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【中国花卉园艺杂志】科研为产业注入新活力

花匠小妙招
2024-09-29 16:41

　　近年来，荷花科研领域发展迅速，各科研机构以及民间育种家在荷花种质资源收集与评价、基础研究、育种、生产应用等方面都取得了一系列丰硕成果，为产业发展奠定了坚实的基础。

　　中国花卉协会荷花分会会长陈龙清认为，荷花育种近年来取得了很大进展。特别是从东南亚引进了许多热带型的种质资源，与国内品种杂交后培育出了许多长花期以及不同季节开花的品种，大大改变了荷花花期单一的弊端；由于新的种质资源的引入，以及太空育种、诱变育种等手段的应用，花莲的花色、花型更加丰富，株型也更加多样，从株高十几厘米的碗莲到株高2米以上甚至3米的品种应有尽有，而且获得了一些特异品种，如子莲—太空莲系列品种受到市场欢迎。荷花全基因组测序完成后，对荷花科研的带动作用较大。在基础研究方面，对藕莲和子莲而言，控制不同口感、产量高低等性状基因的获得以及功能验证等的研究正如火如荼，荷花观赏性状形成的分子机制研究也取得诸多进展，为分子育种打下了坚实基础。在生产应用层面，深加工产品日益丰富，莲子饮料、藕汁、护肤品等产品研发与应用企业越来越多，还出现了一些上市企业。从产业角度来看，深挖荷花文化与旅游产业相结合，带动乡村振兴取得了显著成果。很多原本种植子莲、藕莲的地方也开始逐步引进观花品种，将三产融合，为产业升级、带动当地的旅游发展起到了推动作用。

　　对目前的科研发展趋势及热点，中国科学院植物研究所研究员王亮生认为主要有几个方面：在花型性状上，加强“并蒂莲”等特殊形态的发育分子机制解析和定向选育研究；在花色性状上，培育出纯正红色、橙色、绿色、黑色以及复色花新品种，进一步丰富荷花花色；在花香性状改良上，培育出浓香型品种；在生态修复上，重视荷花在水景营造、生态修复中的应用；在拓展市场方面，加强耐阴型碗莲的研究并培育出更适合在室内环境中正常生长、开花的微型且耐阴的品种；科学利用莲房、藕节、花柄、叶柄等部位，加强荷花的全株利用研究；加强荷花文化的深度挖掘和传播，开发更多文创产品。

中科院武汉植物园为精准育种打下坚实基础

　　中科院武汉植物园从20世纪60年代开展莲属资源收集、评价、育种工作，对莲重要性状进行机理研究，开展新品种、新技术研发。截至目前，武汉植物园从全球收集了种质资源近千份，包括来自中国、日本、泰国、印度、印度尼西亚、澳大利亚等多个国家的亚洲莲，以及从美国和加拿大引进的美洲黄莲。

　　在种质资源收集的基础上，武汉植物园从观赏、药用、食用等方面对莲的重要性状进行评价，开展其分子机制的解析，在国内处于领先水平。武汉植物园莲种质资源与遗传育种学科组组长、研究员杨美介绍说，他们在花莲的花色、花期等重要观赏性状，子莲的莲子产量、品质等食用价值，减肥效果卓著的药用成分生物碱等相关分子机制解析方面取得了一系列科研成果，揭示了这些重要性状的分子机理，为最终实现分子育种、精准育种、定向育种打下了坚实基础。如获得控制的花色基因，再通过遗传转化和基因编辑技术，可实现莲花色的定向育种。

　　在常规育种方面，武汉植物园已自主选育出200多个品种。目前最受市场关注的当属“秋荷”系列品种。“荷花一般在6～9月开放，由于夏季天气炎热，影响了人们观赏热情。我们希望突破花期限制，让荷花在国庆、中秋期间开放，凉爽的天气更适宜人们观赏。”杨美说。“秋荷”系列品种无需特殊的栽培技术，只要养护管理得当，花期可自然开放到10月底11月初，且可自然越冬。目前“秋荷”家族不断壮大，已有20多个成员，花色从红色、白色到黄色，花型从单瓣、半重瓣到重瓣，品种不断丰富。从2015年推出至今，“秋荷”已在全国多个景区推广应用，南至海南，北至山东、北京，都有引种栽培，‘秋红阳’‘秋点状’‘秋日红花’‘秋三色’‘赛凌霄’‘至尊凌霄’‘提灯赏月’等品种深受欢迎。

　　除花莲品种育种之外，武汉植物园在子莲方面也培育出了2个极具潜力的新品种，一个品质好、口感佳、可鲜食，另一个采摘期长、产量高。在药用方面，也选育出了3个荷叶生物碱含量很高的品种，非常具有市场潜力。

中科院植物所充分挖掘荷花应用价值

　　在荷花资源收集方面，华北、东北地区相对缺乏。因此，中国科学院植物研究所利用地域优势和科研优势，开展了荷花种质资源收集、保育和评价工作。在资源收集上，尤其关注古莲这一稀缺又特殊的资源，已收集保育了普兰店古莲、中南海古莲、太舟坞古莲、北孙各庄古莲、梁山古莲、开封古莲、章丘古莲、圆明园古莲等8种古莲。在中科院植物所科研人员的精心保护下，这些古莲子成功发芽生长，开花良好，而且部分古莲表现出花期长、花量大等特色。其次，收集保育了亚洲莲、美洲莲两个野生种以及300余个栽培品种，主要包括有显著观赏特色的大型、中型和小型（即碗莲）花莲品种，还保育了少量子莲、藕莲品种，特别留意收集带香味的品种、药用品种、适合生产荷叶茶的品种以及作为化妆品原料用的品种。

　　在拓展荷花应用方面，研究人员正在开展茶莲和妆莲优良品种筛选和荷叶茶加工工艺研究，研发复合型荷叶茶的配方，筛选荷叶生物碱或荷叶类黄酮含量高的荷花品种，优化荷叶茶加工工艺参数，提升荷叶茶的品质。开展花朵提取物功效研究，与化妆品企业合作开发更好的荷花化妆品配方。充分利用荷花花瓣、雄蕊、莲房等各个部位中的功能化合物，扩大荷花各个部位的次生代谢物在茶用、化妆品中的应用范围。王亮生认为，应在原有的花莲、子莲、藕莲的基础上，增加茶莲、妆莲、药莲等不同类型，大力拓展莲属植物资源的应用范围。

　　在基础研究方面，持续开展了荷花花瓣中和莲子心中的氧苷类黄酮和碳苷类黄酮代谢研究。建立了荷花花瓣和莲子心中的花青素苷、黄酮苷、黄酮醇苷的微量快速分析方法，对112个荷花品种资源进行了花色评价，阐明了荷花花色和类黄酮色素组成之间的关系；分析了美洲莲花瓣中3个黄酮醇合酶基因（NlFLS1,2,3）的功能，初步揭示了美洲莲黄色花形成的分子机制；从莲子心中首次鉴定了11个黄酮碳苷，为解析莲子心多种药效的构效关系提供了重要的理论依据；进一步对荷花基因组中UDP-糖基转移酶家族进行了分析，克隆并鉴定了两个参与黄酮碳苷合成的糖基转移酶UGT708N1和UGT708N2。发现莲子心内黄酮双碳苷的合成是分步反应，需先发生葡萄糖基化，才能继续发生阿拉伯糖基化或木糖基化，揭示了莲子心中黄酮双碳苷合成的分子机制。

上海辰山植物园建立国际莲属资源圃、国家荷花种质资源库

　　在莲属资源收集与评价方面，上海辰山植物园一方面对世界莲属资源进行系统调查与评价，包括中国野生莲的资源调查及多样性分析，越南、泰国和印度荷花资源及产业发展状况调查，北美美洲莲资源调查和多样性分析，全球荷花资源的亲缘关系分析等；另一方面在全球荷花资源系统广泛调查和引种基础上，2016年同时建成了国际莲属资源圃（国际睡莲水景园艺协会认证）和首批国家荷花种质资源库。资源圃收集了1200份不同资源荷花，包括野生莲、花莲、子莲和藕莲等所有类型，成为目前全球荷花资源收集最多、多样性最高、代表性最强的资源圃之一。

　　在基础研究方面，开展了荷花杂交及自交的亲和性及性状遗传规律探讨、荷花萼片、瓣形、花色、橙色花药及红色附属物颜色的发生遗传机制研究等工作，为育种工作的开展奠定了基础。

　　在产业方面，辰山植物园针对目前生产中常见问题进行了研究，如荷花快繁、荷花花粉贮藏、荷花盆花及切花市场调查及切花保鲜研究、盆栽荷花的施肥等。此外，建立了国际荷花网和数据库、荷花品种在线登录系统，还开展荷花国际登录，举办了3届荷花育种及国际登录相关会议，指导育种者登录操作实践，极大地提高了荷花育种和登录的积极性。截至目前，212个荷花品种实现了国际登录，所有品种简要信息均可在国际睡莲水景园协会（IWGS）官网上查询。同时，完成了《荷花国际登录12年及品种图鉴》草稿撰写，即将交付出版。

西南林业大学以科研带动产业

　　西南林业大学立足云南，致力于以科研带动当地莲产业发展。云南荷花产业曾经以藕莲为主，且绝大部分属于引进品种，很多品种并不适应当地气候，也未形成产业化发展。为此，西南林业大学开始从全国引进荷花种质资源进行引种驯化，建立了西南林业大学国家荷花种质资源库，筛选了一批适于云南地区的品种，并致力于优良品种的推广应用。同时，面向南亚、东南亚引进荷花种质资源，进行新品种选育，并且与宜良千瓣、普者黑红荷、普者黑白荷等当地特色品种进行杂交育种，取得了一系列成果。在注重种质资源收集与育种的同时，科研团队在种苗繁育及加工方面也有了一定突破，进一步带动了当地的荷花产业发展。

　　为了拓宽产业链，西南林业大学积极推动当地荷花一二三产融合，在昆明大观公园、曲靖麒麟水乡、丽江永胜县等举办荷展、荷花节，逐步带动了荷花旅游与产业开发。此外，在基础研究层面，科研人员对荷花不同品种活性成分差异与鉴定、重要观赏性状的基因挖掘、调控机制等方面进行了研究，为种质创新及产品开发提供了科学依据。

南京艺莲苑荷花育种成果丰硕

　　致力荷花育种30余年的南京艺莲苑总经理丁跃生，从20世纪90年代初就开始与江苏省中科院植物所、南京农业大学、苏州市农科院合作进行荷花育种，培育出了‘秣陵秋色’‘金陵凝翠’‘艾江南’‘红唇’等200多个荷花新品种。近年来加强了知识产权保护，已有12个荷花品种获得新品种权保护，另有19个在受理申报测试之中。丁跃生主编出版的《观赏荷花新品种选育》，总结了30余年来育种和生产实践经验，详细介绍了观赏荷花种质资源的保育、栽培管理技术、新品种选育等技术，以及荷花新品种国际登录、新品种认定与新品种保护等方面的最新成果，图文并茂地介绍了自主培育的65个品种。

　　在育种方向上，前几年丁跃生培育出了很多碗莲和小型化品种，但小型化品种的消费群体绝大多数为爱好者和个体经营者，时有侵权现象发生，维权成本比较大。近年来，丁跃生把重点放在景观应用的中大型品种培育以及切花品种培育上。以切花品种为例，着重培育茎秆坚硬、花瓣较多且不易脱落、耐运输的品种，目前已初步筛选出20余个切花品种，正在进行测试中。

海南佛渡莲源专注热带睡莲收集与育种

　　海南佛渡莲源生态农业有限公司董事长朱天龙主要从事热带睡莲的新品种收集、资源保存和杂交育种工作，在澳洲睡莲的选育和切花型睡莲品种的开发上颇具优势。2009年至今，他从泰国、美国、印度、日本等国家引种了大量睡莲新品种和珍贵原生种，目前已收集睡莲300多个品种。2014年，朱天龙开始从事睡莲新品种杂交选育工作，已培育出数十个稳定的睡莲新品种，并于2018年和2022年成功登录15个睡莲新品种，其中‘流苏’‘飞天’等品种颇受好评。新品种主要应用于高端水景和切花方向，在苏浙一带备受青睐。

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