在乡村振兴这一国家战略背景下,如何实现“科学研究、人才培养、社会服务、文化传承”四位一体、同步提升?如何更好地适应国家关于“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,实现创新发展?如何有效利用农业发明专利的公益性和知识性,加快专利申报及相关公益性技术和知识传播并助力乡村振兴?是农业高校专业课教师或具有人才培养职能的农业科研院所科技工作者必须面对的3个共性问题。为此,笔者根据在落叶果树种质资源与遗传育种领域40年的工作实践,总结提出必须切实做到四个坚持和四个面向。
果树种质资源与遗传育种的四个坚持
果树资源育种工作者和研究生导师,想要把我国丰富的种质资源优势转化为品种和产业优势,实现人才培养、科学研究和社会服务三者的协同提升,并形成“理论、人才、技术、品种与产品”系统性创新成果,必须坚持将产业问题转化为科学问题申报科研项目,坚持理论创新与技术创新并重,坚持良种与良法配套,坚持以科研促教学培养创新人才。
果树种质资源与遗传育种的四个坚持
果树资源育种工作者和研究生导师,想要把我国丰富的种质资源优势转化为品种和产业优势,实现人才培养、科学研究和社会服务三者的协同提升,并形成“理论、人才、技术、品种与产品”系统性创新成果,必须坚持将产业问题转化为科学问题申报科研项目,坚持理论创新与技术创新并重,坚持良种与良法配套,坚持以科研促教学培养创新人才。
坚持将产业问题转化为科学问题
问题导向是农业科研的基本遵循。果树学科的研究属应用基础研究,就是为了应用而开展的基础研究。因此,必须坚持将产业问题转化为科学问题申报国家自然科学基金等科研项目,开展科学研究解释问题,以便更有效地解决产业问题。
坚持理论创新与技术创新并重
种业振兴的核心是培育具有自主知识产权的突破性优质品种,而优质品种突破关键在于优异种质创制,优异种质创制关键在于育种技术突破,育种技术突破关键在于育种理论突破。因此,果树种质资源与遗传育种研究必须坚持理论创新与技术创新并重,主要是根据发明专利申报的新颖性、创新性和实用性要求以及农业发明专利的知识性和公益性特点,利用理论研究的相关数据和育种的实施例,在论文发表前首先申报发明专利。例如,本团队利用相关论文发表前的数据,先后提出了“果树多种源品质育种法(专利号ZL201510428448.8)、高类黄酮优异种质CSR6R6-777在功能型苹果育种中的应用(专利号201611138572.1)和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(专利号201710092300.0)”等发明专利。
坚持良种与良法配套
果树育种就是通过有性杂交和芽变选种等技术手段及其基因分离、组合、互作与修饰,培育杂种优势明显的优良基因型和无性变异及其新品种;栽培就是选择或创造一切有利条件,充分发挥新品种的基因效益。因此,栽培专家不一定要明白遗传育种,但种质资源与遗传育种专家必须明白栽培,尤其是要根据新品种的特性(种性),研究其配套高效栽培技术,以充分发挥新品种的基因效益,这也是育种家的社会责任。例如,针对渤海湾山区丘陵和西部黄土高原等苹果主产区大多干旱瘠薄的问题,利用龙富易成花、易着色、品质优的特性,发明了中国原产抗性实生砧木、龙富等优质短枝品种与快速整形方法三位一体的中国式苹果宽行高干无支架省力高效栽培新模式,充分发挥了龙富等品种的优良特性,实现了良种与良法配套,并为果园机械化和生草制提供了保障。
坚持以科研促教学培养创新人才
正确处理教学与科研的关系,创建学生能进、能看、能学、能做的校内外教学科研基地,切实做到以科研促教学,及时把基地的科研资源转化为本科生教材(课堂教学多媒体制作及教学实习等)、研究生试材及农民培训素材(新理念、新品种、新技术、新模式、新产品),利用“三材”推动各层次创新人才培养,使教学与科研相得益彰,共同提高。例如,以自育材料作为研究生的试材开展基础研究,相关结果先后在Plant Physiology、Plant Journal、Plant Cell Environment、Horticulture Research等国际主流期刊发表,为“理论与技术创新并重”的实施提供了支撑,并先后有10人次荣获国家研究生奖学金和山东省优秀博士论文。
果树种质资源与遗传育种的四个面向
习近平总书记关于“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军”的重要指示,为广大科学家和科技工作者科技创新指明了方向,责任重大。因此,果树教学科研必须做到四个面向。
关于面向世界科技前沿
果树科技必须针对中国国情和产业问题,面向世界果树学术前沿和产业前沿,积极开展果树产业瓶颈问题背后的基础理论研究,助力关键核心技术研发与应用。
关于面向经济主战场
产业振兴推动乡村振兴。果树是我国重要的经济类作物,属于高效益农业,在乡村振兴、农民致富和巩固脱贫攻坚成果方面发挥着举足轻重的作用。因此,果树科技必须为果树产业优质高效发展提供理论、技术、品种、产品和人才支撑。
关于面向国家重大需求
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”。其中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。
培育什么样的水果品种能满足国家重大需求?
要满足把水果盘子牢牢端在中国人手中这一国家重大需求,苹果、柑橘、梨、桃和葡萄等大宗水果是主角。根据中国国情和果实特点,果实属于呼吸跃变型,并且耐贮藏的多年生温带落叶果树苹果和梨,需要培育优质、耐贮、晚熟的主栽品种及特色多样化早、中熟品种;果实属于呼吸跃变型、不耐贮藏的多年生温带落叶果树桃,果实属于非呼吸跃变型、耐贮性一般的多年生亚热带常绿果树柑橘,以及果实属于非呼吸跃变型、耐贮性一般的多年生温带落叶果树葡萄,均需要培育早、中、晚熟期配套品种。而美国和法国等欧美果树生产发达国家,依靠发达的冷链贮藏保鲜技术与设备,采用金帅和元帅等优质、中熟、不耐贮苹果品种为主的品种结构,实现了新鲜苹果的周年供应。
如何培育能满足国家重大需求的水果品种?
目前,通过基因编辑与常规育种技术结合,对目标性状基因直接操作育成果树新品种的案例十分有限,主要是通过分子标记选择和胚培养等生物技术的研发与应用,全面提升常规育种的育种效率。
按照遗传变异的来源和机理,果树常规育种主要有杂交育种和芽变选种2个途径。杂交育种主要针对果树产业对新品种的需求,通过亲本选择选配和有性杂交及基因的分离、组合、互作与修饰,选育出综合性状优良、符合育种目标、杂种优势强的新品种,具有一次杂交实现对多个性状同步改良的突出特点,但在同一个杂交组合,相同的新品种不会重复出现。例如,国光与元帅杂交,培育出富士苹果品种,再采用同样的杂交组合,不会培育出第2个富士;同样,新梨7号与砀山酥梨杂交,培育出山农酥梨品种,再采用同样的杂交组合,也不会培育出第2个山农酥梨。而果树芽变选种是优中选优,具有高效性、重演性、稳定性、多样性、表观遗传特性和实效性等6个特点,主要针对果树生产上主栽品种在个别性状上存在的问题,利用重演性和表观遗传特性,在主要性状不改变的前提下,对目标性状进行持续多次改良。因此,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有效技术途径。
关于面向人民生命健康
当前,“药食同源,吃营养,吃健康”已成为人们的共识。果品是重要的保健食品之一,进一步利用我国丰富的野生果树种质资源,培育营养保健价值大的5G水果品种,是果树育种的重要目标之一。