增彩国色

发布时间：2024-05-16 03:36

本报记者刘苏雅

春夏之交，走进国家植物园（南园）的牡丹园，200余个品种的千余株牡丹争相开放。“唯有牡丹真国色，花开时节动京城”，提起牡丹，唐代诗人刘禹锡所作的《赏牡丹》是最脍炙人口的名篇之一。历代文人墨客也偏爱牡丹，据不完全统计，吟诵牡丹的诗词有超过3000首流传至今。牡丹是芍药科芍药属植物的典型代表，作为我国特有的民族资源植物，在观赏、药用、油用、饲用等方面都有极高的价值。中国科学院植物研究所研究员舒庆艳带领团队成员，聚焦牡丹研究近20年，培育出一批高产优质、集观赏和油用于一体的牡丹新品系。她期待通过团队建立的油用牡丹产业关键技术，持续提升牡丹种子亩产量，降低我国食用油原料的对外依赖度，“希望通过我们的努力，让大家家中的油瓶子都装满‘中国油’。”

舒庆艳在查看样本生长情况

紧追花期

舒庆艳的老家在河北迁西，那里漫山遍野种着板栗树。她常常回忆起，年少时骑行在上学的路上，春风拂面，大路两旁的板栗枝头染上了清新的绿意，“这个场景莫名地给了我很多力量，让我动力十足。”

1995年，高考后的舒庆艳坚定地在志愿表上填下了林学专业，并顺利走进了西北林学院（现为西北农林科技大学）的校园。除了在课堂上学习栽培嫁接、土壤学、气象学等基础知识，作为林学专业的学生，每年长达40天左右的野外学习也是雷打不动。“学习林学最重要的就是认植物，每种植物都长着一张不一样的脸。”舒庆艳回忆起上学时走进秦岭大山的经历——天刚拂晓，老师就带着学生们一起穿越原始山林，有时一天要在山中徒步走上十几公里。

背上几个馒头，就是一天的口粮。现成的路自然是没有的，不仅要披荆斩棘，还少不了“连滚带爬”，同时还得妥善保护好采集到的植物样本。下山的路更难走，大家干脆放低重心滑下去，带着满身的泥泞回到住处，他们还要挑灯夜战，及时整理好植物标本，一天的工作才算结束。但比起野外工作的苦，舒庆艳更多记起的还是其中的甜，“现在我还能想起当时在山间采到的悬钩子，这是一种树莓，味道酸酸甜甜的。”

从本科到博士，经过十年求学路，舒庆艳成了中国科学院植物研究所的一员。也是从这时起，她与牡丹的故事开始书写。

在牡丹科研领域，研究人员常与蜜蜂作伴，舒庆艳也把自己和团队成员比作田间的“小蜜蜂”，“只要牡丹花一开，我们这些‘小蜜蜂’就要从实验室转战田间。”每年，舒庆艳团队都要依据牡丹的花期，从南到北走上一趟，哪里有盛开的牡丹花，哪里就有她们工作的身影。

一年时间里，半年在野外，是植物研究工作者的常态。河南洛阳、山东菏泽等全国很多地方都以牡丹栽培而闻名，也几乎是舒庆艳每年必去的研究点位。牡丹的花期并不长，一场风雨就可能催得花落，她和团队成员必须与时间、与气候赛跑。“一出野外就是从早忙到晚，只要天没有彻底黑下来，就得在地里测数据、做杂交。”舒庆艳把她的科研工作概括为“数数”，除了常规的为植株“量身高”等生长性状外，每朵花的数百片花瓣、数百根花蕊，以及心皮数、胚珠数等数据都要一一数清、记录。

连续多年，舒庆艳团队围绕300多个牡丹品种的27个性状开展了持续调查。这些数据如同蜜蜂采集花粉回巢，由团队成员从田间带回实验室，成了酿出科研成果的“蜜源”。

作为我国十大传统名花之一，牡丹素有“国色天香、花中之王”的美称。春夏之交正是牡丹盛放的季节，国家植物园（南园）牡丹园每年都会在此时举办牡丹科技文化展等活动。园内的200余个牡丹品种，是历经三代科研工作者努力收集培育而成的。

“我们植物所的洪德元院士，从上世纪80年代就开始研究芍药科芍药属植物的分类，牡丹就是芍药属的重要部分。”在牡丹园内的科普展示中心，讲起科研前辈的故事，舒庆艳的语气中带着敬意。野生的牡丹、芍药分布地往往在高海拔地区，环境比较凶险。“但是，‘有牡丹芍药的地方就有洪德元’，他专注于芍药科芍药属植物的分类研究。芍药科芍药属的34个野生种，33个他都实地考察过，并确认牡丹的9个野生种全部在中国。”

园外不远处，就是舒庆艳团队建起的一片牡丹资源圃，苗圃内的400多株牡丹正在绽放。它们是团队历经10年培育而成的，前后经历过水灾、移栽等多次坎坷，终于“落户”北京。

“每株牡丹我们都要拍照，测量株高、叶片、花瓣等数据，用仪器记录花色，为它们建档立卡。”舒庆艳的研究生孔凡、吴尚蔚整天都在田里忙碌，“这两天正是花期，我们测量的速度都快赶不上花开的速度了，今天已经测了30多株。”舒庆艳也和学生们一起忙碌着，干劲儿满满。

这样的场景每年都会出现。一次，在甘肃的野外调查结束后，研究团队回到住处，当地人为她们端上了牡丹花苞腌制的咸菜，“可能是因为我们又累又饿吧，觉得那盘小菜太好吃了，这么多年都忘不了。”在田间，她们也会一饱口福，一些品种的牡丹花瓣入口清甜，用清水一煮就能食用；用牡丹花瓣和面，再用油一煎，就是一道别具风味的小吃。

填补空白

在我国，牡丹的培育和应用历史长达2000余年。从颜色上看，牡丹分为紫色、红色、白色等9大色系，形态则分为单瓣、半重瓣和重瓣，若再加入株高、香气、叶片等特征，品种就更为多样。

然而，要通过常规的杂交手段选育一个牡丹品种，至少需要花上10年工夫。牡丹的生长特征与大部分植物不同，它要在秋天播种，整整一个冬天，种子就藏在地下扎根。“地面上啥也看不到，即使到了开春，天气转暖，也只是很羞涩地冒个头，之后的一整年就只长几厘米高。”舒庆艳细数牡丹的习性，虽然茎叶长得慢，地下的根系却铆足了劲生长。如此反复三五年，一株牡丹才算成年，开始开花、结果。这时，科研工作者开始采收它的种子，开展繁殖或育种工作，几代后性状稳定，才能进入植物新品种的申请程序。

漫长的育种过程充满了不确定性。几年前，舒庆艳团队在甘肃基地开展杂交实验，因特殊原因没能及时收获种子。基地工作人员虽答应代为收集，但由于不了解实验情况，撕掉了种苗上记录父本、母本和杂交时间等情况的袋子。“最终由于记录缺失，外加气候因素影响，这批杂交的小苗存活无几。意外情况总是会有的，这些艰辛也是育种过程中的必然。”

亲缘关系较远的亲本杂交后代，通常具有杂种优势，更容易产生新的性状。因此，牡丹远缘杂交品种的培育，成为研究团队重点关注的方向之一。

十几年前，在昌平的一处苗圃中，茫茫花海里盛开着一株特别的“芍药”，这引起了团队成员、中国科学院植物研究所研究员刘政安的注意。它的叶片光亮、花蕾稍尖，花瓣的根部有黑紫斑。基于丰富的育种经验，刘政安初步判断，这是一株牡丹与芍药的远缘杂交种。

在引种过程中，团队就发现其根部与芍药有着明显的差异，他们重点关照了这株特殊的“芍药”，将它的茎、叶、花、果等部位，分别与典型的牡丹、芍药品种对比——它们看起来既像，又不像。该植株兼具明显的牡丹和芍药特征，根部特征很像牡丹，但生长习性更像是芍药。因此，团队初步推断，它是牡丹与芍药的远缘杂交种，并将其命名为“和谐”。

“但要证实这个结论，我们必须找到更明确的证据。”舒庆艳说，要证实它的亲缘关系，就要从遗传物质的分子标记层面展开实验。“蓝海银波”牡丹、“粉玉奴”芍药等29个栽培品种成了对照。运用聚合酶链式反应（PCR）技术，不同品种的植株显现出各自的遗传物质“指纹”图谱，在“和谐”杂交种中，既有牡丹、芍药共有的基因位点，也有分别来自牡丹或芍药的基因位点——这就在遗传物质分子水平上证实了研究团队的猜测。

第二年春天，“和谐”在种质资源圃中茁壮生长，并成功开花。“这在我国芍药属植物育种史上是一个重要突破！”舒庆艳说，此前，国内一直没有出现过能开花的牡丹芍药组间杂交种，“和谐”的发现填补了这一空白。

“和谐”的杂种优势十分显著，它生长旺盛，病虫害少，在北京地区的花期介于牡丹和芍药之间，有较高的应用价值。自此，我国对芍药科芍药属植物的育种有了新方向，近十几年来，牡丹与芍药的国产“混血”品种越来越多。

在舒庆艳团队的试验田里，部分牡丹来自同一对“父母”，但放眼望去，田间白色、粉色、紫色的花色交杂。由于野生品种牡丹的基因高度杂合，其杂交后代变异概率很高，且方向不定。但随着前期工作的经验积累，在定向育种方面，团队已取得了初步成效。通过选择典型的父本和母本，他们能定向培育出具有特定形态、颜色、高产的子代，提高了育种效率，目前已经成功培育出10多个牡丹新品种。

发掘价值

“堪笑牡丹如斗大，不成一事又空枝”，在宋代诗人王溥的笔下，牡丹在花谢后只剩下空空的枝条，不如枣树能结果子、桑叶能养蚕吐丝。“大家欣赏牡丹，往往只看到它的花，但其实牡丹浑身都是宝！”舒庆艳的办公桌上摆着一个玻璃瓶，里面满满地装着不起眼的“小黑豆”，但在她的眼中，这是一瓶“金豆子”。

作为我国特有的资源植物，牡丹的根可以入药，籽可以榨油，花瓣、花粉、种子等部位也富含有益成分。早在2011年，牡丹籽油就获批成为新资源食品，走上了大众的餐桌。这瓶“小黑豆”就是牡丹的籽，它藏在一种特殊的结构中——聚合蓇葖果，它由花的心皮部位发育而成，成熟后外形像是一组小豆荚，坚硬的外皮包裹着种子。

牡丹种子的含油量可达20%以上，用其榨出的食用油中不饱和脂肪酸占比90%以上，且油酸、亚油酸、α-亚麻酸的比例能达到1∶1∶1.5的“黄金比例”。其中，具有预防心血管病、降血脂、抗炎等功效的α-亚麻酸含量超过40%，相比之下，橄榄油中仅含有0.7%的α-亚麻酸。

我国的食用油原料高度依赖进口。舒庆艳表示，牡丹作为木本植物，种子通常能连续收获超过30年；作为油料作物，它也不像大豆等作物需要与主粮争地，可以在寒冷、干旱、瘠薄的边际土地上种植，稳产后的平均亩产也远超大豆。“像林间空地、绿化区域、撂荒地等地块，牡丹都能生长，春天开花装点环境，秋天丰收提供油料，一举两得。”

不同品种的牡丹，其心皮数差异很大，从两三个到十几个不等；在一定程度上，心皮数越少，聚合蓇葖果的长度则越长，包裹的种子越多。此消彼长之下，究竟多少心皮的牡丹种子产量最高？为了解答这个问题，舒庆艳又和团队一起“数数”，广泛统计后发现，拥有7个心皮的牡丹，单株结出的种子总数最多。

选用种子产量更高的牡丹品种，搭配牡丹专用的微生物肥、授粉器、地膜等12项种植技术，这些优势全部集成在一块位于河南的试验田上。经过数年的种植照护，舒庆艳团队种植的油用牡丹在这里获得了大丰收，牡丹种子的平均亩产达到了287.7公斤，产量提升了40%以上，“最多的一株凤丹，单株就结出了800克左右的种子。”在全国多地，与果树套种的油用牡丹在集成的种植模式下，长势良好，绿叶白花相间，扮靓了黄土地；光伏板下，牡丹半喜阴的特性得到了最大发挥，地上架光伏、地面种油用牡丹，成片的牡丹花开得正艳，带动了当地经济的绿色发展。

现在，油用牡丹已经在河南、山东、江苏等多地扎根，推广种植近10万亩。由于全国不同产区的水土特点迥异，产出的牡丹种子品质自然存在差异。“地形、气候、种植技术等因素，都会影响种子的品质，要保证最终产出的牡丹籽油质量，就需要建立统一的评价标准，找到哪些生化指标对产品的影响最大。”于是，舒庆艳团队下起了笨功夫，她们跑遍了11个主要的油用牡丹产区，围绕53项品质指标进行层层筛选。

仔细剥开种皮，研磨种仁提取油脂，开展气质联用色谱检测……“那段时间，团队里的每个人睁眼闭眼，看见的都是一粒粒的牡丹种子。”舒庆艳笑道。最终，经过她们的筛选，53项指标精简到了6项——皮壳率、α-亚麻酸、粗蛋白、总酚、含水量、维生素E，一套完整的牡丹种子品质评价标准建立起来。“现在，人们只需要检测这6项关键指标，即可判断牡丹种子的质量优劣，简单快捷。”

围绕牡丹籽油中关键的产物α-亚麻酸，舒庆艳团队找到了牡丹体内促进该产物合成的关键基因ABI5-FAD3模块，阐明了合成调控机理。她们还与天津大学科研团队合作，采用熔融结晶法开展分离提纯，通过一系列的加工，单次就能结晶出50%至70%含量的α-亚麻酸产品。目前，该项目已经完成了工业化中试。

育成高产、优质、高抗的牡丹新品种，是舒庆艳近20年来围绕牡丹深耕的不变目标。培育花油兼用品种，种出七彩高产牡丹田；研究牡丹果实发育的分子机理，缩短育种周期；建立更全面的芍药科芍药属植物种质资源圃……舒庆艳说，她和团队将继续发掘牡丹的价值，努力建立牡丹繁育和栽培技术体系。“科学研究最终都是要面向国家和产业的需求，在牡丹研究领域，仍有许多技术难题等待去攻克，我和团队将继续努力，将科研成果写在祖国大地上。”

油用牡丹相关产品开发

●花：妆用价值、茶用价值

●根：减脂研究

●籽粕：畜牧应用已应用于牡丹相关食品、药品、护肤品、保健品等产品开发

油用牡丹种植应用

●林下经济：与果树套种，实现水土保持与防风固土

●园林绿化：作为绿化苗木，实现水源涵养与固碳释氧

●光伏模式：利用光伏地块，实现土地利用与节能减排

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