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看!姹紫嫣红的油菜花!科学家让它色彩不再单调

来源:科技日报

作者:

2020-03-26 08:56:03

记者 寇勇 摄

“黄萼裳裳绿叶稠,千村欣卜榨新油”,在人们的常识中,黄色是油菜花的“标准色”。然而近年来,在江西、湖南、四川、江苏等地,五彩缤纷的油菜花刷新了人们对油菜花颜色的认知,给人们带来了不一样的视觉享受。

江西农业大学青年教授付东辉领导的团队,便是培育彩色油菜花的“始作俑者”之一。作为传统油菜花的迭代品种,这种彩色油菜花究竟有何奥妙和意义?

“什邡红”上“开”出多彩的花

由于基因单一、近缘选育等原因,油菜花花色难以丰富成为横亘在研究者眼前的“拦路虎”。

2015年,付东辉从四川省什邡市高级农技师李孝楠处获得了一种名为“什邡红”的油菜花品种。“什邡红”由普通油菜花与紫红花萝卜杂交而成,花色黄中带红。“这是关键的一步,两个毫不相干的远缘品种之间的杂交成功,奠定了彩色油菜花选育的基础。”付东辉对科技日报记者说。

所谓的远缘杂交,就是不同种间、属间甚至亲缘关系更远的物种之间进行的杂交。油菜花与紫红花萝卜杂交,是将油菜花作为母本,把紫红花萝卜作为父本,母本剥蕾去雄以后,把萝卜的花粉涂上去。杂交后发育的种子经过分离培养,获得植株后再经历回交、自交等阶段,最后通过定向选择获得红色油菜花。

育种的过程听起来简单,实际操作起来却很艰难,培育一种新颜色的油菜花,往往要经过几年的时间,远缘杂交的过程中,成胚和胚胎存活都十分不易。在实验田里,每种颜色的油菜花必须与其他颜色的油菜花隔离种植,即便这样,传粉的昆虫也会造成干扰。所以为了保证隔离,除了套袋处理外,研究人员有时还需要把实验用油菜花放进大棚里种植。

付东辉介绍,传统油菜花的花色之所以单一,是因为它们的色素形成只有胡萝卜素导入途径。而“什邡红”的花色则由胡萝卜素与花青素共同控制。在其后一代代培育过程中,“什邡红”与其他颜色的油菜花进行杂交重组,令花青素导入途径优势由隐性到显性,不断分离出多种色彩。

在最初培育彩色油菜花时,花色的产生带有很大的随机性,要想让它服从人的“指挥”,就要在自主选择花色和稳定遗传性状上下功夫。

付东辉采用类似于杂交水稻的选育模式,通过年复一年的杂交育种、系谱选育,使不同花色基因重新组合,逐步培育出的品种按照雌蕊和雄蕊的发育情况划分为不育系、保持系和恢复系。其中,不育系也叫雄性不育系,这种油菜花的花粉繁衍功能退化,但是雌蕊发育正常,能够依靠授粉结实育种;保持系则是一种发育正常的品种,它的花粉授给不育系后,所产生的后代依旧是不育的;恢复系是一种发育正常的品种,用恢复系的花粉授给不育系后,所产生的种子恢复了正常育性,可以自交结实繁衍。

在这之后,研究人员通过聚合育种方式,让三系之间互相授粉结合,从而逐步实现了彩色油菜花的杂种优势的稳定利用。

截至目前,付东辉已经成功培育出桃红色、深紫色、深土黄色等38种颜色的油菜花,不过付东辉也对记者坦言不可能选育出黑色的油菜花。因为在植物界中,黑色的花朵本身就少之又少,因为颜色艳丽的花朵可以反射热量很高的有色光,避免娇嫩的花瓣被日照灼伤,而黑色具有高吸热属性,容易使花体内部组织因高温受伤而难以生存。同时,黑色的花朵很难引起昆虫的注意,也不利于授粉,久而久之,也会被自然淘汰。

不光有“颜值”更有“内涵”

油菜是我国主要的油料作物,年种植面积超过1.1亿亩,居世界第二,总产量1300多万吨,居世界第一。尽管油菜对我国农业及其他产业意义重大,但是近年来,由于机械化水平不高,劳动力成本增加,油菜产业的发展遭遇了瓶颈期。因此,业界普遍认为,多功能油菜(油、菜、花、绿肥、饲料等多方面应用)的研究和利用,将是油菜产业转型发展的重要方向。彩色油菜花的出现,可谓正当其时。

从价值链的角度,付东辉将传统油菜花、观光型油菜花和彩色油菜花视为迭代递进的关系。他说,传统油菜所产菜籽油富含油酸、亚油酸、芥酸和亚麻酸,其健康指标不亚于甚至高于橄榄油、山茶油等。观赏型油菜花在产油的同时,其花粉还含有对人体有益的天然前列腺素、黄酮类化合物、花粉多糖等。而最新培育的多彩油菜花在二者的基础上,又富含大量的花青素,抗氧化等功能十分突出。

据了解,彩色油菜花不但花色种类丰富,观赏价值高,而且通过选择适宜的花色品种和播种时间,在大江南北均可种植,目前已先后在河南、青海、湖北、浙江、广东等11个省进行了示范种植。部分品种的产量在江西每亩达到了420斤、含油量达44%以上,与传统油菜花不相上下。

(科技日报)

[责任编辑:杨凡、武云泉]

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