我國首個冰栗專用品種——‘北農冰栗’

秦嶺（左二）和團隊成員觀察板栗菌根形成

小刺猬，毛外套，脫了外套露紫袍，袍里套著紅絨襖，襖里睡個小元寶。

冬去春來，沉寂了一冬的板栗樹，枝頭又冒出嫩芽兒；待到金秋時節，一粒粒甘甜的“小元寶”就會掛滿枝頭，沉甸甸壓彎了樹梢。

最近，京郊栗農忙得不可開交，一邊為板栗樹剪枝、施肥，一邊將冷鏈保鮮的板栗送上加工生產線。和他們一同忙碌的，還有來自高校的板栗專家——北京農學院教授秦嶺帶領的國家林業和草原局板栗創新科技團隊，正在開展板栗新品種的選育工作，借助科學的育種和栽培技術，培養適合北京本土種植的“京字頭”樹種，讓板栗的產量和品質不斷優化。

近40年來，北農植物科學技術學院秦嶺團隊踏遍了全國板栗產區和分布區，收集了2000余份優異種質，摸清了我國栗屬植物種質資源的“家底”，在國際上首次完成了板栗高質量基因組測序工作，為我國板栗種質資源創新利用提供了理論支撐。師生們還創新栗屬種間遠緣雜交育種、分子輔助選種和芽變選種的育種技術體系，相關成果寫進教科書。

如今，花甲之年的秦嶺仍帶領團隊堅定地行走在科研路上，見證一棵棵板栗樹從播種成長到參天。

弄清樹齡

春暖花開，密云區大城子鎮方耳峪村熱鬧起來。

不少游客駕車遠道而來，只為打卡難得一見的密云“栗樹王”——這是一棵主干粗壯、樹皮灰褐的古栗樹，樹枝蜿蜒曲折，有的伸向天空，有的垂向大地。仔細觀察，樹干上有不少隆起的樹瘤和粗糙的裂痕，仿佛在訴說著百年前的故事。

雖然已過了收板栗的時節，但是在樹下依然能撿到不少掉落的果實。栗農王連春說，“栗樹王”是他家自留樹，年產量最多可達200斤。栗子雖然個頭不大，但皮薄，果肉又甜又糯，“高校來的專家測了，這棵樹的果子淀粉含量足，含糖量在20%以上，還有豐富的維生素。”

慕名而來的游客越來越多。當地園林綠化局在村道旁設立了引路牌和說明牌，上面的文字顯示，這棵古栗樹胸徑約6米，樹高15.6米，樹齡已達800年。

栗農說的高校專家，就是秦嶺。最近，她正和團隊持續跟蹤這棵古樹的生長情況，期望通過科學的方法，揭開古樹長壽的秘密。

“北京的密云、懷柔、房山、平谷和昌平等地自然分布著板栗實生古樹群體。”秦嶺說，經過調研和測算，密云這棵“栗樹王”是北京地區目前記錄在冊的、生長健康的板栗樹中胸徑最大的一棵，也是目前發現的年齡最大的一棵栗樹。

樹齡的測定，曾是擺在團隊面前的首要問題。

此前，村民們口耳相傳，“栗樹王”見證了幾代人的成長。可這樹究竟多少歲，卻沒人能說得清。

目前，古樹樹齡測算最常見、最直接的方法就是看年輪。對于沒有死亡的古樹，需要用生長錐鉆取待測樹木的木芯，將樣本晾干、固定和打磨，通過人工或樹木年輪分析儀判讀樹木年輪，進而推測樹齡。

這番大動干戈，損傷不可避免。“尤其是對于上了年紀的栗樹，這種損傷是不可逆的，還可能引發病害，甚至影響古樹的壽命。”秦嶺說。

于是，團隊開發了一種對于樹體更“溫和”的方式開展樹齡鑒定——中國栗屬植物樹齡回歸分析法，在不損傷古樹本體的前提下，測算出這棵古栗樹的樹齡。秦嶺揭秘，樹齡回歸分析法的關鍵，在于找到樹的胸徑和年齡之間的關聯，建立數學回歸模型。

這需要大量資源數據作支撐。

早在10多年前，秦嶺就帶領團隊，踏遍了板栗產區和分布區，足跡從北京延伸到全國各地，后來又拓展到國外一些重點板栗種植區。他們海量收集各類板栗種質，為野生栗屬植物種質資源“摸家底”。

“就像是為了建立圖書館，滿世界搜集圖書一樣。我們把各類板栗種質資源搜集到一起，再按照樹形形態、葉片特征、花果特征等性狀收納歸類，形成基本的種植資源庫。隨著資源數據越來越多，不光能得出胸徑和樹齡之間的數學關聯，還能從基因層面建立各栗樹品種的分子圖譜。”秦嶺解釋，相比于豐富又形象的品種名稱，分子圖譜就如同身份證一般，更加客觀直接地幫助栗樹“自報家門”。

經過團隊10余年的收集整理，目前栗屬植物種質資源基因庫中已經涵蓋了2000余份種質資源，不僅包含了栗屬植物全部7個種的珍稀野生種質資源，還涵蓋了幾乎所有板栗、錐栗及日本栗的品種資源。

刨根問底

都說“十年樹木，百年樹人”。而對于果樹育種這項工作而言，十年是遠遠不夠的。

研究板栗這條路，秦嶺一走就是近40年。

1987年，作為北京農學院首屆碩士畢業生，秦嶺留校任教。一年，秋收時節，她帶著園藝班學生到懷柔開展社會實踐，被當地村民熱情地帶到一片栗樹林里采摘栗子，從此和板栗結下了不解之緣。

“南北兩溝全是栗子樹，冒著刺的板栗果實一個個溜圓地掛在枝頭，特別壯觀。”秦嶺描繪著記憶里的畫面，語氣里透著興奮。村民說，板栗好養活，“給點陽光和水就燦爛”。當時，北京的板栗種植面積達到了20多萬畝，對于懷柔這種山地面積大的區域，板栗種植業是當地產業發展、農民增收致富的頂梁柱，“活脫脫的金元寶”。

可板栗給秦嶺留下的第一印象卻并非如此。她在讀研究生選畢業課題時，曾經考慮過研究板栗。“當時我想研究果樹的資源評價，于是買了山楂、板栗等一些果樹種苗，種在校園的試驗田里，決定哪個養活就研究哪種果樹。可后來，板栗樹苗蔫了。現在想來，可能是土壤的問題。”她笑著自嘲，“誰能想到，研究板栗40年的人，一開始連板栗苗都養不活。”

如今，秦嶺經常在課堂上給學生講起這件事。她說，希望以此鼓勵那些和自己一樣沒有“天賦”的學生，只要堅持，沒有做不成的事。

在懷柔社會實踐中和板栗的再次相遇，也讓秦嶺對這類果樹產生好奇：為什么栗樹在自然環境里好養活？移栽到試驗田里卻很“矯情”？

“養根才能壯樹，根系健康是樹木成材的基礎。或許答案就藏在樹根里。”于是，秦嶺帶領團隊一次次出發，前往野外尋找野生樹種，試圖從深埋土壤的根系中尋找答案。

“同步于種質資源的收集工作，我們每到一個地方，就往山林深處鉆。”秦嶺說，由于現存資料不足，團隊無法定位準確的經緯度，只能到達一個地方，拜托當地向導或園林綠化局工作人員帶路，才可能找到目標栗樹。白跑是常事，受到馬蜂、水蛭、毒蛇等動物的攔路驚擾也不足為奇。

最讓秦嶺印象深刻的，還是一次前往湖北省神農架山區采樣。“我們從北京出發，轉火車、倒大巴，又在大山里走了整整一下午，終于在山區一名資深向導的帶領下，找到了一棵古栗樹。”秦嶺說，那棵樹比想象中還要大，粗壯的樹干，需要幾名師生手拉手才能圍住。更特別的是，它比此前見過的其他栗樹都要高，站在樹下抬頭向上，高高的枝頭被雨后森林里濃濃的云霧遮蓋得嚴嚴實實。

“常見的人工種植的板栗樹通常較矮，樹高在三至五米。而這棵樹，最起碼有20米高。”秦嶺說，除了需要采集根尖組織，師生們還要采集枝頭的莖葉，帶回實驗室進一步分析。

面對這樣的“龐然大物”，大家隨身攜帶的高枝剪派不上用場，團隊里年輕的小伙子便主動請纓，爬樹采樣。“也多虧了經驗豐富的向導，為我們提供了充足的采樣裝備，還協助我們挖地、爬高。”秦嶺欣慰地說，每到一個地方，幾乎都能遇到樸素而熱心的向導。深入林間的實地調查，也幫助師生們結識了不少值得信任的“通信員”，“一旦有栗樹有新的成長動態，或者發現了值得研究的新品種，他們會第一時間找到我們，團隊就立馬動身出發。”

師生們在野外刨根，回到實驗室問底。

顯微鏡下，師生們從不同樹齡板栗的根尖里，發現了一種標號為“CM11”的假單胞桿菌，分布得集中又豐富。“我們利用熒光標記，鑒定出這種菌能顯著提高植物的根莖生物量。”團隊成員、農學院植物科學技術學院教授曹慶芹向記者展示了一張熒光標記圖，上面顯示，接種了“CM11”假單胞桿菌的板栗長出了密密麻麻、交叉相錯的根系。

通過一系列報告基因和突變體表型分析，團隊得出結論，板栗樹主根中存在處于休眠狀態的側根初始細胞，在接種“CM11”后被“喚醒”并最終發育為成熟的側根。這些菌和根還產生了相互作用，共同協作長距離運輸物質。

“板栗樹皮實抗造的秘密就藏在根系菌群間。菌幫助根從更大范圍內的土壤里吸收氮、磷、鉀等營養物質，土壤之上的光合作用也會通過根系反哺給菌一定營養。菌根共生，相互促進成長。”曹慶芹透露，目前，團隊正在發掘這種新型共生菌在農業生產中的應用潛力，促進農產品綠色生產，提高作物產量。

分子測序

多年累積的技術成果，正在以科技小院的形式“生根發芽”。目前，秦嶺團隊已在北京懷柔、密云和昌平等地建立了科技小院和博士農場，一頭連著高校實驗室，一頭連著田間地頭，讓師生可以將論文寫在京郊大地上。

閑暇時，秦嶺就從學校開車出發，到小院轉轉，幫助栗農解決種植問題。

“這棵樹的樹枝散開了，長得很矮，樹形不同，產量就有差別。”

“這是河北的板栗品種，這片是陜西的，那邊是從北京選育的品種。”

地里種的全是秦嶺團隊精心培育的“寶貝”栗樹，不少是還未上市的新品種。每棵樹什么來頭、什么特點，她都記得清清楚楚。

秦嶺介紹，當前板栗的新品種研發，主要朝著豐產、高質方向發展，而要達到這些目標，就需要新品種攜帶枝干矮化、樹枝分散、果實飽滿等性狀。板栗對于日常管理要求不高，但在新品種研發上，難度極高。

選育過程中，最大的挑戰是時間。

秦嶺算了一筆賬：“種下一顆雜交種子，等它長到盛果期，至少需要五六年，觀察性狀的穩定性還需要三四年時間，品種審定通過，又要花去三年光景。”一個新品種誕生要用近20年的時間，這幾乎是一位科研人員一半的職業時光，“這還是在一切順利的情況下。”秦嶺說，觀察雜交種子結果的性狀，必須要等到其進入盛果期，如果它沒有攜帶所需要的性狀，等待成熟的五六年時間便“打了水漂”。

不確定性因素導致傳統的雜交育種方式效率低下，而分子技術輔助育種正好彌補了這些短板。

“這種技術就是在基因層面，找到控制板栗高產優質的相關性狀的基因，并找到關聯的分子標記，在眾多雜交品種中有針對性地進行選擇培育。”秦嶺解釋，基于分子技術輔助育種，培育新品種的時間大大縮短。

北京農學院植物科學技術學院樓4層有一間實驗室，門口的名牌上寫著名稱——“果樹發育分子生物學”，負責人是該院教授邢宇，板栗創新科技團隊的核心成員之一。

實驗室里，一場師生配合的分子基因擴增實驗正在進行。學生在超凈工作臺里對板栗葉片的基因進行提取，隨后將其放入聚合酶鏈反應核酸擴增儀，對DNA分子進行分析擴增和檢測。“這次實驗，我們將檢測與板栗甜度和淀粉含量相關的分子標記，從而幫助我們從雜交后代中選育出口感更加甜糯的栗子新品種。”邢宇說。

目前，秦嶺團隊已經通過不同品種間的基因對比及品質分析，建立了分子輔助育種及基因功能驗證技術體系，影響板栗產量、口感、風味的基因面紗正在被一一揭開。

與之相伴的是，更高產優質的板栗新品種陸續被培育出來。

預計今年9月，秦嶺團隊選育的我國首個冰栗專用品種——‘北農冰栗’將擺上市民的餐桌。它就“遺傳”了北京懷柔區橋梓鎮峪溝村實生老樹的優良基因。

“冰栗口感和冰激凌類似，這種新吃法最近幾年很受歡迎。”邢宇介紹，由于栗子冷凍后甜度會降低，團隊特意選育了可溶糖含量高的品種，新品種在保持冰爽甜糯口感的同時，更耐儲藏。

經過品種選育和測定評價，新品種的直鏈淀粉含量高，約占總淀粉的28%，抗性淀粉含量高。邢宇將專業術語翻譯過來：“多吃不胖，少吃不餓，口感更加軟糯可口。冰栗在一定程度上，為糖尿病患者、減肥人士、麩質過敏人群等提供了更多選擇。”

目前，冰栗新品種已在懷柔、昌平、密云等地規模栽培。秦嶺說，團隊正在努力推廣冰栗種植，推進加工專用板栗的品種化。“不僅是冰栗，我們希望通過品質調控，培育出更多好吃的、高品質的板栗，借助科學的育種和栽培技術，讓板栗的產量和品質更加優化。”

最近，秦嶺專門到密云山里看望了老朋友“栗樹王”。這棵800年前破土成長的古樹，已經成為秦嶺團隊的一員。它見證了團隊在破解板栗優質高產之路上的努力，也將見證智“栗”育種結出更加甘甜的果實。

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