林木遗传育种周期长很难创新?提起林木遗传育种,很多人第一反应是:“树长得慢,育种周期太长,很难有突破和创新?”这话听起来有理,但其实并不全面。今天,我们就来聊一聊,这门看似“慢”的学科,如何在科技加持下,加速奔跑,焕发出前所未有的创新活力。

一、林木育种为何“慢”?
林木遗传育种,是林学领域的重要分支,其核心任务是:运用遗传学的原理和现代育种技术手段,选育出优良的林木品种,从而更好地服务生态文明建设和推动林业高质量发展。不可否认,林木在育种实践中确实存在一些“时间上的障碍”,主要体现在以下三个方面:
1、生长周期长。不像一年就能结穗的水稻玉米等农作物,林木初次开花时间晚,导致世代更新速度慢,例如杉木,松树等往往需要十几年才能开花结实,从而完成一个育种周期。
2、关键性状“晚熟”。我们育种时关注的许多目标性状---比如树干是否通直、木材质地是否优良、能不能抵抗干旱病虫害等---往往要等到树长大后才会显现出来,早期很难判断,这就需要科研人员长期跟踪监测。
3、遗传背景复杂。大多数林木为异花授粉植物,个体间遗传差异大,这样虽然为育种提供了丰富的变异资源,但也为稳定优良性状,提高育种效率带来了难度。
“育种周期长”确实是林木作为多年生植物的生物学特征,但这并不意味着其“缺乏创新空间”或“难以实现技术突破”。事实上,随着生物技术的快速发展,在我们林木遗传育种全国重点实验室中,育种方式也正在从“经验型”走向“设计型”,加速迈入了一个由科技驱动、精准高效的新阶段。这里为大家介绍两项 “科技神器”。
1、基因编辑:像“修改文字”一样精准优化树的性状
过去我们育种靠的是“自然变异+人工筛选”,不仅效率较低,而且周期较长。如今随着CRISPR/Cas9等基因编辑技术的成熟,让科学家们可以像编辑文章一样,对树木DNA中的“文字”进行修改和优化。当然,想要“精准编辑”,前提是得先知道“该改哪里”,这就离不开对林木基因组和关键基因功能的深入解析。近年来,随着越来越多树种的基因组图谱被发布,以及高效遗传转化体系的建立,我们对林木特有基因功能的理解也在不断加深。例如,在杨树中敲除一个“生长抑制基因”,就能让它长得更快更好;又比如,通过调节木质素合成基因的表达水平,可以改良木材的化学组份,让它更适合于制浆造纸或者家具制造。这些就像给树木写了一套“精准指令”,让它们在需要的方向上表现得更好。
2、全基因组选择+智能表型平台:让选苗不用等十年
在传统方法中,要知道一棵树是不是“好苗子”,往往需要等上十年才能看出材质、抗性等表型。通过全基因组选择技术,科研人员可以通过DNA分子标记,在幼苗阶段就预测它将来的表现。这就像给树苗做了一次“基因体检”,能够提前判断谁有“冠军相”。同时,借助无人机航拍、激光雷达扫描和图像识别技术,可以在短时间内获取成千上万棵树的生长数据,比如树高、胸径、树冠形状等。这意味着:选苗不用再等十年,只需很短时间,就能找到未来的“明星树种”。
让我们共同支持林木遗传育种科技创新,让森林更健康,让生态更美好,让未来更绿色!
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
本文作者:闫晓婧中国林业科学研究院林木遗传育种全国重点实验室 副研究员
创作团队:中国林学会·森态未来科普团队
审核专家:曾庆银 研究员 中国林业科学研究院林木遗传育种全国重点实验室
出品:中国科协科普部
联合出品:中国林学会
支持单位:中国林业科学研究院林木遗传育种全国重点实验室
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划
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