基因 的马铃薯也进入了田间试验阶段。植物抗寒性属多基因控制与调节的 性状，因此转单基因的植株，其抗寒性提高程度有限（1．0－1．5℃ ）。我们在进行植物抗寒基因工程的同时，若再加强基础研究，研究 植物抗寒的分子遗传，寻找抗寒主基因，就可能推动抗寒转基因育种 迈出一大步。目前北京市的常绿阔叶树和常绿地被植物的栽培，与地 球同纬度的欧洲一些国家的首都城市相比，差距很大。这些常绿阔叶 植物不仅对改善城市冬季自然景观起到良好的效果，而且对改善城市 生态环境起到重要作用。北京申办2008 年奥运成功，响亮的口号是 “绿色奥运”，常绿阔叶树种的引种栽培，已引起了市政府和有关部 门的重视，在小气候条件下已有少量引种，但至今还未筛选出常绿阔 叶基调树种。因此，对北京的仅有的常绿阔叶植物进行调查和抗寒性 鉴定，对新引进的一些常绿阔叶地被植物进行抗寒性研究，筛选有抗 寒潜力的常绿阔叶树种，是北京园林植物育种的一个重要方向。

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