近5年在PNAS、Nat Plants、Plant Cell等發表論文200餘篇,走進西北農林科技大學蘋果抗逆與品質改良創新團隊

“研究蘋果響應逆境脅迫的分子機制有助於培育耐受性強的新品種,提高蘋果抗逆能力。”春節期間,國家蘋果產業技術體系首席科學家、西北農林科技大學馬鋒旺教授和團隊像往常一樣在實驗室忙碌。

2024年,他帶領的蘋果抗逆與品質改良創新團隊相繼在《Plant Cell》《Advanced Science》《New Phytologist》《Plant Biotechnology Journal》等高水平期刊發表了10餘篇蘋果抗逆研究論文,揭示了蘋果響應和調控乾旱、極端溫度、鹽鹼和低氮脅迫的分子機制,這些研究爲蘋果的抗逆育種提供了理論依據。

從理論上揭示蘋果抗逆和品質形成原因

西北旱區特別是黃土高原是我國蘋果的最大優生區,而乾旱缺水、土壤瘠薄和鹽鹼化以及各種極端天氣等逆境是制約該區域蘋果優質高效生產的關鍵問題。

馬鋒旺教授與團隊成員春播蘋果雜交種子

2003年,西北農林科技大學蘋果抗逆與品質改良創新團隊組建。目前,匯聚了蘋果優質抗逆種質創新與新品種選育、蘋果抗逆生物學基礎與調控、蘋果品質生物學基礎與調控和旱區蘋果高效栽培技術等方向的19名“精兵強將”,成爲一支在國內外蘋果研究領域極具影響力的科研團隊。在這支大團隊中,馬鋒旺將其劃分爲5個不同方向的研究小組,既各自獨立又協同作戰。

團隊組建20多年來,揭示了蘋果抗逆和品質形成的生物學基礎,解析了20餘個抗逆基因的分子調控機制等,近5年在《PNAS》、《Nature Plants》、《Plant Cell》等知名期刊發表論文200餘篇,授權發明專利18項,爲解決旱區蘋果的產業問題提供了強有力的理論支撐。

人才是實現科技創新的第一資源,蘋果抗逆與品質改良創新團隊特別注重隊伍建設和人才培養。在師資隊伍建設方面,堅持引育結合,把青年教師的成長成才放在首要位置,已相繼培養了4名國家級人才和7名省部級人才。團隊先後入選陝西省高校青年創新團隊、陝西省蘋果品質調控與遺傳改良創新團隊、西北農林科技大學首批研究生教育優秀導師團隊和優秀教學團隊、西北農林科技大學第一批黃大年式教師團隊和西北農林科技大學首批師德先進集體。

在人才培養方面,團隊爲園藝學科培養了一大批優秀的本科、碩士和博士畢業生。培養的博士畢業生多數成爲我國科研院所園藝學科的骨幹力量,1篇博士論文獲全國百篇優秀博士學位論文提名獎,12篇博士論文獲評爲陝西省優秀博士學位論文。團隊去年博士後出站被學校聘爲青年教授的祝令成博士,在博士和博士後期間以第一作者在PNAS、Nature Plants、Plant Physiology等國際知名期刊發表SCI論文10篇,入選第九屆中國科協青年人才託舉工程項目;在讀博士生劉曉敏7年研究生時光以第一作者發表SCI/ESCI論文9篇,合作參與發表SCI論文13篇,入選2024年度中國科協青年人才託舉工程博士生專項計劃。前不久她將30000元國家獎學金捐贈給學院設立“精園卓藝”獎學金,激勵學弟學妹們在學業上奮勇攀登。

從品種上不斷提升蘋果品質

“秦脆最大的特點是質地特別脆,秦蜜香氣濃郁,秦霞的顏色就像霞光一樣,秦玉外觀像玉石一樣,秦帥果形特別好看……”聊起選育的蘋果新品種,馬鋒旺教授像介紹自家孩子一樣如數家珍,果如其名,每個品種都是根據它的典型特徵來命名。

團隊趙濤教授、劉長海教授、孫亞強副教授等討論蘋果香氣物質測定相關數據

2016年,馬鋒旺帶領團隊歷時11年選育的秦脆蘋果品種一經審定,便以其出衆的內在品質廣受好評,2021年以1200萬元轉讓苗木生產經營權,目前已在陝西、甘肅、山西、四川、新疆等主產區推廣種植近40萬畝,連續兩年被農業農村部列爲園藝主導品種,是我國蘋果品種結構調整的首選品種之一。

繼秦脆、秦蜜後,2024年團隊又有8個蘋果優質抗逆新品種獲得農業農村部植物新品種權,分別爲秦霞、秦帥、秦露、秦玉、秦秀、秦丹、秦夏和秦緋,8個品種成熟期涵蓋早中晚熟,有利於改善我國蘋果成熟期集中的問題,將進一步豐富我國的蘋果品種結構,爲我國蘋果產業高質量發展提供種業支持。

一個好的蘋果品種從雜交授粉、雜交苗培育、初選、複選、決選,到最後通過審定,往往需要十幾二十年的時間。“從基礎研究到應用再到推向市場,這是一個漫長的過程,好品種的選育要沉下心,要熬得住。”馬鋒旺感慨道,“蘋果新品種的選育將促進我國蘋果品種結構多元化發展,爲消費者提供風味、色澤各異的優質果品,滿足消費者對品種多元化的需求。”

團隊通過建立縮短童期、早期抗性篩選與分子標記輔助育種相結合的蘋果優質抗逆高效育種技術體系,使育種週期縮短,育種效率大大提高。針對黃土高原地區每年4月份容易發生倒春寒導致花期凍害造成蘋果減產的難題,他們正致力於通過技術手段使選育的品種花期推遲,“只要能夠推遲十天左右,就能在很大幅度上避開凍害”。

從推廣上惠及更多企業和果農

2025年一開年,陝西天都源農業科技發展股份有限公司董事長張錦鬆專程找到馬鋒旺教授,探討在銅川建立秦脆蘋果產業聯盟事宜。

團隊龔小慶副教授與學生交流蘋果組培苗的生長狀況

張錦鬆是地道的福建人,2015年來到銅川做農業,一開始種植的是紅富士,有一次無意間從朋友那裡嚐到秦脆,被其獨特的口感和風味深深吸引,便把紅富士改接爲秦脆,現在已經發展到500多畝,帶動銅川當地秦脆種植面積發展到2萬畝。因此決定成立社會孵化中心和產業聯盟,執行統一的栽培和管理技術標準,從品質上進行把關,走高端市場,打響當地秦脆蘋果的品牌。

對於找上門的果農和企業家,馬鋒旺都會耐心細緻地解答疑惑,儘可能地提供更多幫助。因爲在他看來,“科學研究只有真正服務於產業纔是最有價值的”。1964年出生于山東農村的馬鋒旺,16歲考上大學,本來想學習食品專業的他,卻意外地進入了果樹研究的領域,讀碩士時從山東來到陝西,在西農一路讀書和工作,如今已在蘋果研究領域深耕了40年。

“黃土高原是蘋果最大的優生區,陝西是蘋果種植規模最大的省,當我博士畢業後,真正投身到產業一線,看到蘋果產業的蓬勃發展帶動老百姓增收致富,我覺得自己的選擇是對的,做的事情是有意義的。”回望自己的科研之路,馬鋒旺感慨道。

多年來,團隊依託學校洛川蘋果試驗示範站和旬邑蘋果試驗示範站,在延安、榆林、旬邑等地及其他省份主產區建立了一批新品種、新技術示範園,輻射面積100多萬畝,造就了一批高效益的典型種植戶和企業,打造出一批以秦脆爲主栽品種的響亮品牌。除了示範推廣新品種外,團隊還集成示範蘋果矮化栽培技術體系,在旱區老果園提質增效、旱區肥水高效利用等方面取得一系列創新性進展,推動了旱區蘋果產業提質增效和轉型升級。

從上世紀60年代,學校原蕪洲研究員培育出中國第一個自主知識產權的蘋果品種——“秦冠”,到如今,西農人在蘋果育種這條路上接續奮鬥,培育的各色蘋果新品種爭奇鬥豔,推動陝西千億級蘋果產業北擴西移,爲中國蘋果裝上中國“芯”。新的一年,他們依舊在路上。

來源:西北農林科技大學