著眼科技前沿的林業基礎研究

——聚焦國家科技計劃改革下的林業科技創新系列報道之二

來源： 中國綠色時報

    我國人工林面積位列世界第一，但人工喬木林存在蓄積量低、生產力不高等問題，成為影響我國林業發展質量和效益的瓶頸，難以滿足國家木材安全和生態安全的迫切需求。今年啟動的國家重點研發計劃“林業資源培育及高效利用技術創新”重點專項中，“林木次生生長的分子調控和環境脅迫機制”“人工林生產力形成的結構與環境效應”這兩個項目，力求在提升人工林質量與生產力等領域的基礎研究方面取得新突破，為提升我國林業資源培育水平、實現林業現代化扎牢創新根基。

    讓人工林優質高產

    林木可提供木材、紙漿及纖維制品、能源與化工產品等。隨著國家經濟社會的發展，對木材及其多元化產品需求越來越大，而我國由于森林資源缺乏，加之天然林的全面保護，導致木材供應不足，木材短缺漸成我們所面臨的重大問題。

    發展高產優質人工林是解決這一問題的有效途徑，但我國大部分人工林生產力低下，且結構單一、穩定性差，只有探究這些問題的根源，才能尋求有效的解決方案。

    “林木次生生長的分子調控和環境脅迫機制”項目負責人、中國林業科學研究院林木遺傳育種國家重點實驗室研究員李全梓認為，林木良種缺乏和立地條件差是制約高產優質人工林培育的兩個重要因素，創制出適合不同造林地區的高產優質新品種，才能滿足木材產量和材質多元化的需求，但傳統育種主要依賴表型選擇，育種周期較長、效率不高，不能快速滿足現實需要，只有采用現代分子育種技術，才能加速遺傳改良進程。

    “有效提升人工林的生產力和穩定性，是我國人工林面臨的核心問題。”“人工林生產力形成的結構與環境效應”項目負責人、中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所所長肖文發研究員分析了另一方面的原因。他認為，結構決定功能，環境影響功能，提升人工林的生產力和穩定性的基礎在于科學認知人工林生產力形成的結構與環境效應。

    “林木次生生長的分子調控和環境脅迫機制”“人工林生產力形成的結構與環境效應”兩個項目，將圍繞人工林結構單一、穩定性差的基礎性問題開展研究和攻關，為發展高產優質人工林提供有力的科技支撐。

    分子育種提升林木育種水平

    “闡明林木產量和品質形成的分子基礎是分子育種的前提。”李全梓介紹，“林木次生生長的分子調控和環境脅迫機制”項目設置了6個課題，將揭示林木次生生長的遺傳調控機制和關鍵調控因子的功能，該項前沿基礎研究對提升我國林木育種水平、促進林木種業科技創新、保障我國木材安全與生態安全具有重要意義。”

    李全梓表示，未來5年，項目組將重點解析樹木次生生長的基因組學基礎及群體變異遺傳機制、樹木維管分生組織活性及木質部分化調控的遺傳機制、樹木生長對環境脅迫的適應機制等3個核心問題，以實現從傳統的“經驗育種”到定向、高效的“精準育種”的轉化，實現林木精準育種和人工林高效培育。

    李全梓介紹，項目有望在基于大數據計算的樹木復雜遺傳互作機理解析理論研究上取得重大突破，如鑒定影響木材產量和品質的關鍵代謝調控與代謝途徑2-3個；獲得樹木分生組織及木質部分化的關鍵調控因子15-20個；構建樹木生長和響應逆境脅迫的關鍵調控網絡2-3個，確定關鍵因子15-20個。

    這些創新將沖破原有林木遺傳育種技術的瓶頸，突破干旱、半干旱和鹽堿地造林難的制約，推動建立完善的林木基因組分析、林木全基因組關聯分析等一系列技術路徑，發掘具有育種價值的高效等位基因，并確定樹木生長發育狀態的診斷基因，創新林木新種質。

    根據預期目標，該項目選育的速生、優質與抗逆林木優異種質，一旦成功示范推廣，將為速生豐產林建設、困難立地造林、“三北”防護林工程建設等提供優良林木種源，有效帶動林木種苗產業的持續發展。

    探索人工林可持續經營

    分子育種解決了種質方面的問題，林木生長過程中的結構及環境因素則對樹木成材產生重要影響。

    肖文發與項目團隊將從結構與環境方面深入研究。他表示：“科學地認知人工林生產力形成的結構與環境效應，將更好地解決蓄積率低于國際平均水平這一重大問題。”

    同樣歷時5年，“人工林生產力形成的結構與環境效應”項目將深入研究3個關鍵科學問題，即生產力維持與提升的林分結構量化方法和穩定性維持機制，生產力形成過程中地上地下生態學過程及其協同效應與產物分配調控機理，生態系統、景觀和區域尺度木材生產與生態功能權衡/協同關系與結構優化策略。

    人工林的可持續經營所涉及的問題多且復雜，項目一經啟動，科研成果備受期待。肖文發表示，圍繞人工林生產力形成與穩定提升這一核心問題，項目將系統揭示主要速生用材樹種及珍貴用材樹種生產力形成與分配的生理及環境控制機制，明晰物質循環主要過程及其對結構與環境的響應與適應規律，闡明經營管理措施對人工林地力維持的影響機制，解析人工林生產功能與主要生態功能的協同發展途徑、區域結構優化機制并提出調控對策，促進林學和生態學等學科的發展。同時，項目還將建立長期科學研究試驗基地10-15個，并提出人工林區域發展及經營戰略報告。

    國家科技計劃改革以來，我國林業基礎前沿科研項目聚焦國家戰略，從基礎研究上探索新途徑，必將為支撐林業現代化發展、保障我國木材安全與生態安全開拓一片新天地。

    (作者：中國綠色時報記者 王淳 李松齡 通訊員 陳列編輯： 劉霞)