在南方的海岛上采集土壤样本分析土壤里的“生态圈”、在戈壁滩研究胡杨遇上沙尘暴、与甘薯天敌小象甲“斗智斗勇”……一群植物研究科研学者上山入林，为改善作物追根溯源，从自然的基因图谱中寻找神秘的蛛丝马迹，为保护生态多样性提供科研基础。

        “植”根科研，青春“园”梦。他们是华南国家植物园的科研人员。一颗种子、一片绿叶背后都留有他们与植物王国的科研故事。

        以数年为标尺的科研生活在很多人眼中仿佛一个“不求回报”的过程。而在他们看来，研究过程中的每一个发现，某种程度上也可以说是人类跨向未知领域的一小步，哪怕很小，都是一个惊喜。

        华南国家植物园在广州揭牌，这群科研工作者又迎来新的机遇与挑战。“华南国家植物园将为地方科研人才培养搭建更大更广的科研平台，为广州培育造就更多国际一流的科技领军人才、高层次人才和高水平创新团队，培养具有国际竞争力的青年科技人才后备军。”广东生态工程职业学院风景园林学院党总支书记、院长，教授级高工战国强表示。

土壤生物、植物是土壤生态圈中重要的一环

        早上9时，中国科学院华南植物园研究员王宝生来到实验温室，仔细观察抗旱处理中的栎属材料栓皮栎，研究材料状态，并拍照记录。仅对同一材料的观察就要持续数月，而随后的数据分析工作量则更大。“要搞清楚一个物种已经非常困难了。”王宝生笑着说。

王宝生在实验温室观察抗旱处理中的栎属材料栓皮栎

        在温室中的工作相对来说已经非常“舒适”，作为植物科研学者，上山入林是他们更为熟悉的日常。

        大漠孤烟对于王宝生来说，不是书上的诗句，而是工作的场景。多年前他跟随导师在西北的戈壁滩上研究胡杨，戈壁滩上一望无际的“荒芜”是他至今都记得的场景，唯一高耸的植物是胡杨。

        “胡杨是一种极度耐旱耐盐碱的植物，一般都生长在非常干旱的地方，所以我们出门的时候只带了4瓶矿泉水，预计的时间是早上9时到下午3时，应该够喝了。”王宝生回忆，结果出门两个小时他们就喝完了所有的水。口渴难耐的时候还遭遇了沙尘暴，手机没了信号，两个人在漫天黄沙里迷了路，直到下午2时，才被两个当地人带出了戈壁滩。

        如今回忆起这段往事，王宝生感叹的却是胡杨的保护。大片由当地学校挂牌研究的胡杨都难以存活，耐干旱耐盐碱的大树径胡杨也扛不过环境的污染和恶化。

戈壁滩上的胡杨

        多年过去，这样一件轶事还在王宝生的脑海里，也为他在华南国家植物园钻研种间杂交的遗传后果和适应性意义埋下一颗种子。

        “杂交在植物里面非常普遍也非常重要。通过分析物种基因组上的信息可以追溯出现有的物种是怎样来的，这样我们就可以根据它们的物种特性来制定保护策略，这也是保护生物多样性的重要方法。”王宝生说。在他看来，广州具有研究保护生物多样性得天独厚的优势。

        大自然总是将深奥的科学道理用浅显易懂的方式呈现在人类眼前，如同一粒种子的背后是一整个等待探索的宇宙。在上山如林采样的过程中，王宝生善于发现也乐于研究这样的规则。

        海风拂面，烈日当头。在我国热带诸多海岛上都曾留下在中国科学院华南植物园生态与环境科学研究中心主任刘占锋科研团队的脚印。
        对于普通游客来说，海岛只是海洋景观的一部分，而对于刘占锋来说，海岛上的土壤正是重要的研究对象之一，这其中也不乏人工海岛。

        “人工海岛只有形成自我循环、自我维持的生态系统才能成为真正意义上的‘海岛’，在种植合适的植物同时，营造适宜的土壤环境也非常重要。”刘占锋说。

        从一座人工岛到一座真正的“海岛”，背后是自然生态系统的活力。

        “自然生态系统通常可以分为地上的生产者和地下的分解者两个部分。”刘占锋说，土壤中的生物多样性非常高，组成了一个“大家庭”，构成了地球活的皮肤，在地球表面，土壤生物的活跃给地球带来了无限生机。而不同土壤的生物协同作用，也在深深影响着地球的生态环境。因此，对土壤生物多样性的保护与恢复对于整个社会的绿色发展都具有非常重要的意义。

刘占锋在冰岛对土壤进行取样

        野外监测，“冰与火”的考验，也常常降临。野外样地的建设、维护、样品采集和动态监测……这样的工作节奏是中国科学院华南植物园研究员、博士生导师鲁显楷的“家常便饭”。

        在肇庆的鼎湖山，自2003年开始从事大气氮沉降全球化影响森林生态系统健康和可持续发展研究以来，鲁显楷已经持续“上山”十几年，“最长的时候，有七八年吃住都在山上”。

        湿热天气，常年待在山上，不仅常遇到蚊虫叮咬，有时还会山高路陡跌倒摔跤，甚至淋成“落汤鸡”。每当讲到鼎湖山自然保护区时，他总是笑着调侃道：“鼎湖山保护区就是我的研究根据地。”

鲁显楷在林中观测
 

        蚂蚁整齐排列的队伍从蚁穴出发，朝着食物前进。有时候他们还会“交头接耳”，传输信息。

        趴着观察昆虫是很多孩子的童年记忆，同样也是华南国家植物园农业与生物技术研究中心主任侯兴亮对生物浓厚兴趣的起源。如今他已经成为中国科学院华南农业植物分子分析与遗传改良重点实验室主任，将热爱变为在植物发育分子生物学攻坚的动力。

        侯兴亮介绍，作物对病虫害的抗性是他的主攻方向之一。“甘薯是保障粮食安全的底线作物，我国甘薯产量占全球产量的60%以上，但是全世界都没有很好的方案去解决严重影响甘薯产量和品质的病虫害问题。”

侯兴亮（中）与同事研究样本

        甘薯种植危害最大的害虫是甘薯小象甲。为了防虫，种植户只能喷洒农药。随之而来的是农户生产成本的增加，更重要的是生态环境以及食品安全问题。培育天然抗虫品种是大势所趋，然而这却是全球研究人员未攻克的问题。

        甘薯作为最普遍的粮食、经济作物之一，这项科研为什么难？

        “首先，要弄清楚甘薯的抗虫机制很难；其次，要育种必须有抗虫的材料，而这样的材料迄今在全球领域都只有两三个，且抗性程度不高。”面对这样的困难，侯兴亮和科研团队笑称自己的研究是“薯”道难。然而身处广东，他们又具有天然的优势。

        “甘薯在广东、福建、广西都分布很广，我们与广东海洋大学的副教授朱宏波合作，来回几个省收集了很多的资源，创建了比较高精度的抗虫评价方法，对材料进行分析。”侯兴亮说。

        5年到8年的奔波和大量的测评工作，往返于15座城市，最终成功找了2份高抗材料。

        “通过实验我们发现甘薯对甘薯小象甲的抵抗依赖一种名为奎尼酸的代谢物及其衍生物。奎尼酸对人并没有毒性，但是会明显抑制甘薯小象甲胰蛋白酶的活性，通俗来说就是甘薯小象甲吃了含有这种物质的甘薯后，不舒服，所以它们就不吃了。”侯兴亮说，含有高水平奎尼酸的天然抗虫变异品种的甘薯抗虫性强大，展示了一种有潜力的兼具环境友好型和资源节约型的农业抗虫方案。

甘薯小象甲。

        一棵植物，从发芽到长大，短则数日，长则数年。而对于科研工作者而言，面对自然的广阔，观测的时间常以数十年计。面对全新领域的探索，结果也是不确定的。

        “在野外，观测常常受到天气因素影响。暴雨天气下，原本100棵树苗日常的光合作用监测可以一周完成，遇到暴雨则延长到一个半月。”鲁显楷说。

        数十年如一日，鲁显楷和团队率先在鼎湖山“富氮”南亚热带成熟林进行了11年的长期模拟氮沉降试验研究。

        功夫不负有心人。2018年，他们提出了植物适应性新假说，即“富氮”生态系统中的植物可以通过提升自身蒸腾能力适应过量氮沉降来维持养分平衡，在国际上首次通过植物适应性把生态系统“碳—氮—水”循环紧密结合起来。2021年，他们根据长期监测研究进一步提出了土壤碳吸存假说。该假说把氮沉降作为驱动因子，为发展和完善陆地系统碳氮耦合循环模型提供了重要的机理支撑。该研究有望为中国森林生态系统碳汇潜力评估和“碳中和”目标实现提供决策基础。  

        “要做科研，就要做好‘坐冷板凳’的准备。但我相信‘水滴石穿’的道理，难题总有一天会被攻破。我就是想做别人没有做过的东西，当自己的成果对国家有用、得到国内外同行认可时，才是我最幸福的时候。”鲁显楷说。

        数十载科研岁月，一代代植物生态学者。他们以水滴石穿的毅力，突破了一个个难关，取得了一次次成就，为植物园发展打下基础，成为植物科学的广州力量。
 

        滚烫的开水冲入，茶芽白毫显露，汤色黄橙清透。蒸汽携带着茶香袅袅上升，入口的茶香竟然带着浓郁迷人的蜜果香气……在中国茶中，蜜果香乌龙茶广受欢迎，又称“东方美人茶”。

        “很多人不知道的是，这样优美的茶叶香气，则源于被茶小绿叶蝉这一昆虫咬过的茶叶。因对环境要求极高，这款茶产量非常少，而被称为‘茶中极品’。”潜心20余年进行茶研究的中国科学院华南植物园农业与生物技术研究中心副主任杨子银和团队，正是希望通过对“虫咬机制”与茶香的研究，提升茶叶品质与质量。

茶小绿叶蝉
 

        “对于植物的营养组织而言，在环境胁迫下会合成和释放一些挥发性物质，这些胁迫诱导挥发物能够减少胁迫对植物的伤害。对于茶树而言，在生长过程中同样会遭受植食性害虫侵害。在这些植食性害虫取食茶叶后，茶叶也会产生和释放多种挥发性物质，成为茶叶的重要香气品质成分。”杨子银介绍。

        利用茶叶对昆虫胁迫的代谢应答制成的高级乌龙茶“东方美人茶”，具有特殊的蜜果香且价格昂贵，其特殊的工序就是“茶鲜叶原料必须是茶小绿叶蝉侵害后的茶叶”。

        从空中俯瞰，满目绿意。一片片茶园中，支起一个个白色半透明的棚。头戴草帽，杨子银和他的团队就在其中开展实验。

        杨子银研究团队发现茶鲜叶经茶小绿叶蝉侵害后，会产生特有的单萜类香气，这些香气物质的产生对“东方美人茶”蜜果香品质具有重要的影响与贡献。

        有趣的是，其他茶树昆虫的侵害不能诱使茶叶产生这些特殊的香气，仅茶小绿叶蝉侵害后的茶叶才可产生；此外，模拟茶小绿叶蝉侵害的损伤和外源性植物激素处理也不能产生。由此表明了茶小绿叶蝉体内可能含有特异的激发子，在茶小绿叶蝉取食茶叶的过程中，诱发了茶叶体内的代谢物反应，产生蜜果香的物质。

茶园实验航拍图。

        一边是让无数茶农“头疼”的害虫，一边是被“虫咬出来”的蜜果香气，尽管茶小绿叶蝉侵害的茶叶可以提高香气品质，但也会对茶叶的产量造成负面影响。因此，茶香气质量和茶叶产量之间的权衡是一个需要考虑的重要问题。

        杨子银研究团队与广东省农业科学院茶叶研究所研究团队紧密合作，采用生态茶园管理体系，即通过提高茶园中生物的多样性，利用生物之间的食物链关系，使得生物达到平衡共生的效果，同时结合绿色防控手段，可将茶小绿叶蝉虫口密度控制在一定的范围，这样既对茶叶蜜果香品质有显著提升，又不会对茶叶产量造成较大影响。

        “在实际生产中，对茶小绿叶蝉虫口密度的精准稳定调控仍然存在诸多难点。”当下，杨子银研究团队正深入对茶小绿叶蝉体内可特异诱导茶叶蜜果香产生的激发子的鉴定与合成，将其应用于茶叶蜜果香品质的定向改良，从根本上解决茶叶产量负面影响的问题。“让中国茶走向全世界，是我们的理想。”杨子银说。
 

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10年育出“广州1号”

        渐变粉色的花瓣在阳光下尤为娇嫩，微风吹拂，花瓣似裙摆一般摇曳生姿。今年国庆假期，“广州1号”矮牵牛亮相华南国家植物园，引得市民游客纷纷拍照留念。

        这是广州市林业和园林科学研究院成功选育出适合广州种植的矮牵牛新品种，并命名为“广州1号”矮牵牛。与市面上其他矮牵牛品种不同的是，“广州1号”矮牵牛不仅在“颜值”上更为靓丽，花朵更硕大、花瓣褶皱更多、茎秆也更粗，相比于一般矮牵牛的柔弱、纤细，“广州1号”矮牵牛不容易倒伏，也更加适合广州地区比较高温湿热的天气。

        矮牵牛，是花坛第一霸主，享有“世界花坛植物之王”的称号。随着我国园林建设的高速发展，草花用量越来越大。由于草花品种长期被国外种子公司所垄断，购买种子每年都要花费大笔外汇。

        “中国花卉种植面积占全球1/3以上，位居世界第一，但我们的花卉品种特别是草花品种基本上依赖进口，只有自主掌握制种亲本才能打破控制品种和垄断市场。”广州市林业和园林科学研究院首席专家刘国锋教授20多年来一直致力于矮牵牛的研究和新品种培育，对此，他深有感触。

        为了学到育种新技术，刘国锋选择到花卉产业最为发达的荷兰求学，学成后回国投入到矮牵牛的遗传育种研究。在半个塑料大棚里，刘国锋一边开展田间杂交选育研究，一边进行关键性状的遗传调控机制探索。育种工作是一个长期的过程，短则5-8年，长则10-20年。经过10余年努力，刘国锋带领团队创造了矮牵牛新种质数千份，选育各种自交系100多个，筛选出优良杂交组合30多个。

        广州四季有花、四季常绿，千余年来拥有“花城”美誉。为了打造出属于广州品牌的系列花卉，广州市林业和园林科学研究院决定以“广州”来命名，这也是“广州”系列研究出来的广州品牌的第一号。

        “没有比广州更适合我的城市了。”在刘国锋看来，从事科学研究最幸福的事，莫过于学以致用，而广州提供了丰富的应用场景和庞大的成果转化市场。在多年的选种育种生涯中，刘国锋去过世界上很多的城市，“像广州这样，从老百姓到政府对花卉都有高度的文化共鸣的城市，在世界上都不多见。未来，我们将不断推出广州2号、3号等，让更多更优秀新品种为花城添彩。”刘国锋说。

        【南方日报、南方+记者】马艺天 郭苏莹
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