開拓創新,引領現代林木遺傳育種研究
林以種為本,種以質為先。林木良種是林業生態建設與產業發展的基石,是現代林業可持續發展的重要戰略資源,是我國生態安全、木材安全和糧油安全的重要保障。中國林業科學研究院林木育種首席專家蘇曉華研究員一直以“為國家選育出更多更好的林木良種,造福社會”為己任,以我國北方速生豐產林建設中的“楊老大”為着眼點,立足長遠,緊緊抓住資源這個現代林業發展的第一要素,率先從歐洲黑楊和美洲黑楊優良種質資源入手,加強資源收集,提高資源創新能力,創制具有自主知識產權的優異種質資源,不僅在全球的“資源戰”中搶得先機,而且提升了我國楊樹育種的可持續發展能力。通過理論技術的不斷開拓創新和科研實踐的辛勤耕耘,蘇曉華及其團隊引領着我國現代林木遺傳育種研究,並取得了豐碩的成果。蘇曉華博士,女,研究員,博士生導師,現任中國林業科學研究院林業研究所(簡稱林業所)遺傳育種研究室主任、林木育種首席專家,國家林木遺傳育種重點實驗室副主任,國家林業局北方楊樹工程技術研究中心副主任、中國林學會林木遺傳育種分會副主任兼秘書長、中國林學會林木引種與馴化專業委員會常委、中國林學會楊樹專業委員會常委、國際林聯第二學部研究組副協調員,國務院政府特殊津貼獲得者;培育出具有自主知識產權的楊樹優良新品種21個,審(認)定林木良種10個;獲得國家發明專利6項;獲得國家科學技術進步獎3項,省部級等科技成果及獎勵10餘項;在國內外核心學術刊物發表論文150餘篇,主編及參編專著6部;培養研究生30餘名。
30多年來,蘇曉華研究員一直奮鬥在林業科研第一線,先後主持及承擔國家重點研發、科技攻關(支撐)、“973”、“863”計劃、轉基因植物研究與產業化專項、公益性行業科研專項等國家級項目和課題20餘項。在楊樹育種理論與技術、優良品種創制、種質資源創新和品種應用推廣等研究領域取得了多項創新性研究成果,研究技術成果引領我國林木遺傳育種進入新的時代,培育的系列品種得到了大面積的推廣應用,為我國林業發展做出了重要貢獻。
固本培元,常規育種創佳績
中國林業科學研究院楊樹遺傳育種研究歷史悠久,基礎雄厚,成果豐碩,一直領先全國。繼承老一輩優良傳統,發揚林科人奮鬥精神,將林科院楊樹遺傳育種研究優勢鞏固和擴大一直是蘇曉華不懈的追求和她對所帶領團隊的不變要求。作為我院楊樹遺傳育種研究的領軍者,蘇曉華深知“培育滿足國家發展經濟所需良種是林木育種人的首要責任與義務”,多年來她率領團隊一直勇挑重擔,勇攀高峯。早在2000年就樹立明確育種目標—將中國楊樹主栽培區品種全面更新換代和升級!自“十五”科技攻關開始,主持開展“楊樹和泡桐優良品種選育及栽培技術”、“高產優質楊樹、桉樹等速生材樹種新品種選育”、“楊樹速生豐產林培育關鍵技術研究與示範”和“超高產優質楊樹速生材新品種選育”等研究課題。首次建立因育種區的親本選配,組合選擇和無性系選擇三位一體的楊樹育種多級篩選體系,楊樹選擇程序的創新大幅度提高育種效率和準確性,技術體系達到了國際先進水平。隨後又開創性地把資源利用效率引入新品種評價體系中,提出將低耗與高產統一起來作為無性系評價選擇目標性狀的育種策略,開展了以水分和養分利用效率為中心的營養遺傳學和育種學研究,通過多層次的串聯式選擇壓篩選,培育出高產、資源高效利用的高經濟效益的渤豐楊等系列楊樹新品種,引領我國楊樹良種選育目標高效、低成本、環保型方向發展,技術體系填補了國內外研究的空白。該研究團隊首次提出以生態育種理念為指導原則的楊樹良種選育策略,為我國楊樹育種新模式的建立進行了突破性的探索。率先將生態育種策略應用於楊樹良種選育實踐,改變了過去一地育成品種後再多點區域化試驗確定利用範圍的泛性育種,使新品種真正實現在適應基礎上的豐產、優質,加快了良種化進程。在品種選育過程中,推行育成品種系列(羣),打破了過去選育單一無性系,以減少生態風險。定向培育出“黃淮楊”、“江淮楊”和“渤豐楊”等具有自主知識產權的地域特色系列楊樹優良品種。首次在無性系篩選過程中實行因材種特需而設計栽培模式作為品種評選環境,真正實現了良種良法同步配套研究,實現了品種與相應栽培模式配套推廣,縮短品種投產時間1/3,提高經濟效益20%以上,克服了品種選育和未來栽培模式不匹配引發的良種推廣生態失衡性減產。正是因為蘇曉華在楊樹遺傳育種上的突出貢獻,她個人先後榮獲中華人民共和國國務院政府特殊津貼、國家知識產權局全國植物新品種保護先進個人獎勵、國家林業局“全國生態建設突出貢獻獎---林木種苗先進工作者”榮譽稱號等;她及所帶領的團隊獲得國家學技術進步獎3項,梁希科學技術一等獎等省部級科技成果及獎勵10餘項。
勇於創新,基因工程譜新章
作為新一代楊樹育種學者,堅持常規育種為本,積極創新高新育種技術是蘇曉華的一貫追求。早在1993年,經國際糧農組織FAO資助,蘇曉華遠赴加拿大進修“林木遺傳育種及分子生物技術”;1997年又在國際林業研究中心CIFO資助下赴英國牛津大學植物系繼續深造。回國後,她帶領團隊在國內創新性地開展了楊樹分子生物學領域的科學研究。1998年發表了國內第一張林木分子遺傳連鎖圖譜,實現了遺傳連鎖圖譜由細胞學標記到分子標記的轉變,帶動國內林木遺傳圖譜構建研究熱潮。在蘇曉華的帶領和指導下,團隊繼續深入遺傳圖譜構建、標記輔助選擇育種、數量性狀位點(QTL)定位等分子生物學領域的攻關。2000年她主持研究的“分子標記輔助楊樹抗病選育研究”獲國家林業局認定成果。2003年又發表了國內第一張雙分子標記的林木高密度遺傳連鎖圖譜,並首先實現木材材性的QTLs定位,研究成果居國內領先。通過國家“973”重大基礎項目“樹木育種的分子基礎”課題“樹木重要材性基因的定位及克隆”等研究,首次開發出楊樹材性、水、養、光能利用效率相關SNP分子標記,為性狀相關基因功能標記研究提供了理論技術平台,也為楊樹分子標記輔助選擇、縮短育種週期奠定了堅實基礎。
“任何先進技術不是用來寫文章的,而是為育種服務的”,作為林木育種人,蘇曉華始終銘記肩上的重任—努力培育出更多符合國家和社會發展需求的速生、優質的楊樹新品種。2000年她作為首個國家級轉基因項目—總理專項基金轉基因植物研究與產業化專項“西部地區轉基因林草新品種培育與示範”的首席專家,在國內率先啓動系統的楊樹基因工程育種研究;2002年又主持了第二期轉基因植物研究與產業化專項課題“優質高產抗乾旱耐鹽鹼楊樹基因工程育種研究”,進一步深化開展基因工程育種研究;通過基因克隆、遺傳轉化、基因功能鑑定等研究,首先建立楊樹多基因遺傳轉化體系。針對我國三北地區乾旱、鹽鹼地植樹造林樹種少、成活率低下的技術難題,她帶領團隊成功將果聚糖蔗糖轉移酶基因(SacB,抗旱基因)、轉錄調控因子基因(JERF36,耐鹽基因)、透明顫菌血紅蛋白基因(vgb,耐澇基因)、蘇雲金芽孢桿菌伴胞毒素蛋白基因(BtCry3A,抗蟲基因)、巰基蛋白酶抑制劑基因(OC-1,抗蟲基因)5個外源基因同時導入國家審定良種“108楊”,在世界上第一次培育出轉多個基因的楊樹新品種—“多抗楊2號”和“多抗楊3號”,不僅保持了受體楊樹的優良特性,而且具有抗旱、耐鹽、耐澇、抗蟲特性;大力開展以不同區域主栽品種為受體的抗逆、抗旱楊樹轉基因育種研究,培育出一批生長及抗性表現優良的轉基因楊樹新品系,如“抗逆1號楊”、“抗旱1號楊”等,為我國乾旱、鹽鹼地區的困難立地造林提供優良品種,為我國工業用材林和生態建設做出了一定的貢獻。
厚積薄發,楊樹育種立大業
從種質資源到新品種,從常規育種到高新技術育種,蘇曉華帶領育種團隊始終在堅持不懈的積累資源和力量,始終在堅忍不拔的潛心鑽研和挑戰困難,努力攻克一個個難題,不斷攀登一座座科學高峯。她帶領的團隊以全方位、多水平種質資源收集為物質基礎,利用分子標記技術構建核心育種羣體;以楊樹生態育種理論為指導,分生態區進行地域特色新品種選育,應用標記輔助選擇科學開展親本選配,運用胚培養技術輔助雜交育種;在楊樹育種多級篩選體系中充分利用表觀遺傳學、轉錄組學、代謝組學等高新技術手段來探討基因型與環境互作;利用基因工程技術修飾和改善常規雜交楊樹品種特性……這些常規育種與高新技術的嫺熟應用與巧妙結合使團隊取得豐碩成果。多年來,她帶領團隊始終堅持楊樹育種資源收集、保存與創新,收集的楊樹資源種類、基因庫數量可為國內第一富集一大批高質量資源,為我國楊樹長期育種提供根本性保障;實現了良種選育技術和理論創新,併成功應用於實踐,培育具有自主知識產權楊樹優良新品種21個,審(認)定良種10個,品種已遍佈我國楊樹主栽培區,比當地主栽品種材積生長量提高11.1%~60.9%,已經成為我國楊樹工業用材林建設工程中的新一代品種,為我國速生豐產林建設提供強大物質基礎;建立健全了我國楊樹主產區試驗基地體系,在我國26個省(區)建立試驗示範基地100多處,同時團隊研發的良種栽培技術在生產中得到了應用,使我國現有楊樹人工林產量提高20%以上,極大推進楊樹“育繁推一體化”現代種業體系建設進程。
付出總有回報。經過30年的“腳踏實地、勇攀高峯”的潛心鑽研和不懈奮鬥,蘇曉華及其帶領的研究團隊在楊樹育種理論與技術方法、優良品種創制、種質資源創新、品種應用推廣等方面取得了重大突破,研究成果“楊樹高產優質高效工業資源材新品種培育與應用”榮獲了2014年度國家科學技術進步獎二等獎。他們鞏固並加強了中國林科院楊樹育種的國內領先地位,成為全國楊樹育種領域的風向標。在接踵而至的榮譽、獎勵面前,蘇曉華很淡然,她一直都在強調“這些是集體的結晶,功勞屬於整個團隊,這些成果都是階段性的,只屬於現在”。“雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越”,楊樹育種的路還很漫長,還有許多難題和技術需要攻克,但不管前面道路如何崎嶇坎坷,她仍將一如既往、腳踏實地率領整個團隊堅定不移地走下去,去實現一個育種者的夢想。