◎ 康修文 鐵錚

康向陽(yáng)在良種基地觀察新品種繁育情況

上世紀(jì)80年代，內(nèi)蒙古赤峰市的少年康向陽(yáng)如愿被內(nèi)蒙古林學(xué)院沙漠治理專業(yè)錄取了。“如果能在沙漠里收獲果實(shí)，這一定是最能實(shí)現(xiàn)自己人生價(jià)值的事業(yè)。”那時(shí)的他對(duì)未來充滿信心。

40年轉(zhuǎn)瞬而逝。如今，他已成為北京林業(yè)大學(xué)林木分子設(shè)計(jì)育種高精尖創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)帶頭人、生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，專攻林木染色體組操作育種技術(shù)方向。

在他所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)成績(jī)單上，記下了一項(xiàng)項(xiàng)突破性進(jìn)展：

攻克了染色體加倍有效處理時(shí)期及其即時(shí)判別等系列技術(shù)難題，建立了施加理化處理誘導(dǎo)花粉、大孢子、胚囊及體細(xì)胞染色體加倍選育林木多倍體技術(shù)體系；

發(fā)明了“樹木非離體枝芽加熱處理裝置”，突破杜仲等不能離體處理的高大喬木樹種高溫誘導(dǎo)配子染色體加倍的技術(shù)障礙；

選育出生長(zhǎng)快、纖維長(zhǎng)、木素低、纖維含量高的“北林”系列三倍體白楊用材林新品種，以及生長(zhǎng)迅速、葉片巨大、藥物成分含量高的“京仲”系列藥用、葉用三倍體杜仲新品種……

這些研究成果已應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)，對(duì)緩解我國(guó)木材進(jìn)口壓力、減少天然林采伐、促進(jìn)國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展等意義重大。

潛心育成無絮楊

進(jìn)入4月，北京又到了“春風(fēng)不解禁楊花，蒙蒙亂撲行人面”的日子。今年城區(qū)楊柳飛絮持續(xù)到了5月初。

康向陽(yáng)向澳大利亞和越南來訪專家介紹多倍體育種進(jìn)展情況

毛白楊是北京城鄉(xiāng)綠化最適宜的基調(diào)樹種?！敖鉀Q楊柳飛絮問題的方法其實(shí)簡(jiǎn)單，只要在城鄉(xiāng)綠化和用材林栽培中替換種植雄株品種即可?！笨迪蜿?yáng)說，楊樹是雌雄異株，飛絮實(shí)際就是雌株果實(shí)成熟后附著在種子上的種毛。4月上旬到5月上旬，毛白楊、柳樹、青黑楊雜種、黑楊等種子依次成熟，形成可持續(xù)40 天左右的楊柳種絮漫天飛舞的景象。

只要種植雄株品種就不會(huì)有飛絮問題。但是，由于過去國(guó)家主要林木育種目標(biāo)均是選育用材林品種，而且大多在開花前選擇，楊樹雌株因前期生長(zhǎng)較快而被選中的概率較大；加之市場(chǎng)苗木銷售多按直徑粗細(xì)計(jì)價(jià)，因育苗經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高，前期生長(zhǎng)較快的雌性品種被大量繁育、銷售。這是種植的雌株品種相對(duì)較多的主要原因。

康向陽(yáng)團(tuán)隊(duì)已選育出生長(zhǎng)迅速、樹形美觀、雄株不飛絮的白楊國(guó)家良種“北林雄株1 號(hào)”與“北林雄株2 號(hào)”。這是我國(guó)首例采用秋水仙堿溶液處理誘導(dǎo)2n 花粉授粉雜交獲得白楊雜種三倍體新品種，經(jīng)多年多點(diǎn)栽培試驗(yàn)和木材材性測(cè)試等，于2014年通過國(guó)家林木良種審定。

為了這兩個(gè)國(guó)家良種，康向陽(yáng)團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了22年的時(shí)間。他說，它們能在國(guó)家用材林建設(shè)和治理?xiàng)顦滹w絮中發(fā)揮作用，自己感到非常欣慰。

精研學(xué)問守初心

大學(xué)畢業(yè)后，康向陽(yáng)到甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院任教，開始轉(zhuǎn)向林木育種研究。

1991年，康向陽(yáng)考入北京林業(yè)大學(xué)攻讀碩士研究生，師從林木遺傳育種學(xué)科教授朱之悌。朱先生高度的社會(huì)責(zé)任感深深地影響著康向陽(yáng)，他用“受益終生”四個(gè)字概括這段求學(xué)經(jīng)歷。

1992年，康向陽(yáng)在其學(xué)位論文研究中通過染色體鏡檢證明導(dǎo)師等雜交獲得的毛新楊×毛白楊雜種中有三倍體存在，從此揭示了我國(guó)已經(jīng)完成毛白楊三倍體選育的客觀事實(shí)。

康向陽(yáng)向考察者介紹杜仲三倍體新品種

三倍體毛白楊的檢出，讓他張開了思索的翅膀。這些三倍體毛白楊是怎樣起源的？為什么會(huì)產(chǎn)生天然未減數(shù)2n 花粉？怎樣利用人工手段高效獲得未減數(shù)2n 花粉？采用高比率2n 花粉授粉獲得三倍體得率極低的原因是什么？如何能通過一定的技術(shù)措施來提高三倍體誘導(dǎo)得率……一個(gè)個(gè)問題被提出、求證、解決。通過5年碩士轉(zhuǎn)博士研究生的艱辛求索，他終于用心血與汗水寫就了博士學(xué)位論文。而此間創(chuàng)制的白楊三倍體中的2 個(gè)無性系，就是如今的“北林雄株1 號(hào)”與“北林雄株2 號(hào)”。

在北林任教后，康向陽(yáng)開始了提高楊樹多倍體育種效率和效果研究。十幾年的艱苦研究換來了豐碩的收獲，限制楊樹雌配子、合子和體細(xì)胞染色體加倍的一個(gè)個(gè)技術(shù)難題得以攻克，從而建立了一套楊樹多倍體高效誘導(dǎo)技術(shù)體系。其中，通過雌配子染色體加倍的楊樹三倍體誘導(dǎo)率達(dá)到40%—60%，而四倍體誘導(dǎo)率超過10%。2020年，他們選育出的“北林5 號(hào)”楊通過了國(guó)家良種審定。

當(dāng)時(shí)，分子生物學(xué)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，倍性育種受到冷落。但康向陽(yáng)依然堅(jiān)持當(dāng)初選擇的楊樹多倍體育種研究。正是因?yàn)樗膱?jiān)持，才有了諸多研究的突破和國(guó)家發(fā)明專利、新品種、良種的誕生。

育種高峰敢登攀

林木育種工作如同登山，而且總是山外有山。

在基本解決楊樹多倍體誘導(dǎo)技術(shù)的同時(shí)，康向陽(yáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始嘗試將相關(guān)技術(shù)向新的樹種拓展，瞄準(zhǔn)了膠用藥用樹種杜仲、橡膠樹和桉樹。

杜仲是第三紀(jì)孑遺樹種，中國(guó)傳統(tǒng)中藥材。它的葉片內(nèi)含有綠原酸、桃葉珊瑚苷、京尼平苷酸等70 多種活性成分，具有降低血壓、血糖以及提高免疫力和抑癌等功效。除了藥用之外，杜仲葉粉等還可作為抑菌和增強(qiáng)免疫力的飼料添加劑原料使用，市場(chǎng)空間巨大。杜仲還是極具潛力的溫帶膠源樹種，利用杜仲膠的熱塑、熱彈、共混及形狀記憶等特性，開發(fā)新型功能材料具有低溫可塑、抗撕裂、耐磨、防腐蝕、透雷達(dá)波、儲(chǔ)能吸能、減震等功能，市場(chǎng)潛力巨大。

數(shù)量大、易收集、成本低的葉片應(yīng)該是杜仲膠和藥物提取的最佳原料。不過，杜仲葉片含膠量只有2%—3%，膠提取成本高也成了限制杜仲產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題之一。由于杜仲以單科單屬單種存在，無法利用種間遠(yuǎn)緣雜交獲得雜種優(yōu)勢(shì)?？迪蜿?yáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了通過多倍體育種提高葉片杜仲膠等次生代謝產(chǎn)物含量及葉片產(chǎn)量的研究。

國(guó)家良種“北林5號(hào)”楊

他在杜仲多倍體育種道路上花了近20年時(shí)間，終于獲得了世界上首批杜仲三倍體新種質(zhì)，從中選育出“京仲1 號(hào)”等8 個(gè)三倍體新品種。研究表明，三倍體新品種具有生長(zhǎng)快、葉片大、膠和藥效成分含量高等特點(diǎn)，一些三倍體新品種的葉、皮產(chǎn)量和含膠量比二倍體提高30%以上，桃葉珊瑚苷、綠原酸等藥效成分含量甚至成倍增加，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)凸顯。

他還研究出了“條林密植化栽培、機(jī)械化平茬采收、分部位綜合利用”的產(chǎn)業(yè)化模式——以制膠為核心，葉脈和樹皮制膠、制藥，葉肉制藥或飼料添加劑，莖干制作重組木，實(shí)現(xiàn)了“一份原料，多重收益”的杜仲產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展。

同步推進(jìn)的還有橡膠樹、桉樹的科研攻關(guān)。橡膠與鋼鐵、煤炭、石油并稱為世界四大工業(yè)原料。目前，采用傳統(tǒng)雜交育種改良橡膠樹的遺傳潛力挖掘已接近極限。利用多倍體次生代謝產(chǎn)物增加的特性，通過有性多倍化途徑開展多倍體育種，是提高橡膠樹產(chǎn)膠量的可行途徑?？迪蜿?yáng)帶領(lǐng)弟子經(jīng)過10 余年的研究，在世界上首次通過高溫處理誘導(dǎo)雌配子染色體加倍獲得了橡膠樹三倍體，為橡膠樹新品種選育探索了新的途徑。

桉樹是世界三大速生用材林樹種之一，我國(guó)桉樹人工林種植面積超過540 萬公頃，每年提供近27%的國(guó)產(chǎn)木材。在解決桉樹花發(fā)育規(guī)律、雌雄配子發(fā)生發(fā)育進(jìn)程及其相互關(guān)系，以及理化處理誘導(dǎo)染色體加倍技術(shù)條件等系列難題的基礎(chǔ)上，康向陽(yáng)和團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)制出來源于大孢子染色體加倍的桉樹三倍體新種質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了半個(gè)多世紀(jì)桉樹育種人追尋的夙愿。

他在一本專著的前言中寫道，我們選擇了林木多倍體育種這座高山，并努力從促進(jìn)理論與技術(shù)結(jié)合的角度出發(fā)探尋前進(jìn)的道路……有多少次“山重水復(fù)疑無路”的沮喪與茫然，就有多少次“柳暗花明又一村”的振奮與欣喜。

在林木育種路上，康向陽(yáng)仍然在繼續(xù)努力……