“蘭箭1號”的花。

　　“甘青”歪頭菜。

　　在西藏曲水的“蘭箭1號”與燕麥混播實驗田。蘭州大學(xué)供圖

　　在世界海拔最高的高原——青藏高原，人、動物、植物都面臨著高寒缺氧的嚴(yán)酷生存環(huán)境。牧草需能耐寒耐旱抗鹽堿才能生存下去，有了豐富的牧草資源，就能緩解天然草地退化，家畜也能茁壯成長，高原生態(tài)平衡也有了保障。

　　基于多年草原研究，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院南志標(biāo)院士課題組發(fā)現(xiàn)，解決以上諸多問題，最終需要良好的牧草品種。為提升牧草抗旱、抗寒性能，從1995年開始，南志標(biāo)課題組就開啟了牧草育種轉(zhuǎn)型之路，并建立起一套獨特的選育之法。

　　經(jīng)過20多年選育，研究團隊培育的“蘭箭1號”春箭筈豌豆和“甘青”歪頭菜順利通過農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家林業(yè)和草原局審定進(jìn)入草品種名錄，同期，還有6個新品種通過甘肅省草品種審定。

　　目前，經(jīng)過選育的牧草新品種已經(jīng)在相關(guān)地區(qū)大面積推廣，有效改善了高寒、旱區(qū)草地現(xiàn)狀，也為牧民群眾帶了良好的經(jīng)濟收益。

　　從“舶來品”到“本土貨”

　　在中國，高山草原缺少豆科牧草，禾草如披堿草、老芒麥、中華羊茅等，雖然能夠增加能量，但蛋白含量只有12%左右，而豆科牧草的蛋白含量達(dá)20%左右。因此，豆科牧草對家畜的重要性不言而喻。

　　春箭筈豌豆是一年生的綠肥及豆科牧草，但“蘭箭系列”品種其實最早并不是“本土貨”。1997年，南志標(biāo)從國際干旱農(nóng)業(yè)研究中心帶回原產(chǎn)于葡萄牙等地的100多份春箭筈豌豆種質(zhì)，在甘肅省甘南藏族自治州高山草原進(jìn)行了幾年的評價，篩選出了幾份性狀優(yōu)異的種質(zhì)，開始了高寒地區(qū)優(yōu)良豆科牧草品種的選育。

　　每年4-9月是春箭筈豌豆的生長季。這些種質(zhì)在海拔3000多米的甘肅夏河縣草原站試驗田里，經(jīng)過23年的一代代輪回選育，才有了“蘭箭系列”1、2、3號牧草新品種?！斑@3個品種的主要區(qū)別在于對海拔高度的適應(yīng)性越來越高，從3000米到3700米左右?！闭n題組成員王彥榮教授說。

　　然而，精心選育的優(yōu)良品系的種子還不能馬上投入高原土壤的懷抱，還要經(jīng)過品種比較試驗、區(qū)域試驗及生產(chǎn)試驗，這才是真正檢測它是不是一顆合格種子的關(guān)鍵。

　　課題組在國家指定的不同區(qū)域進(jìn)行區(qū)域試驗，收獲的種子都能保持良好生長態(tài)勢，且能超過適宜當(dāng)?shù)胤N植的最好品種。“我們解決了適宜區(qū)域、種植密度、灌溉施肥除草和覆蓋地膜等一系列生產(chǎn)技術(shù)問題，將其產(chǎn)量發(fā)揮到最大，這就解決了青藏高原氣溫低、普通春箭筈豌豆品種在這一地區(qū)無法生產(chǎn)種子的問題，牧民就不用從外地調(diào)種了。”王彥榮說。

　　“蘭箭1號”春箭筈豌豆于2014年通過了甘肅省的品種審定，后來又?jǐn)U大了區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗范圍，證明可在更為廣泛的高山草原地區(qū)用于退化草地的修復(fù)，于2021年通過國家林草局新品種審定。

　　目前，“蘭箭系列”已經(jīng)推廣到甘肅、青海、西藏、四川、云南等?。▍^(qū)），累計種植25萬余畝，為牧民增收累計1.2億元；同時，還可起到對土壤的固氮作用，緩解過量施肥造成的環(huán)境污染；此外，通過恢復(fù)植被極大地改進(jìn)了生態(tài)環(huán)境。

　　在品種推廣過程中，研究團隊還培訓(xùn)各類技術(shù)人員4000余人次，建立了一支掌握新品種栽培要點技術(shù)的農(nóng)牧民隊伍，推動和保證了“蘭箭系列”品種在當(dāng)?shù)胤鲐毠灾械某掷m(xù)推廣、利用。

　　高原野生種子馴化選育

　　和“蘭箭系列”同屬豆科但又不同的是，“甘青”歪頭菜為多年生草本植物。每年4月，把“甘青”歪頭菜種入土中，從此可以扎根高山草原七八年甚至10年以上。而建植當(dāng)年的越冬率是判定牧草適應(yīng)性的重要指標(biāo)之一。

　　國內(nèi)外現(xiàn)有的豆科牧草在青藏高原嚴(yán)酷環(huán)境下多數(shù)難以越冬，自然更不能指望來年收獲種子了。1997年至今，南志標(biāo)課題組每年都要去高山草原開展試驗，把從甘南州夏河縣及周邊青海牧區(qū)采集的“甘青”歪頭菜野生種子進(jìn)行馴化選育，在選育的過程中選擇越冬率高的、生產(chǎn)性能優(yōu)良的植株。

　　“經(jīng)過這番選擇，‘甘青’歪頭菜本身發(fā)生了很多變化，比如側(cè)根數(shù)顯著增加，產(chǎn)草量比野生的歪頭菜提高不少，越冬率從70%左右提高到85%以上，比起苜蓿及其他豆科牧草，具有更強的抗寒性和適應(yīng)性，并能進(jìn)行種子生產(chǎn)。”王彥榮說。

　　野生牧草馴化選育的第二大難題是硬實，即堅硬的表皮使種子沒辦法獲得水分，不能萌發(fā)，長期進(jìn)入休眠狀態(tài)。南志標(biāo)課題組研究發(fā)現(xiàn)，播種前用98%的硫酸浸種25分鐘，硬實可成功破除，發(fā)芽率可達(dá)92%以上。

　　除了硬實的問題，課題組的研究還需克服野生牧草的第三大不良習(xí)性——裂莢：種子還沒成熟豆莢就開裂了，因此散落土中無法完成收獲。為了降低裂莢率，課題組從豆莢的卷曲度、組織離層、裂莢力、控制基因等方面開展機理研究。

　　“目前，解決問題主要是靠栽培技術(shù)，包括噴施化學(xué)藥劑或分期收割?！蓖鯊s說。與此同時，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院副院長劉志鵬教授也正在通過分子輔助育種和傳統(tǒng)育種，培育抗裂莢高產(chǎn)新品種。

　　“牧草相較于農(nóng)作物更為復(fù)雜，一方面是多年生，其次是異花授粉。因此，牧草群體的性狀控制機制更為復(fù)雜，選育抗裂莢品系是課題組未來研究的一個重要方面?！蹦现緲?biāo)說。

　　通過對收種子后的干草的粗蛋白含量比較和對湖羊的喂養(yǎng)試驗，“蘭箭1號”和“甘青”歪頭菜營養(yǎng)成分接近，高于紫花苜蓿，這證明歪頭菜是一種具備較強越冬能力和種子生產(chǎn)性能的優(yōu)質(zhì)豆科牧草。

　　課題組由此建議，“甘青”歪頭菜可作為牧草或天然草地補播，適宜整個青藏高原地區(qū)，種子生產(chǎn)可在海拔3000米以下地區(qū)進(jìn)行。

　　20載育種志在生態(tài)報國

　　200毫米等降水量線，是干旱地區(qū)與半干旱地區(qū)的自然分界線、草原與荒漠、荒漠草原的自然分界線。在我國，干旱半干旱區(qū)域、鹽堿地占到國土面積的50%以上。

　　1997年以來，在甘肅省科技廳、林草局和國家科技部的連續(xù)支持下，南志標(biāo)課題組先后承擔(dān)了甘肅省“九五”和“十五”重點攻關(guān)項目：“高山草原豆科牧草選育”、國家“973計劃”項目、“中國西部牧草、鄉(xiāng)土草遺傳及選育的基礎(chǔ)研究”和“重要牧草、鄉(xiāng)土草抗逆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的生物學(xué)基礎(chǔ)”項目，以及甘肅省科技重大專項“草類植物種質(zhì)創(chuàng)新與品種選育”、甘肅省林草局“高山草原優(yōu)質(zhì)豆科牧草新品系歪頭菜種子擴繁及生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”等項目。

　　在連續(xù)兩個國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973計劃”）項目的支持下，對我國北方主要鄉(xiāng)土草種研究所獲部分成果進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)的專著《鄉(xiāng)土草抗逆生物學(xué)》于2021年11月由科學(xué)出版社出版。

　　從2000年至今，課題組通過多種手段面向西部開展植物逆境育種，通過多種技術(shù)，解決了耐干旱、耐高寒、耐鹽堿等多個育種難題。2021年6月，草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院選育的6個新品種通過甘肅省草品種審定。

　　“比如隴東長芒草適宜在半干旱地區(qū)種植，既可以用作生態(tài)草，也可用作牧草；河西野大麥耐鹽堿性強，可用于鹽堿地的治理；騰格里霸王、騰格里白沙蒿和騰格里牛枝子適宜在極其干旱的荒漠區(qū)生長，主要解決生態(tài)問題；祁連醉馬草適用于祁連山地區(qū)及其類似生境的生態(tài)治理。”王彥榮說。

　　除了緩解生態(tài)問題，課題組培育的新品種給許多地區(qū)的環(huán)境修復(fù)帶去了福音。在內(nèi)蒙古烏海市，工人在挖礦的過程中又會堆出一個100米左右高的新“山”，也叫排土場，礦山養(yǎng)護(hù)成本高昂。課題組用草灌結(jié)合的方式，將騰格里系列的品種覆蓋其上，不僅解決生態(tài)修復(fù)問題，而且節(jié)水，大大降低了養(yǎng)護(hù)成本，觀賞性也較高。

　　早在改革開放初期，任繼周院士在總結(jié)歷史經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上將草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分為前植物生產(chǎn)層、植物生產(chǎn)層、動物生產(chǎn)層、后生物生產(chǎn)層。這一理論早已被學(xué)界廣泛接受，草原學(xué)由此向草業(yè)科學(xué)發(fā)展。

　　“在前植物生產(chǎn)層，景觀、生態(tài)建設(shè)都需要種子的助推；在植物生產(chǎn)層，牧草新品種發(fā)揮著舉足輕重的作用；在動物生產(chǎn)層，牧草新品種可以促進(jìn)天然草原的構(gòu)建，解決家畜的進(jìn)食問題，讓人吃人糧，畜吃畜‘糧’，保障我國食物安全；在后生物生產(chǎn)層，種子也有重要的商品價值。哪個環(huán)節(jié)都少不了優(yōu)良品種的培育，可以說這是一個物質(zhì)基礎(chǔ)?！蓖鯊s說。

　　經(jīng)過20多年的探索，南志標(biāo)院士課題組逐漸從傳統(tǒng)的育種方式為主，向與現(xiàn)代分子技術(shù)相結(jié)合轉(zhuǎn)變；從傳統(tǒng)的關(guān)注產(chǎn)量向兼顧品質(zhì)和抗性轉(zhuǎn)變，在西部的逆境為草類新品種培育開創(chuàng)了新的道路。

　　目前，全國獲批轉(zhuǎn)基因中間試驗的牧草新品系一共16個，而由蘭州大學(xué)研究的占了8個；另外利用內(nèi)生真菌提高牧草抗性的育種也獲得了重要進(jìn)展?！霸诓萦N方面，我們雖然不是開始最早的，但起點高、進(jìn)步快、特色鮮明，希望能為解決國家西部天然草地退化、改土肥田、生態(tài)安全提供幫助。”南志標(biāo)說。

中青報·中青網(wǎng)記者 馬富春 通訊員 法伊莎