油菜花不再只是黃色 科學家讓它姹紫嫣紅

2020年03月26日14:11  來源:科技日報
 
原標題:油菜花不再只是黃色 科學家讓它姹紫嫣紅

  “黃萼裳裳綠葉稠,千村欣卜榨新油”,在人們的常識中,黃色是油菜花的“標准色”。然而近年來,在江西、湖南、四川、江蘇等地,五彩繽紛的油菜花刷新了人們對油菜花顏色的認知,給人們帶來了不一樣的視覺享受。

  江西農業大學青年教授付東輝領導的團隊,便是培育彩色油菜花的“始作俑者”之一。作為傳統油菜花的迭代品種,這種彩色油菜花究竟有何奧妙和意義?

  “什邡紅”上“開”出多彩的花

  由於基因單一、近緣選育等原因,油菜花花色難以豐富成為橫亙在研究者眼前的“攔路虎”。

  2015年,付東輝從四川省什邡市高級農技師李孝楠處獲得了一種名為“什邡紅”的油菜花品種。“什邡紅”由普通油菜花與紫紅花蘿卜雜交而成,花色黃中帶紅。“這是關鍵的一步,兩個毫不相干的遠緣品種之間的雜交成功,奠定了彩色油菜花選育的基礎。”付東輝對科技日報記者說。

  所謂的遠緣雜交,就是不同種間、屬間甚至親緣關系更遠的物種之間進行的雜交。油菜花與紫紅花蘿卜雜交,是將油菜花作為母本,把紫紅花蘿卜作為父本,母本剝蕾去雄以后,把蘿卜的花粉涂上去。雜交后發育的種子經過分離培養,獲得植株后再經歷回交、自交等階段,最后通過定向選擇獲得紅色油菜花。

  育種的過程聽起來簡單,實際操作起來卻很艱難,培育一種新顏色的油菜花,往往要經過幾年的時間,遠緣雜交的過程中,成胚和胚胎存活都十分不易。在實驗田裡,每種顏色的油菜花必須與其他顏色的油菜花隔離種植,即便這樣,傳粉的昆虫也會造成干擾。所以為了保証隔離,除了套袋處理外,研究人員有時還需要把實驗用油菜花放進大棚裡種植。

  付東輝介紹,傳統油菜花的花色之所以單一,是因為它們的色素形成隻有胡蘿卜素導入途徑。而“什邡紅”的花色則由胡蘿卜素與花青素共同控制。在其后一代代培育過程中,“什邡紅”與其他顏色的油菜花進行雜交重組,令花青素導入途徑優勢由隱性到顯性,不斷分離出多種色彩。

  在最初培育彩色油菜花時,花色的產生帶有很大的隨機性,要想讓它服從人的“指揮”,就要在自主選擇花色和穩定遺傳性狀上下功夫。

  付東輝採用類似於雜交水稻的選育模式,通過年復一年的雜交育種、系譜選育,使不同花色基因重新組合,逐步培育出的品種按照雌蕊和雄蕊的發育情況劃分為不育系、保持系和恢復系。其中,不育系也叫雄性不育系,這種油菜花的花粉繁衍功能退化,但是雌蕊發育正常,能夠依靠授粉結實育種﹔保持系則是一種發育正常的品種,它的花粉授給不育系后,所產生的后代依舊是不育的﹔恢復系是一種發育正常的品種,用恢復系的花粉授給不育系后,所產生的種子恢復了正常育性,可以自交結實繁衍。

  在這之后,研究人員通過聚合育種方式,讓三系之間互相授粉結合,從而逐步實現了彩色油菜花的雜種優勢的穩定利用。

  截至目前,付東輝已經成功培育出桃紅色、深紫色、深土黃色等38種顏色的油菜花,不過付東輝也對記者坦言不可能選育出黑色的油菜花。因為在植物界中,黑色的花朵本身就少之又少,因為顏色艷麗的花朵可以反射熱量很高的有色光,避免嬌嫩的花瓣被日照灼傷,而黑色具有高吸熱屬性,容易使花體內部組織因高溫受傷而難以生存。同時,黑色的花朵很難引起昆虫的注意,也不利於授粉,久而久之,也會被自然淘汰。

  不光有“顏值”更有“內涵”

  油菜是我國主要的油料作物,年種植面積超過1.1億畝,居世界第二,總產量1300多萬噸,居世界第一。盡管油菜對我國農業及其他產業意義重大,但是近年來,由於機械化水平不高,勞動力成本增加,油菜產業的發展遭遇了瓶頸期。因此,業界普遍認為,多功能油菜(油、菜、花、綠肥、飼料等多方面應用)的研究和利用,將是油菜產業轉型發展的重要方向。彩色油菜花的出現,可謂正當其時。

  從價值鏈的角度,付東輝將傳統油菜花、觀光型油菜花和彩色油菜花視為迭代遞進的關系。他說,傳統油菜所產菜籽油富含油酸、亞油酸、芥酸和亞麻酸,其健康指標不亞於甚至高於橄欖油、山茶油等。觀賞型油菜花在產油的同時,其花粉還含有對人體有益的天然前列腺素、黃酮類化合物、花粉多糖等。而最新培育的多彩油菜花在二者的基礎上,又富含大量的花青素,抗氧化等功能十分突出。

  據了解,彩色油菜花不但花色種類豐富,觀賞價值高,而且通過選擇適宜的花色品種和播種時間,在大江南北均可種植,目前已先后在河南、青海、湖北、浙江、廣東等11個省進行了示范種植。部分品種的產量在江西每畝達到了420斤、含油量達44%以上,與傳統油菜花不相上下。(記者 寇勇 文/攝)

(責編:王艷、李忠雙)