在三亚，看见中国棉花的未来——探访全球最大野生棉种质资源圃

在国家野生棉种质资源圃里，棉花研究所研究员刘方在介绍野生棉搜集、保存和利用的故事。

冬末春初，在北方的大街小巷，还随处可见穿着棉衣的行人。在如此日常的生活场景背后，却很少有人知道，在我国，其实75%的棉花品种都会经过南繁的“洗礼”。棉花本身也并非原产于中国，而是漂洋过海的“舶来品”，起源于非洲、澳洲和美洲等地。

虽然并非起源地，但如今，我国的棉花育种已经处于国际一流水平，众多优异的野生棉种质资源被保存于国家野生棉种质资源圃（以下简称“资源圃”），在科研人员的合力攻关下，正影响着中国棉花的未来。

种质资源的“避风港”

棉花的起源地并非中国，这也意味着大多野生的棉种难以在我国找到合适的生长环境。因此，为了将种质资源完好地保存下来，科学家们需要创造条件，建起能够满足野生棉生长条件的资源圃。

自上世纪80年代起，中国农业科学院的专家们就为保存这些自国外考察收集和引进的种质资源而四处奔走选址，最终选择了我国位于北纬18度的热带地区——三亚。“从陵水到保亭再到乐东以南这片区域，气候和温度都与大部分野生棉的原生境接近，是最好的活体保存地。”中国农业科学院棉花研究所研究员、资源圃常务副主任刘方说，“中间陆陆续续又扩建了几次，现在已经非常完善了。”

刘方介绍，目前全球已知共有54个棉种，但有些棉种只有标本或者记录，实际上还存有活体的野生棉只有40多种。“我们的资源圃目前保存了来自美洲、澳洲、非洲等地的39种野生棉，占全世界可收集野生棉种类的80%以上，基本涵盖了所有原产地，是全球最大、最全的野生棉活体保存种质圃，收集保存资源棉种数和杂种数均居世界第一。”

为什么活体保存如此重要？因为对野生棉来说，和保存种子相比，活体保存既可以保留物种的多样性，同时还可以研究环境变化之后这些野生棉的生存状况。这些野生棉种质资源中有一部分由国际合作引进，但大部分还是科学家们走遍全球，前往夏威夷群岛、巴西东北部、澳大利亚、厄瓜多尔的加勒帕戈斯群岛等地艰苦考察收集而来。

“随着生物信息学的迅速发展，团队也正准备搭建一个实物共享与信息共享的综合利用平台，以后育种家及国内外研究人员可以通过互联网获得资源圃野生种质材料的照片、性状、保存状态、基因组成等详细信息，使这些野生种质资源得到更充分更广泛的利用。”刘方说。

棉花品种的“大观园”

“粮安天下，棉促文明。粮食解决了人类的温饱问题，而棉花在人类文明发展和社会进步中起到了关键推动作用。”提起棉花，刘方充满热爱：“它的作用十分重要，不仅可以御寒，还在一定程度上促进了全球文明史的发展，比如说工业革命中，是纺织业点燃了第一把火，提升生产力，而且棉花还是全球纸币制造不可或缺的原材料之一。”

走进资源圃，就仿佛走进了具有热带风情的“小花园”，这里的野生棉姿态各异，与日常生活中我们看到的棉花不同。有的与路边的高大树木无异、有的茂盛如灌丛、还有的匍匐在地，错落有致，每一种都有独特的编号。

而当记者近距离观察，还能看到像手一样的三裂棉、三叶草形状的司笃克氏棉……斯特提棉形似牵牛花，是一种产自澳大利亚中部的野生棉花，生长在荒漠中，因此也曾被称为“沙漠玫瑰”；毛棉表层有一层蜡质绒毛，只在夏威夷群岛上存在，有许多不同的形态，有些生长在海水中，耐盐碱性非常高。

野生棉对自然环境的需求各异，有的喜欢水，有的需要旱。比如旱地棉，适应干旱的环境，不浇水就可以正常开花结果，水分充足反而不能结果。因此，资源圃铺设了滴灌管，根据野生棉的不同特性对它浇水、施肥、打药，对其进行科学栽培，让棉花“优生优育”。

除了野生棉之外，资源圃中还保存着人类驯化的主要品种，谈论起这些，刘方如数家珍：“当前一共有四个人工栽培驯化的棉种，分别是草棉、亚洲棉、陆地棉、海岛棉。草棉源于非洲南部，后来在西亚两河流域被人进一步驯化后向全球扩展；陆地棉主要在墨西哥尤卡坦半岛，适应性好、产量高；新疆长绒棉就是海岛棉，纤维长，拉力好……现在全世界生产中99%是陆地棉和海岛棉。”

刘方还在搜集野生棉种质资源的过程中发现了一个有趣的现象，克劳茨基棉与戴维逊氏棉是近缘姊妹种，亲缘关系非常近，本应生长在接近的区域中，如今却远隔重洋，耐人寻味。

育种研究的“基因宝库”

“随着人类栽培技术和育种技术的发展，棉花的特点越来越明显，高产、优质棉花品种不断出现，但同时，这些栽培棉花也越来越同质化，遗传资源越来越狭窄。这意味着，整个棉花产业的抗风险能力在降低，而野生棉花中保留着大量优异的基因，有的耐盐碱性很强、有的抗冷、有的抗虫、有的抗病性高，这些特殊的性状和基因，是现代育种不可缺乏的材料。”中国农业科学院棉花研究所海南科研中心负责人刘记介绍。

如今，野生棉已经成为我国棉花基础研究和应用基础研究资源的主渠道。资源圃的重要功能是保存、鉴定和创新利用野生种质资源的优异性状，并将其导入栽培品种中，来改良现有的品种。“比如瑟伯氏棉抗冷性很好，对解决新疆棉花生产的倒春寒和秋季极端冷空气侵袭有着潜在的应用价值。澳洲棉有抗病基因源，对棉花生产上抗黄萎病育种有很好的利用价值。棉花本身抗盐碱性很好，是改良土壤的好作物。”刘方介绍。

在挖掘野生棉种质资源“基因宝库”的过程中，科研人员需要不断攻克各种难题。一方面是要解决部分棉种“水土不服”的问题。有的野生棉在原生境正常开花结果，但到了这里就很难开花结果，需要科研人员通过人工辅助授粉、扦插或嫁接的方式来进行繁殖。另一方面，还要不断提高资源圃抵御自然灾害的能力。2012年台风来袭，导致一个棉种植株全部死亡，因此资源圃在2015年新建成了4个温室，将室外活体种质资源在温室中复制保存了一套，并在内外都设置了可以联网采集数据的监控系统，实时监测所有材料的生长状态。

“我们想培育出适宜机械化生产的棉花新品种，平时就围绕棉花的株高及生育期做一些基础性研究，再发掘矮化基因，如果成功的话，可以为农民减负。”刘记说，研究人员已经找到了2个关键基因，它们在转入棉花后，会表现出株高变矮、侧枝短、开花提前的性状，目前正处于实验室研究阶段。

此外，棉花是改良盐碱地的先锋作物，但目前的抗盐碱性是有极限的，并不是所有的盐碱地都能种。育种家们正在利用一些野生棉的耐盐碱基因，育成耐盐碱性更强的棉花品种，这对未来改良盐碱地，保障农业生产、粮食安全都有非常重要的意义。（李丽颖 陈楠）