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在南方的海島上采集土壤樣本分析土壤里的“生態(tài)圈”、在戈壁灘研究胡楊遇上沙塵暴、與甘薯天敵小象甲“斗智斗勇”……一群植物研究科研學(xué)者上山入林，為改善作物追根溯源，從自然的基因圖譜中尋找神秘的蛛絲馬跡，為保護(hù)生態(tài)多樣性提供科研基礎(chǔ)。

“植”根科研，青春“園”夢(mèng)。他們是華南國(guó)家植物園的科研人員。一顆種子、一片綠葉背后都留有他們與植物王國(guó)的科研故事。

以數(shù)年為標(biāo)尺的科研生活在很多人眼中仿佛一個(gè)“不求回報(bào)”的過(guò)程。而在他們看來(lái)，研究過(guò)程中的每一個(gè)發(fā)現(xiàn)，某種程度上也可以說(shuō)是人類跨向未知領(lǐng)域的一小步，哪怕很小，都是一個(gè)驚喜。

華南國(guó)家植物園在廣州揭牌，這群科研工作者又迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。“華南國(guó)家植物園將為地方科研人才培養(yǎng)搭建更大更廣的科研平臺(tái)，為廣州培育造就更多國(guó)際一流的科技領(lǐng)軍人才、高層次人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的青年科技人才后備軍。”廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院風(fēng)景園林學(xué)院黨總支書記、院長(zhǎng)，教授級(jí)高工戰(zhàn)國(guó)強(qiáng)表示。

土壤生物、植物是土壤生態(tài)圈中重要的一環(huán)

早上9時(shí)，中國(guó)科學(xué)院華南植物園研究員王寶生來(lái)到實(shí)驗(yàn)溫室，仔細(xì)觀察抗旱處理中的櫟屬材料栓皮櫟，研究材料狀態(tài)，并拍照記錄。僅對(duì)同一材料的觀察就要持續(xù)數(shù)月，而隨后的數(shù)據(jù)分析工作量則更大。“要搞清楚一個(gè)物種已經(jīng)非常困難了。”王寶生笑著說(shuō)。

王寶生在實(shí)驗(yàn)溫室觀察抗旱處理中的櫟屬材料栓皮櫟

在溫室中的工作相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)非常“舒適”，作為植物科研學(xué)者，上山入林是他們更為熟悉的日常。

大漠孤煙對(duì)于王寶生來(lái)說(shuō)，不是書上的詩(shī)句，而是工作的場(chǎng)景。多年前他跟隨導(dǎo)師在西北的戈壁灘上研究胡楊，戈壁灘上一望無(wú)際的“荒蕪”是他至今都記得的場(chǎng)景，唯一高聳的植物是胡楊。

“胡楊是一種極度耐旱耐鹽堿的植物，一般都生長(zhǎng)在非常干旱的地方，所以我們出門的時(shí)候只帶了4瓶礦泉水，預(yù)計(jì)的時(shí)間是早上9時(shí)到下午3時(shí)，應(yīng)該夠喝了。”王寶生回憶，結(jié)果出門兩個(gè)小時(shí)他們就喝完了所有的水?？诳孰y耐的時(shí)候還遭遇了沙塵暴，手機(jī)沒(méi)了信號(hào)，兩個(gè)人在漫天黃沙里迷了路，直到下午2時(shí)，才被兩個(gè)當(dāng)?shù)厝藥С隽烁瓯跒?/p>

如今回憶起這段往事，王寶生感嘆的卻是胡楊的保護(hù)。大片由當(dāng)?shù)貙W(xué)校掛牌研究的胡楊都難以存活，耐干旱耐鹽堿的大樹徑胡楊也扛不過(guò)環(huán)境的污染和惡化。

戈壁灘上的胡楊

多年過(guò)去，這樣一件軼事還在王寶生的腦海里，也為他在華南國(guó)家植物園鉆研種間雜交的遺傳后果和適應(yīng)性意義埋下一顆種子。

“雜交在植物里面非常普遍也非常重要。通過(guò)分析物種基因組上的信息可以追溯出現(xiàn)有的物種是怎樣來(lái)的，這樣我們就可以根據(jù)它們的物種特性來(lái)制定保護(hù)策略，這也是保護(hù)生物多樣性的重要方法。”王寶生說(shuō)。在他看來(lái)，廣州具有研究保護(hù)生物多樣性得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

大自然總是將深?yuàn)W的科學(xué)道理用淺顯易懂的方式呈現(xiàn)在人類眼前，如同一粒種子的背后是一整個(gè)等待探索的宇宙。在上山如林采樣的過(guò)程中，王寶生善于發(fā)現(xiàn)也樂(lè)于研究這樣的規(guī)則。

海風(fēng)拂面，烈日當(dāng)頭。在我國(guó)熱帶諸多海島上都曾留下在中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究中心主任劉占鋒科研團(tuán)隊(duì)的腳印。

對(duì)于普通游客來(lái)說(shuō)，海島只是海洋景觀的一部分，而對(duì)于劉占鋒來(lái)說(shuō)，海島上的土壤正是重要的研究對(duì)象之一，這其中也不乏人工海島。

“人工海島只有形成自我循環(huán)、自我維持的生態(tài)系統(tǒng)才能成為真正意義上的‘海島’，在種植合適的植物同時(shí)，營(yíng)造適宜的土壤環(huán)境也非常重要。”劉占鋒說(shuō)。

從一座人工島到一座真正的“海島”，背后是自然生態(tài)系統(tǒng)的活力。

“自然生態(tài)系統(tǒng)通?？梢苑譃榈厣系纳a(chǎn)者和地下的分解者兩個(gè)部分。”劉占鋒說(shuō)，土壤中的生物多樣性非常高，組成了一個(gè)“大家庭”，構(gòu)成了地球活的皮膚，在地球表面，土壤生物的活躍給地球帶來(lái)了無(wú)限生機(jī)。而不同土壤的生物協(xié)同作用，也在深深影響著地球的生態(tài)環(huán)境。因此，對(duì)土壤生物多樣性的保護(hù)與恢復(fù)對(duì)于整個(gè)社會(huì)的綠色發(fā)展都具有非常重要的意義。

劉占鋒在冰島對(duì)土壤進(jìn)行取樣

野外監(jiān)測(cè)，“冰與火”的考驗(yàn)，也常常降臨。野外樣地的建設(shè)、維護(hù)、樣品采集和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)……這樣的工作節(jié)奏是中國(guó)科學(xué)院華南植物園研究員、博士生導(dǎo)師魯顯楷的“家常便飯”。

在肇慶的鼎湖山，自2003年開始從事大氣氮沉降全球化影響森林生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展研究以來(lái)，魯顯楷已經(jīng)持續(xù)“上山”十幾年，“最長(zhǎng)的時(shí)候，有七八年吃住都在山上”。

濕熱天氣，常年待在山上，不僅常遇到蚊蟲叮咬，有時(shí)還會(huì)山高路陡跌倒摔跤，甚至淋成“落湯雞”。每當(dāng)講到鼎湖山自然保護(hù)區(qū)時(shí)，他總是笑著調(diào)侃道：“鼎湖山保護(hù)區(qū)就是我的研究根據(jù)地。”

魯顯楷在林中觀測(cè)

螞蟻整齊排列的隊(duì)伍從蟻穴出發(fā)，朝著食物前進(jìn)。有時(shí)候他們還會(huì)“交頭接耳”，傳輸信息。

趴著觀察昆蟲是很多孩子的童年記憶，同樣也是華南國(guó)家植物園農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)研究中心主任侯興亮對(duì)生物濃厚興趣的起源。如今他已經(jīng)成為中國(guó)科學(xué)院華南農(nóng)業(yè)植物分子分析與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，將熱愛變?yōu)樵谥参锇l(fā)育分子生物學(xué)攻堅(jiān)的動(dòng)力。

侯興亮介紹，作物對(duì)病蟲害的抗性是他的主攻方向之一。“甘薯是保障糧食安全的底線作物，我國(guó)甘薯產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的60%以上，但是全世界都沒(méi)有很好的方案去解決嚴(yán)重影響甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的病蟲害問(wèn)題。”

侯興亮（中）與同事研究樣本

甘薯種植危害最大的害蟲是甘薯小象甲。為了防蟲，種植戶只能噴灑農(nóng)藥。隨之而來(lái)的是農(nóng)戶生產(chǎn)成本的增加，更重要的是生態(tài)環(huán)境以及食品安全問(wèn)題。培育天然抗蟲品種是大勢(shì)所趨，然而這卻是全球研究人員未攻克的問(wèn)題。

甘薯作為最普遍的糧食、經(jīng)濟(jì)作物之一，這項(xiàng)科研為什么難？

“首先，要弄清楚甘薯的抗蟲機(jī)制很難；其次，要育種必須有抗蟲的材料，而這樣的材料迄今在全球領(lǐng)域都只有兩三個(gè)，且抗性程度不高。”面對(duì)這樣的困難，侯興亮和科研團(tuán)隊(duì)笑稱自己的研究是“薯”道難。然而身處廣東，他們又具有天然的優(yōu)勢(shì)。

“甘薯在廣東、福建、廣西都分布很廣，我們與廣東海洋大學(xué)的副教授朱宏波合作，來(lái)回幾個(gè)省收集了很多的資源，創(chuàng)建了比較高精度的抗蟲評(píng)價(jià)方法，對(duì)材料進(jìn)行分析。”侯興亮說(shuō)。

5年到8年的奔波和大量的測(cè)評(píng)工作，往返于15座城市，最終成功找了2份高抗材料。

“通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)甘薯對(duì)甘薯小象甲的抵抗依賴一種名為奎尼酸的代謝物及其衍生物?？崴釋?duì)人并沒(méi)有毒性，但是會(huì)明顯抑制甘薯小象甲胰蛋白酶的活性，通俗來(lái)說(shuō)就是甘薯小象甲吃了含有這種物質(zhì)的甘薯后，不舒服，所以它們就不吃了。”侯興亮說(shuō)，含有高水平奎尼酸的天然抗蟲變異品種的甘薯抗蟲性強(qiáng)大，展示了一種有潛力的兼具環(huán)境友好型和資源節(jié)約型的農(nóng)業(yè)抗蟲方案。

甘薯小象甲。

一棵植物，從發(fā)芽到長(zhǎng)大，短則數(shù)日，長(zhǎng)則數(shù)年。而對(duì)于科研工作者而言，面對(duì)自然的廣闊，觀測(cè)的時(shí)間常以數(shù)十年計(jì)。面對(duì)全新領(lǐng)域的探索，結(jié)果也是不確定的。

“在野外，觀測(cè)常常受到天氣因素影響。暴雨天氣下，原本100棵樹苗日常的光合作用監(jiān)測(cè)可以一周完成，遇到暴雨則延長(zhǎng)到一個(gè)半月。”魯顯楷說(shuō)。

數(shù)十年如一日，魯顯楷和團(tuán)隊(duì)率先在鼎湖山“富氮”南亞熱帶成熟林進(jìn)行了11年的長(zhǎng)期模擬氮沉降試驗(yàn)研究。

功夫不負(fù)有心人。2018年，他們提出了植物適應(yīng)性新假說(shuō)，即“富氮”生態(tài)系統(tǒng)中的植物可以通過(guò)提升自身蒸騰能力適應(yīng)過(guò)量氮沉降來(lái)維持養(yǎng)分平衡，在國(guó)際上首次通過(guò)植物適應(yīng)性把生態(tài)系統(tǒng)“碳—氮—水”循環(huán)緊密結(jié)合起來(lái)。2021年，他們根據(jù)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)研究進(jìn)一步提出了土壤碳吸存假說(shuō)。該假說(shuō)把氮沉降作為驅(qū)動(dòng)因子，為發(fā)展和完善陸地系統(tǒng)碳氮耦合循環(huán)模型提供了重要的機(jī)理支撐。該研究有望為中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力評(píng)估和“碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供決策基礎(chǔ)。

“要做科研，就要做好‘坐冷板凳’的準(zhǔn)備。但我相信‘水滴石穿’的道理，難題總有一天會(huì)被攻破。我就是想做別人沒(méi)有做過(guò)的東西，當(dāng)自己的成果對(duì)國(guó)家有用、得到國(guó)內(nèi)外同行認(rèn)可時(shí)，才是我最幸福的時(shí)候。”魯顯楷說(shuō)。

數(shù)十載科研歲月，一代代植物生態(tài)學(xué)者。他們以水滴石穿的毅力，突破了一個(gè)個(gè)難關(guān)，取得了一次次成就，為植物園發(fā)展打下基礎(chǔ)，成為植物科學(xué)的廣州力量。

滾燙的開水沖入，茶芽白毫顯露，湯色黃橙清透。蒸汽攜帶著茶香裊裊上升，入口的茶香竟然帶著濃郁迷人的蜜果香氣……在中國(guó)茶中，蜜果香烏龍茶廣受歡迎，又稱“東方美人茶”。

“很多人不知道的是，這樣優(yōu)美的茶葉香氣，則源于被茶小綠葉蟬這一昆蟲咬過(guò)的茶葉。因?qū)Νh(huán)境要求極高，這款茶產(chǎn)量非常少，而被稱為‘茶中極品’。”潛心20余年進(jìn)行茶研究的中國(guó)科學(xué)院華南植物園農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)研究中心副主任楊子銀和團(tuán)隊(duì)，正是希望通過(guò)對(duì)“蟲咬機(jī)制”與茶香的研究，提升茶葉品質(zhì)與質(zhì)量。

茶小綠葉蟬

“對(duì)于植物的營(yíng)養(yǎng)組織而言，在環(huán)境脅迫下會(huì)合成和釋放一些揮發(fā)性物質(zhì)，這些脅迫誘導(dǎo)揮發(fā)物能夠減少脅迫對(duì)植物的傷害。對(duì)于茶樹而言，在生長(zhǎng)過(guò)程中同樣會(huì)遭受植食性害蟲侵害。在這些植食性害蟲取食茶葉后，茶葉也會(huì)產(chǎn)生和釋放多種揮發(fā)性物質(zhì)，成為茶葉的重要香氣品質(zhì)成分。”楊子銀介紹。

利用茶葉對(duì)昆蟲脅迫的代謝應(yīng)答制成的高級(jí)烏龍茶“東方美人茶”，具有特殊的蜜果香且價(jià)格昂貴，其特殊的工序就是“茶鮮葉原料必須是茶小綠葉蟬侵害后的茶葉”。

從空中俯瞰，滿目綠意。一片片茶園中，支起一個(gè)個(gè)白色半透明的棚。頭戴草帽，楊子銀和他的團(tuán)隊(duì)就在其中開展實(shí)驗(yàn)。

楊子銀研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)茶鮮葉經(jīng)茶小綠葉蟬侵害后，會(huì)產(chǎn)生特有的單萜類香氣，這些香氣物質(zhì)的產(chǎn)生對(duì)“東方美人茶”蜜果香品質(zhì)具有重要的影響與貢獻(xiàn)。

有趣的是，其他茶樹昆蟲的侵害不能誘使茶葉產(chǎn)生這些特殊的香氣，僅茶小綠葉蟬侵害后的茶葉才可產(chǎn)生；此外，模擬茶小綠葉蟬侵害的損傷和外源性植物激素處理也不能產(chǎn)生。由此表明了茶小綠葉蟬體內(nèi)可能含有特異的激發(fā)子，在茶小綠葉蟬取食茶葉的過(guò)程中，誘發(fā)了茶葉體內(nèi)的代謝物反應(yīng)，產(chǎn)生蜜果香的物質(zhì)。

茶園實(shí)驗(yàn)航拍圖。

一邊是讓無(wú)數(shù)茶農(nóng)“頭疼”的害蟲，一邊是被“蟲咬出來(lái)”的蜜果香氣，盡管茶小綠葉蟬侵害的茶葉可以提高香氣品質(zhì)，但也會(huì)對(duì)茶葉的產(chǎn)量造成負(fù)面影響。因此，茶香氣質(zhì)量和茶葉產(chǎn)量之間的權(quán)衡是一個(gè)需要考慮的重要問(wèn)題。

楊子銀研究團(tuán)隊(duì)與廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所研究團(tuán)隊(duì)緊密合作，采用生態(tài)茶園管理體系，即通過(guò)提高茶園中生物的多樣性，利用生物之間的食物鏈關(guān)系，使得生物達(dá)到平衡共生的效果，同時(shí)結(jié)合綠色防控手段，可將茶小綠葉蟬蟲口密度控制在一定的范圍，這樣既對(duì)茶葉蜜果香品質(zhì)有顯著提升，又不會(huì)對(duì)茶葉產(chǎn)量造成較大影響。

“在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)茶小綠葉蟬蟲口密度的精準(zhǔn)穩(wěn)定調(diào)控仍然存在諸多難點(diǎn)。”當(dāng)下，楊子銀研究團(tuán)隊(duì)正深入對(duì)茶小綠葉蟬體內(nèi)可特異誘導(dǎo)茶葉蜜果香產(chǎn)生的激發(fā)子的鑒定與合成，將其應(yīng)用于茶葉蜜果香品質(zhì)的定向改良，從根本上解決茶葉產(chǎn)量負(fù)面影響的問(wèn)題。“讓中國(guó)茶走向全世界，是我們的理想。”楊子銀說(shuō)。

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10年育出“廣州1號(hào)”

漸變粉色的花瓣在陽(yáng)光下尤為嬌嫩，微風(fēng)吹拂，花瓣似裙擺一般搖曳生姿。今年國(guó)慶假期，“廣州1號(hào)”矮牽牛亮相華南國(guó)家植物園，引得市民游客紛紛拍照留念。

這是廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院成功選育出適合廣州種植的矮牽牛新品種，并命名為“廣州1號(hào)”矮牽牛。與市面上其他矮牽牛品種不同的是，“廣州1號(hào)”矮牽牛不僅在“顏值”上更為靚麗，花朵更碩大、花瓣褶皺更多、莖稈也更粗，相比于一般矮牽牛的柔弱、纖細(xì)，“廣州1號(hào)”矮牽牛不容易倒伏，也更加適合廣州地區(qū)比較高溫濕熱的天氣。

矮牽牛，是花壇第一霸主，享有“世界花壇植物之王”的稱號(hào)。隨著我國(guó)園林建設(shè)的高速發(fā)展，草花用量越來(lái)越大。由于草花品種長(zhǎng)期被國(guó)外種子公司所壟斷，購(gòu)買種子每年都要花費(fèi)大筆外匯。

“中國(guó)花卉種植面積占全球1/3以上，位居世界第一，但我們的花卉品種特別是草花品種基本上依賴進(jìn)口，只有自主掌握制種親本才能打破控制品種和壟斷市場(chǎng)。”廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院首席專家劉國(guó)鋒教授20多年來(lái)一直致力于矮牽牛的研究和新品種培育，對(duì)此，他深有感觸。

為了學(xué)到育種新技術(shù)，劉國(guó)鋒選擇到花卉產(chǎn)業(yè)最為發(fā)達(dá)的荷蘭求學(xué)，學(xué)成后回國(guó)投入到矮牽牛的遺傳育種研究。在半個(gè)塑料大棚里，劉國(guó)鋒一邊開展田間雜交選育研究，一邊進(jìn)行關(guān)鍵性狀的遺傳調(diào)控機(jī)制探索。育種工作是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，短則5-8年，長(zhǎng)則10-20年。經(jīng)過(guò)10余年努力，劉國(guó)鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了矮牽牛新種質(zhì)數(shù)千份，選育各種自交系100多個(gè)，篩選出優(yōu)良雜交組合30多個(gè)。

廣州四季有花、四季常綠，千余年來(lái)?yè)碛?ldquo;花城”美譽(yù)。為了打造出屬于廣州品牌的系列花卉，廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院決定以“廣州”來(lái)命名，這也是“廣州”系列研究出來(lái)的廣州品牌的第一號(hào)。

“沒(méi)有比廣州更適合我的城市了。”在劉國(guó)鋒看來(lái)，從事科學(xué)研究最幸福的事，莫過(guò)于學(xué)以致用，而廣州提供了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景和龐大的成果轉(zhuǎn)化市場(chǎng)。在多年的選種育種生涯中，劉國(guó)鋒去過(guò)世界上很多的城市，“像廣州這樣，從老百姓到政府對(duì)花卉都有高度的文化共鳴的城市，在世界上都不多見。未來(lái)，我們將不斷推出廣州2號(hào)、3號(hào)等，讓更多更優(yōu)秀新品種為花城添彩。”劉國(guó)鋒說(shuō)。