“颯颯西風滿院栽,蕊寒香冷蝶難來;他年我若為青帝,報與桃花一處開。”作為傲霜脫俗的象征,菊花因其不畏秋寒綻放,歷來深受國人的喜愛。時至今日,在生物技術的作用下,“報與桃花一處開”的夢想雖然可以實現,但在張秀海這樣專業從事菊花生物技術育種的研究人員看來,改變了花期、抗性的菊花,要想從根本上達到傳統菊花的品質還需時日。
奧運小菊盛夏綻放
2008年的奧運會,讓北京成了萬眾矚目的焦點。盛會少不了鮮花的映襯,作為北京的市花,同時也是最能表達中國特色的花卉之一的菊花,自然不可或缺。然而,菊花向來是“不畏風霜向晚秋”,讓原本在秋高氣爽之際開花的菊花在高溫、高濕的夏日里綻放,卻是一個技術難題。
張秀海告訴記者,讓菊花在夏天開放有兩種方法。一是通過短日照栽培技術使普通菊花花期提前;二是通過雜交育種,培養夏季自然開花的品種。由于短日照栽培技術成本較高,所以張秀海和團隊成員一直在進行雜交育種,希望能培育出一些在夏季自然開放的品種。
培育奧運菊花,首先要選擇一些夏菊種質資源。據張秀海介紹,夏天開的菊花很少,原來的夏菊品種只有在農歷 5月和 9月開花的“五九菊”。因此,這些奧運菊花都是以“五九菊”為原始母本,父本則為北京小菊優良品種及太平洋亞菊。為了收集合適的種質資源,從 2004年開始,張秀海經常和課題組的成員們頂著盛夏烈日,跑遍北京、河北、山東、內蒙古等地尋找優良品系。回來以后,還要趁著天熱趕緊種上,以保證及時觀察,并進行下一步雜交育種。
經過 3年多的培育觀察,他們終于培育出專供奧運的夏菊系列新品種——“奧運白雪”、“奧運黃云”、“奧運紫霞”,它們能夠適應北京夏季高溫高濕的氣候特點,而且自然分枝能力強,著花繁密,株型飽滿,開花時間較長,可以從 6月持續到 11月,非常適合在北京奧運場館及城市綠化中應用。最讓人驕傲的是,這 3個奧運菊花品種是真正的“中國制造”。唯一讓他們感到遺憾的是,培育出來的只能是小菊,與傳統菊花的大而飽滿的花型,還有一定差距。由于是盛夏開放,株型不夠飽滿。究其原因,張秀海表示,這是因為我國至今還沒有夏天自然開放的大型菊花,由于大型菊花基本上都是雜合異源多倍體品種,通過傳統的培育手段很難得到自然花期在夏季的大菊品種。
據張秀海介紹,近幾年來,他們一直都在探索用轉基因生物技術手段,以及化學誘變、輻射誘變等方式,培育新型品種,使花期提前。或許將來有一天,我們會看到本在深秋開放的大型菊花綻放在不同時節,一年四季都能共享“滿城盡帶黃金甲”的美景。
將技術轉化為應用
在古代,菊花的主色明黃色一向被視為炎黃子孫和貴族的標志,受到宮廷內外的一致喜愛。然而到了現代,同樣是因為顏色的原因,菊花卻成為喪禮用花的代表,被冠以“不吉利”的帽子,很難在家庭消費中推行。怎樣才能結合新農村建設,利用北京良好的養菊、賞菊和育菊的基礎,最大限度地拓展菊花的應用范圍呢?張秀海立志要將菊花研究進行到底。
其實在從事菊花育種前,張秀海做的更多的是基礎研究。 2000年7月,在中國科學院遺傳研究所獲得博士學位后,張秀海來到了北京市農林科學院農業生物技術研究中心(簡稱生物中心)。在最開始的幾年,隨著生物中心定位的不斷調整,張秀海的研究方向變得比較多,生物技術、轉基因等基礎研究都在他的研究范圍之內。然而在英國 John Innes Centre進行了兩年的博士后研究之后,他發現國內的遺傳育種研究與國外發達國家相比還存在著較大的差距。同時也為了適應生物中心“將技術轉化為應用”的發展需要,張秀海開始將目光轉向中國傳統菊花資源的搜集和生物技術育種。在他看來,菊花等花卉本身具有較強的觀賞性,在生物技術的應用也比較廣,所以研究菊花就變得順理成章。 2005年,在生物中心領導的支持下,張秀海組建了花卉研究室。
轉型伊始,面臨的困難可想而知。為了熟悉菊花等花卉的習性,張秀海一方面深入田間地頭,與花農們交流種植心得,得到了許多寶貴的栽培經驗和方法;另一方面,他開始積極申請項目支持,希望能夠獲得更多的實踐經驗。 2006年,張秀海成功地入選了北京市科技新星計劃。張秀海坦言,新星計劃為他的科研工作提供了一個很好的啟動平臺,在新星項目的支持下,他漸漸地明確了自己的科研方向。在承擔新星項目的幾年間,作為課題主持人或者子課題主持人,張秀海先后主持課題 4項:其中,北京市農委資助項目 2項(北京茶菊、奧運小菊新品種選育與產業化生產示范-奧運小菊特色品種產業化生產示范,四倍體刺槐新無性系推廣及其生態飼料林培育示范), 863項目子課題 1項(百合抗逆、安全、高效轉基因育種研究),北京市優秀人才 1項(菊花分枝基因的克隆及其在切花菊育種中的應用)。在 2009年第 7屆中國花卉博覽會上,審、認定了菊花新品種6個,張秀海同時也獲得第 7屆中國花卉博覽會先進個人榮譽獎章。在采訪中張秀海一再表示,科研院所不能關起門來搞科研,只有面向產業、面向市場才能有出路。張秀海和同事們也用驕人的成績證明了這一點。近年來,除了致力于菊花育種外,他們還在食用、茶用及綠化用菊花的育種和市場推廣領域走在了前沿。他們已搜集傳統菊花品種 1100個、切花菊品種 20余個、茶菊品種 10個,野生菊花資源 10余份,并對所搜集的菊花資源開始進行系統分類和鑒定。此外,還通過遠緣雜交、細胞工程、基因工程、化學誘變和物理誘變等生物技術和常規技術手段,培育出一大批菊花新品種,許多優質品種已在江蘇、云南、四川等地進行大面積推廣。
更希望待在實驗室
經過多年的花卉研究,張秀海發現北京花卉育種還存在許多難題:北京地區野生花卉資源的挖掘、整理、評價和利用研究還很不夠。菊花和月季雖然作為北京的姊妹市花,但在北京地區還沒有系統地進行菊花、月季資源的搜集整理工作;北京地區缺少具有自主知識產權的優良品種。大多花卉企業采用從國外引種的方法來占領國內市場,并不注重新品種的培育;北京地區花卉育種技術體系薄弱,資金投入少。中國在花卉育種上有著悠久的歷史,但長期以來主要依靠民間選育搜集完成。這些難題無疑都會成為張秀海他們未來研究的重點。
隨著科研業務水平的提升,張秀海的工作性質也漸漸發生了變化。 2007年,他被農科院任命為生物中心副書記、副主任, 2010年被任命為中心書記。他的科研組織和事務管理能力也得到了較好的鍛煉。不過相比行政工作而言,張秀海更喜歡的是科研工作。“真希望把手機關在抽屜里,靜靜地待在實驗室里做試驗。”雖然這樣的情況可能會越來越少,但張秀海表示,他一定會努力爭取。