着眼科技前沿的林业基础研究
2016-12-21 10:57:15 AESOP MEDIA 打印】【关闭

 着眼科技前沿的林业基础研究

——聚焦国家科技计划改革下的林业科技创新系列报道之二

来源: 中国绿色时报

    我国人工林面积位列世界第一,但人工乔木林存在蓄积量低、生产力不高等问题,成为影响我国林业发展质量和效益的瓶颈,难以满足国家木材安全和生态安全的迫切需求。今年启动的国家重点研发计划“林业资源培育及高效利用技术创新”重点专项中,“林木次生生长的分子调控和环境胁迫机制”“人工林生产力形成的结构与环境效应”这两个项目,力求在提升人工林质量与生产力等领域的基础研究方面取得新突破,为提升我国林业资源培育水平、实现林业现代化扎牢创新根基。

    让人工林优质高产

    林木可提供木材、纸浆及纤维制品、能源与化工产品等。随着国家经济社会的发展,对木材及其多元化产品需求越来越大,而我国由于森林资源缺乏,加之天然林的全面保护,导致木材供应不足,木材短缺渐成我们所面临的重大问题。

    发展高产优质人工林是解决这一问题的有效途径,但我国大部分人工林生产力低下,且结构单一、稳定性差,只有探究这些问题的根源,才能寻求有效的解决方案。

    “林木次生生长的分子调控和环境胁迫机制”项目负责人、中国林业科学研究院林木遗传育种国家重点实验室研究员李全梓认为,林木良种缺乏和立地条件差是制约高产优质人工林培育的两个重要因素,创制出适合不同造林地区的高产优质新品种,才能满足木材产量和材质多元化的需求,但传统育种主要依赖表型选择,育种周期较长、效率不高,不能快速满足现实需要,只有采用现代分子育种技术,才能加速遗传改良进程。

    “有效提升人工林的生产力和稳定性,是我国人工林面临的核心问题。”“人工林生产力形成的结构与环境效应”项目负责人、中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所所长肖文发研究员分析了另一方面的原因。他认为,结构决定功能,环境影响功能,提升人工林的生产力和稳定性的基础在于科学认知人工林生产力形成的结构与环境效应。

    “林木次生生长的分子调控和环境胁迫机制”“人工林生产力形成的结构与环境效应”两个项目,将围绕人工林结构单一、稳定性差的基础性问题开展研究和攻关,为发展高产优质人工林提供有力的科技支撑。

    分子育种提升林木育种水平

    “阐明林木产量和品质形成的分子基础是分子育种的前提。”李全梓介绍,“林木次生生长的分子调控和环境胁迫机制”项目设置了6个课题,将揭示林木次生生长的遗传调控机制和关键调控因子的功能,该项前沿基础研究对提升我国林木育种水平、促进林木种业科技创新、保障我国木材安全与生态安全具有重要意义。”

    李全梓表示,未来5年,项目组将重点解析树木次生生长的基因组学基础及群体变异遗传机制、树木维管分生组织活性及木质部分化调控的遗传机制、树木生长对环境胁迫的适应机制等3个核心问题,以实现从传统的“经验育种”到定向、高效的“精准育种”的转化,实现林木精准育种和人工林高效培育。

    李全梓介绍,项目有望在基于大数据计算的树木复杂遗传互作机理解析理论研究上取得重大突破,如鉴定影响木材产量和品质的关键代谢调控与代谢途径2-3个;获得树木分生组织及木质部分化的关键调控因子15-20个;构建树木生长和响应逆境胁迫的关键调控网络2-3个,确定关键因子15-20个。

    这些创新将冲破原有林木遗传育种技术的瓶颈,突破干旱、半干旱和盐碱地造林难的制约,推动建立完善的林木基因组分析、林木全基因组关联分析等一系列技术路径,发掘具有育种价值的高效等位基因,并确定树木生长发育状态的诊断基因,创新林木新种质。

    根据预期目标,该项目选育的速生、优质与抗逆林木优异种质,一旦成功示范推广,将为速生丰产林建设、困难立地造林、“三北”防护林工程建设等提供优良林木种源,有效带动林木种苗产业的持续发展。

    探索人工林可持续经营

    分子育种解决了种质方面的问题,林木生长过程中的结构及环境因素则对树木成材产生重要影响。

    肖文发与项目团队将从结构与环境方面深入研究。他表示:“科学地认知人工林生产力形成的结构与环境效应,将更好地解决蓄积率低于国际平均水平这一重大问题。”

    同样历时5年,“人工林生产力形成的结构与环境效应”项目将深入研究3个关键科学问题,即生产力维持与提升的林分结构量化方法和稳定性维持机制,生产力形成过程中地上地下生态学过程及其协同效应与产物分配调控机理,生态系统、景观和区域尺度木材生产与生态功能权衡/协同关系与结构优化策略。

    人工林的可持续经营所涉及的问题多且复杂,项目一经启动,科研成果备受期待。肖文发表示,围绕人工林生产力形成与稳定提升这一核心问题,项目将系统揭示主要速生用材树种及珍贵用材树种生产力形成与分配的生理及环境控制机制,明晰物质循环主要过程及其对结构与环境的响应与适应规律,阐明经营管理措施对人工林地力维持的影响机制,解析人工林生产功能与主要生态功能的协同发展途径、区域结构优化机制并提出调控对策,促进林学和生态学等学科的发展。同时,项目还将建立长期科学研究试验基地10-15个,并提出人工林区域发展及经营战略报告。

    国家科技计划改革以来,我国林业基础前沿科研项目聚焦国家战略,从基础研究上探索新途径,必将为支撑林业现代化发展、保障我国木材安全与生态安全开拓一片新天地。

    (作者:中国绿色时报记者 王淳 李松龄 通讯员 陈列编辑: 刘霞

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