67年、三代中科院科研工作者,幾十年如一日地在實驗室、在葡萄園孜孜不倦地為研發國產葡萄品種工作著。如今,已經培育出“京”字系列鮮食葡萄品種16個,“北”字系列釀酒品種7個,已在全國23個省市自治區建立了100余個示范基地。而一個新釀酒品種的誕生至少要歷經25年甚至半個世紀的時間,這背后是科研工作者精益求精的工作態度,也是“布滿病原菌的果粒也照常品嘗”的敬業精神。
當我們品嘗葡萄酒,驚嘆于不同品種的葡萄帶來不同的風味以及擁有不同的特性時,是否有想過為什么會有這些與眾不同的葡萄品種?當我們討論赤霞珠、霞多麗等國際品種時,是否有思考過:屬于我們中國的品種有哪些?它們又是如何誕生的?除了自然的選擇和進化,我們是如何培育出市場需要的品種的?
在香山腳下藏著一個歷史悠久的中國科學院植物研究所。在這里,一代又一代的科研人員進行著艱辛而漫長的葡萄育種工作,為中國培育出自己的葡萄品種。
圖片由植物研究所提供:早期科研人員合影
三代科研工作者、67年,
26個新品種
1949年,新中國成立后,我國很多行業百廢待興,葡萄與葡萄酒產業也是如此。老一輩科學家在通過嚴謹廣泛的調查后,確立了我國釀酒葡萄的品種選育目標:培育適合我國立地條件下、冬季不需要埋土防寒的葡萄品種。
作為我國最早一批開展葡萄育種工作的科研機構之一,中國科學院植物研究所1954年成立了葡萄研究組,啟動葡萄資源收集與育種的工作,并設立了“抗寒釀造葡萄新品種培育”的課題,主要目的是獲得能抗-25℃低溫、在華北一帶不需埋土防寒,且含糖量高、適于釀酒的新品種。
圖片由植物研究所提供:實驗過程中手稿
“通過對雜交實生苗特性的觀察和分析,了解親本特性在雜種后代中的遺傳規律,為今后的育種工作提供科學依據”,植物研究所的范培格老師提到了這一課題的另外一個目的。
野生種山葡萄是起源于我國的葡萄屬中最抗寒的,當時山葡萄也已經應用于釀酒,但是由于其含糖量較低,因此需要加糖釀造,而且山葡萄沒有美洲起源野生種的草莓香味。于是,我國第一代葡萄育種人將山葡萄作為親本,與歐亞種葡萄品種雜交。
圖片由植物研究所提供:早期科研人員合影
日以繼夜的辛勞終于結出了豐碩的果實:1959年從雜種實生苗中選出了20個優良單株,并撰寫了《葡萄新品種培育》一書。后來,在中科院成果展中,葡萄課題組的張鳳琴老師還向毛主席做了匯報。
葡萄的育種不僅僅只是釀酒葡萄的培育,還包括鮮食葡萄、制汁葡萄。1960年,我國鮮食葡萄市場以玫瑰香、龍眼等中晚熟品種為主,植物研究所便開始了以早熟無核和大粒鮮食葡萄新品種的選育工作。
圖片由植物研究所提供:
早期科研人員正在進行育種工作
幾十年來,在選育葡萄新品種的過程中,目標變得更加清晰,如釀酒葡萄新品種選育目標除了抗寒旱免埋土外,還根據西北地區晚霜嚴重的情況,培育晚萌芽釀酒葡萄品種;鮮食葡萄新品種選育增加了香氣、掛果性能強等目標來提高葡萄品質和滿足觀光采摘園延長采摘期的要求。“中國品種、中國特色、中國風味是我們植物研究所育種工作始終堅持的”,范培格老師提到。
67年來,歷經三代人的努力,植物研究所已經選育出了符合育種目標的抗寒旱釀酒葡萄品種7個:北紅、北玫、北璽、北馨、新北醇、北醇、北全,早熟鮮食葡萄品種10個:京香玉、京艷、京蜜、京翠、京焰晶、京秀、京亞、京玉、京優、京早晶,在我國推廣面積150多萬畝。
圖片由植物研究所提供:葡萄園
一個新釀酒品種的誕生:25年
那么,這些新品種是如何被選育出來的?它們經歷了怎樣的一個生長過程?
葡萄是雌雄同體的植物,即在自然環境中,母本(兩性花)可以自花結實,要得到目標性狀的植株,便需要對葡萄植株的授粉過程進行干預。
科研人員會根據育種目標,在了解親本資源特性、重要性狀的遺傳規律的前提下,選擇性的選取父、母本。然后在母本開花前兩天,把母本的雄蕊去掉,并將去雄的花序套袋保護起來,防治其他非目標花粉授粉。再采集目標父本的花粉,在母本雌蕊柱頭分泌粘液時進行授粉。
“這一過程要仔細、認真。之后對坐果的果穗套袋保護。秋季采收果實,取種子進行播種,可獲得雜種苗”,范培格老師說道。同時,她還提到,育種工作最考驗技術與經驗的是對結果的雜種單株進行篩選的過程。
圖片由植物研究所提供:
科研人員正在進行育種工作
在這個過程中需要觀測每個單株的生長發育、品質及抗逆等性狀,根據各性狀表現進行綜合考評,篩選表現優異的為優系。而觀測工作從萌芽開始貫徹整個生長季,比較密集的觀測是對品質的評價。
果實成熟期除了對糖、酸及其他性狀進行測定外,還要對整個果實進行咀嚼、品嘗,評價肉質、酸甜感、香味、皮薄厚、皮脆或韌、澀味等。
圖片由植物研究所提供:
科研人員正在進行育種工作
品嘗葡萄,聽起來是一件很美好的事情。但是當它成為一項工作,就會失去原本的快樂。
范培格老師和我們分享了實驗過程中是如何品嘗葡萄的:所有品鑒的果實都是不洗的,有的株系果實病害嚴重,從腐爛的果穗中找出1-2粒還幸存的但布滿病原菌的果粒也照常品嘗。又臟又壞的葡萄還不能清洗就得吃,僅吃葡萄這一項,就感受到了育種工作的艱辛。
每年的7月底到10月初,是葡萄成熟的季節,也是植物所科研人員的集中品鑒期,口腔上火對于他們來說已經成為常態,而酸澀的果實還會讓牙齒、口腔失去感覺。
如果一切指標都符合條件,是否意味著一個新品種就此誕生了呢?過程并沒有那么簡單。
當對正常結果的雜種后代株系經過3-4年正常年份的觀測后,會篩選出各年份綜合表現優異的,確定為優系或復選優系,之后進入不同立地條件的區域進行優系的區域比較試驗,在不同生長條件下再經歷一次次的考評,整體表現不錯的才會被選為品系,擴大試驗范圍,進行品種審定申請。
圖片由植物研究所提供:葡萄園
范培格老師向我們做了詳細的解釋:雜交后第二年種子播種長出雜種苗,之后定植到田間,經過2-3年后才開始結果,第4-5年后才能正常結果,再經歷3-4年的考評,正常情況下,雜交后第9年才能確定為優系,優系要經歷4-5年的區試才能確定為品系,也就是一般雜交15年左右才能申請品種審定成為新品種。而釀酒葡萄的新品種還要進行加工,對葡萄酒進行考評,需要的時間更長,如果整個過程都很順利,正常情況下一般至少為25年,有時甚至長達50年。
圖片由植物研究所提供:
冬季露地越冬雜交群體
好在,現代分子生物學技術的飛速發展為傳統雜交育種提供了新的手段,分子標記輔助育種開始逐步應用到雜種篩選中,重要性狀的分子標記可以在幾個月的時間內完成之前3-4年的篩選工作,今后雜交育種效率將大大提高。
“北”“京”系列,
促進我國葡萄產業發展
20世紀六七十年代國內葡萄酒很少,葡萄酒廠也極少,長江以南地區沒有大面積的葡萄栽培。植物研究所選育的北醇葡萄解決了當時國內葡萄酒原料嚴重缺乏的困境,當時全國紅葡萄酒的原料幾乎都是北醇葡萄,新培育的鮮食品種也開始在長江以南地區大面積種植。因此植物研究所獲得了1978年中科院重大成果獎和1978年全國科學大會獎。
改革開放后國外歐亞種釀造品種大量引入,抗寒旱品種栽植面積逐漸減少。“釀酒葡萄大部分栽植于我國北方地區,冬季需要埋土防寒,因埋土防寒帶來的架型與管理模式無法進行機械化管理,種植成本大幅提高,對種植地生態條件也帶來威脅”,范培格老師在接受采訪時提到。
圖片由植物研究所提供:埋土
植物研究所加強了對抗寒旱株系的品質篩選,育成7個“北”字系列高抗寒旱、抗病,釀酒品質優、風味獨特的品種,在我國釀酒葡萄主產區栽培,無需要埋土防寒可安全越冬,農藥使用量較其他主栽品種減少2/3,克服了傳統栽培品種埋土防寒生產成本高與產品安全性低對我國葡萄酒產業發展的制約。
圖片由植物研究所提供:
抗寒品種在寧夏栽種
其中北紅、北玫是目前我國唯二通過國家審定的釀酒葡萄品種。“北”字系列品種,已在全國23個省市自治區建立了100余個示范基地,推廣應用超過1.5萬畝。應用最廣泛的是北紅、北玫、北醇。北紅、北玫主要種植區域在寧夏、河北,比如寧夏西夏王、寧夏金元、房山沃德、天津中石油團泊新業、寧夏金沙灣等酒莊。而北醇則是在新疆較多,比如新疆蒲昌有種植。
圖片由植物研究所提供:
釀酒葡萄栽培區域
同時,育成了“京”字系列鮮食葡萄品種16個,“京”字號系列早熟品種使我國葡萄上市時間提前 20 天以上。
其中,京亞品質優、適應性廣,2012年栽培面積超過120萬畝,占全國葡萄總面積的14.2%,是我國三大主栽品種之一,也是唯一的我國自主育成的主栽品種。
圖片由植物研究所提供:
2018年“京”系列鮮食葡萄在全國栽培分布
京香玉、京蜜、京瑩具有愉悅的玫瑰香味,采收期可延長30-50天,延遲采收玫瑰香味更加濃郁,可實現樹上“貯藏”;京艷果實無需光照仍能著鮮艷紅色,是國際上首個報道的非光依賴型著色品種;京焰晶果實無核、色澤艷麗、抗病力強和抗裂果,是適宜我國半干旱地區無核葡萄生產極少數的品種之一。
圖片由植物研究所提供:京艷葡萄
科研工作的艱辛,并不止在于時間的冗長,日常工作的辛勞也難以一言以蔽之。在實驗室里,即使是一個嬌小的女生也要獨自一人去打開液氮,盡管操作簡單但這并不是一項簡單的工作,除了需要力氣還需要十分謹慎,如果人體碰到-200℃液氮就會凍傷。同時,還需要長期在田間地頭采樣、觀察、護理,不論春夏秋冬,起早貪黑也是常事。
但正是一代代葡萄和葡萄酒產業科研工作者幾十年如一日的堅持,才有了我國葡萄產業的快速發展。
文、編 | Kathy