隨著胡蘿蔔種植逐漸規模化,對好種子的依賴度也越來越高,國外的胡蘿蔔種子價格瘋漲,科學家決定開始自主研發。我們先攻克了這三個胡蘿蔔育種的難題,如今的國產胡蘿蔔已經顛覆了傳統印象…
出品:格致論道講壇
以下內容為中國農業科學院蔬菜花卉研究所研究員莊飛雲演講實錄:
大家好,我是莊飛雲,來自中國農業科學院蔬菜花卉研究所。我從事的工作很簡單,就是胡蘿蔔育種。今天有幸能跟大家分享一下我們團隊這麽多年來的積累。
我是2003年來到所裏的,目前已經工作了21年。我上學的時候,根本沒有想到會跟胡蘿蔔打交道,可是現在我很榮幸跟它走到了一起。
為什麽能跟它走到一起呢?當時,我們所成立了一個新的課題組,叫胡蘿蔔育種課題組。前面的團隊負責人工作調動走了,當時課題組一窮二白,啥都沒有,就要面臨解散。
當時我研究生剛畢業,想到北京來闖一闖。領導起初跟我說可能要研究花卉育種,但是面試的時候他問我:「這裏有一個胡蘿蔔的課題,你做不做?」
我當時想都沒想就同意了。為什麽?來北京本身就不容易,做啥都是做。於是我就來了所裏,也成為了這個課題負責人。所以一定程度上,我感覺更像是胡蘿蔔選擇了我,而不是我選擇了它,因為我也沒得選。
▲方智遠院士,中國雜交甘藍之父
上班第二天,我就跑去拜訪了我們所裏的老專家們,一方面是想尋求他們的幫助,另一方面也想聽聽他們的建議。這麽多年過去,我記憶最深刻的就是方智遠院士跟我說的一句話。他跟我說:「我都想放下甘藍育種,準備去研究胡蘿蔔。」我當時聽了心裏很驚訝。
為什麽驚訝呢?大家可能對方先生不太熟悉。他被評為「中國種業十大功勛人物」之一,培育的甘藍品種基本上占到了整個市場的70%以上。特別是大家喜歡吃的一道菜,手撕包菜,用的就是他培育的甘藍品種,炒起來就甜、爽、脆。所以我當時聽完,心裏真有點像打了「雞血」一樣,感覺這個事情真的要好好做。
可是我心裏還是有點嘀咕。胡蘿蔔到底有沒有這麽重要呢?在餐桌上,大家經常見到的胡蘿蔔並不是主角,我給它的定位是配菜。像咱們平時炒薯仔絲時會加一點胡蘿蔔絲點綴一下,燉牛羊肉時、肉吃完了可能胡蘿蔔塊還留在盤裏,炒飯時大家都會弄點胡蘿蔔丁,甚至用它做雕花。
但在國際上,胡蘿蔔的地位就不一樣了。胡蘿蔔在國際上屬於十大蔬菜作物之一,在很多國家胡蘿蔔在餐桌上是一個主菜,和咱們中國情況就不一樣了。為什麽呢?因為它富含β-胡蘿蔔素,就是大家所說的維生素A源。全球特別是已開發國家的人體內的維生素A源有很大一部份都來自胡蘿蔔,所以這些國家對胡蘿蔔非常重視.
因為胡蘿蔔吃著方便種著也方便,它又被聯合國兒童基金會認為是解決當前世界公共問題——維生素A缺乏癥的主要方法之一。很多貧窮的國家只要把種子種下去,小孩子拔了胡蘿蔔就可以吃了。所以在國際上它是非常非常重要的一種蔬菜。
20多年來,我就一直堅持在這「坑」裏挖胡蘿蔔。為什麽說是個「坑」?因為胡蘿蔔本身生長在地下。我必須要去刨坑。說句實話,從事我們這個領域的人很難。為什麽呢?大家都想做一個好吃的產品,給農戶帶來效益。但是事實很殘酷,很多專家做了一輩子,可能都沒有做出一個成功商業化的品種。但他沒有白研究,我們很多專家更多的都是在打基礎。
進口品種那麽好,為啥還要自主研發?
我們中國2001年加入了世界貿易組織,當時國外的種子企業也進來了,他們帶來了好多品種,特別是胡蘿蔔。我調查了全球從事胡蘿蔔育種的企業,也就30多家,很少。但是很多有實力的企業育種時間達到了100年,甚至有的達到300年。
▲左:進口品種
右:常規品種
引到國內的這些品種長得又漂亮,產量又高,基本上一畝地的產量輕輕松松能達到三四噸,商品率在90%以上。而我們當時自主的品種基本上以常規品種為主,外觀也是歪瓜裂棗,一般一畝地的產量就一兩噸,商品率只有40%-50%。
我當時看到國外的產品心裏很是羨慕,心想:如果我在退休前真的能培育出一到兩個這樣的品種出來,這輩子就沒有白做。
已經有了這麽好的產品,那我們為什麽還要做這個事情呢?實際上,這20多年來我們國內的公司買了國外很多種子,應該說到現在還是大量進口。這推動了中國胡蘿蔔產量成為世界第一,也成為了主要的胡蘿蔔出口國,國內的種植水平也因此快速發展。
隨著現在的胡蘿蔔種植逐漸向規模化的發展,機械化、集約化的程度越來越高,對好的種子依賴度也越來越高。在規模化種植基地,大概90%以上的種子都要用到國外的。
大家可能想,這不也挺好?但這實際上帶來了一個很現實的問題,就是漲價。
這是一卡車30噸的小麥。我們現在的大概價格是每斤1.3-1.4元,這是最高了。也就是一卡車的小麥種子相當於七八萬元。
但是胡蘿蔔種子的價格漲到什麽程度呢?2003年我剛工作的時候,進口的一罐胡蘿蔔種子300克80元,當時已經相當於國內品種的四五倍了。但是到了2006年,這個種子就開始「瘋」了,噌噌噌地往上漲。我2009年買了一罐種子,價格達到了13000元!13000元大約10萬粒,300克不到。能種多少地呢?兩畝半地。
大家可以計算一下這個數,這一卡車的小麥種子,也就相當於6罐胡蘿蔔種子。而且想買還得拿著錢、排著隊,還不能想買多少就買多少,也就是制造出了「饑餓行銷」。高昂的種子價格又帶來了一個很實際的問題,因為你必須跟著它走,碰到行情低迷的時候,老百姓種了就要賠本。所以我們必須要培育自己的東西,沒有自己的品種,我們就可能受制於人,任人宰割。
培育胡蘿蔔品種真不容易
我們做胡蘿蔔育種的時候,也跟其他作物的育種一樣,面臨著資源、技術、人員、經費等問題,當時真的一窮二白。但我們團隊就一個想法,既然面對了,那就要去試試,總得敢於挑戰一下。我們開始做之後,也逐漸體驗到老專家做一輩子想出一個品種的不易。
胡蘿蔔跟其他作物一樣,也有很多的育種難點。我跟大家舉幾個例子,第一個就是胡蘿蔔用的雜交育種技術跟袁隆平院士用的技術差不多,也要雄性不育系。
但是胡蘿蔔有點不同。大家看最左邊和最右邊的圖片,有白色的小點點也就是花藥的叫雄蕊。當變成不育系時,雄蕊就長成葉片了,就是中間綠色那樣,看不到花藥了。帶著花粉的昆蟲在上面爬一爬、走一走,雜交的種子就有了,這樣繁育後代就不需要人工去雄了。但這個結果帶來了什麽呢?你買了好的種子回來,它全部是不育的,產不了花粉,更不用說結籽了。也就是假如這個種子特別好,你想用它也用不了。
第二個難點是什麽呢?就是胡蘿蔔育種周期太長了。一般人可能只知道胡蘿蔔種子長到能收獲胡蘿蔔的過程,我們把這個過程稱為營養生長階段。但我們研究育種還需要得到種子,要讓它結籽,這就要進入下一個階段,叫生殖生長階段。整個迴圈我們稱為一個世代,也就是種子到種子這個過程,就要360天,在北京可能360天還不夠。
這只是它的一個周期,我們還有一個核心工作就是選不育系和父本系。選一個好的雜交種就相當於選它的爸媽。它的爸媽好了,後代才有競爭力,才有市場。這個過程需要多少時間呢?根據我們的經驗,基本上要9代到10代。
所以根據剛才的時間算一算,要純化兩個爸媽就得要花10年的時間進行品種測試,後面還有一系列的商業化工作,加起來基本上就要15-20年。而且是在幸運的情況下才可能會選到。
所以我們選育品種的時候,經常跟人開玩笑,說我們選好品種就像我們的娃從小學開始到大學畢業甚至研究生畢業;但在市場上能不能發揮作用,還是一個問號。
第三個難點是什麽?胡蘿蔔長在土裏,怎麽去評價它就是最大的難點。大家誰能告訴我,看著圖中的胡蘿蔔纓,怎麽知道哪個胡蘿蔔長得好?很難。我一季就要種幾十萬根胡蘿蔔,估計老天爺來了也不知道哪根最好。唯一的方法就是把它挖出來。但挖出來之後,胡蘿蔔就不能再長了。那它是長成了還是沒長成?小的還是大的?這就是一個大問題。
我跟很多朋友說,也跟我的團隊說,我們做這個,一輩子就在練眼光,就看你的眼光準不準。你看準了,我們就有機會;你看不準,估計就沒戲了。
這麽多年實踐下來,我們很多人的眼光都看歪了。為什麽?我做了統計,發現一個商業化成功的品種概率高的也就萬分之一,一般的就是10萬分之一,大田作物可能是100萬分之一。這個基數就在那裏,說明我們很多時候的確看歪了。
當時我琢磨了好久,因為胡蘿蔔一年一代,我研究30多年,種30多茬胡蘿蔔就要退休了。跟國外100年、200年甚至300年的公司比,怎麽去追?
所以基於多年的工作,我們建立了一個1012的胡蘿蔔育種技術評價體系。什麽叫1012的體系呢?10個月在播種,12個月都在收胡蘿蔔、評價胡蘿蔔。這有什麽好處呢?現在,我們基本上天天都在播種,任何時候想收胡蘿蔔就能收,天天都可以去看。
從南到北、從西到東,我們比較遠的基地能到新疆、黑龍江,也能到福建,基本上全國各地都有我們的點。這就給我們帶來了大量準確的數據,隨時都可以對材料進行準確的評價。透過這個體系,至少比以前做評價工作的效率提升了3倍。
可以說,我現在研究10年基本就相當於以前研究30年。雖然我再研究30年是不太可能的,但至少可以給後面的同事鋪個路,這讓我感覺還是有機會跟國外有上百年研究歷史的企業去競爭的。
所以我們團隊這幾年基本上好多時間都花在出差的路上,一年跑20多個省算是正常的。我們不是在地頭就是在實驗室,有的時候還會抱一些胡蘿蔔上飛機。因為胡蘿蔔是比較脆的,一托運容易折。
有一次我抱了幾十公斤的胡蘿蔔上飛機。空姐看到我抱這麽重的東西,就問我這裏面裝的是什麽。我當時跟她說,這裏面裝的是胡蘿蔔,價值好幾百萬呢。她當時很驚訝,有這麽貴嗎?但是對我們來說,抱著這箱胡蘿蔔就像抱著自己的娃,它哪一天成材了,可能就不止幾百萬了。
營養好看和好吃,我們全都要
但是話說回來,怎麽選出一個好品種呢?「好」這個概念仁者見仁、智者見智。我們剛開始做的時候也沒標準,於是就請教了一些專家。專家說,胡蘿蔔有營養,富含β胡蘿蔔素,就可以以這個方向來做。我們聽了也覺得有道理,那就做吧。
我們做了幾年,的確做出一些品種出來,相比常規的品種β胡蘿蔔素要高出四五倍,甚至更高,能達到200毫克/千克,這個含量在蔬菜或者水果裏面都是最高的。
當時我們就信心滿滿地拿去給老百姓試,一試,完了。老百姓說不行,你這個胡蘿蔔長得太醜了,沒法賣。我們聽完心裏拔涼拔涼的,好不容易選出來了,怎麽到市場就不行了呢。
但是回頭一想,種胡蘿蔔的人並不關註胡蘿蔔裏面含多少β胡蘿蔔素,他更多的關註這個胡蘿蔔能不能賣出去、大家要不要的問題。我們回來反思,要把外觀也作為一個很重要的研究方向。
這麽多年我們基本上總結了三個點:第一蔬菜要長得漂亮,像帥小夥;第二產量要高,要有分量;第三個抗性要強,好養。長得漂亮意味著能賣一個好價格,產量高意味著老百姓有收益,抗性強就像咱們自家孩子一樣好養,老百姓好管。
所以說這幾年在市場上,你會發現超市的胡蘿蔔越來越漂亮、越來越好看、個個都一樣,這其實也是國外品種多年的積累。但它還存在著一個很大的短板,就是口感不好。甚至有人跟我說,胡蘿蔔怎麽切都切不動,吃到嘴裏真的很硌牙。
這又帶來一個問題,胡蘿蔔的口感怎麽去改善?這個問題既簡單又很復雜。你要是問我胡蘿蔔口感是由哪些因素控制的,我其實真說不清楚。
▲胡蘿蔔風味營養物質檢測技術平台
(廣東農科院鐘玉娟研究員)
最近一個和我們合作的老師測了胡蘿蔔裏面的營養物質,大概100多種,很費時。我問她測完需要多少時間,她說兩個月。好家夥,地裏種了幾十萬根,測完要兩個月的話,我的胡蘿蔔早都毀掉了。
那怎麽辦?當時我們就想了一個辦法,能不能組成一個評價團隊做這件事呢?於是我們就把團隊裏愛吃胡蘿蔔的、一般般的、還有像我這樣典型的不愛吃的胡蘿蔔的,再加上田間工人,我們就把這個評價團隊拉起來了。我基本上是吃他們剩下的,因為胡蘿蔔的量太多了,一年幾十萬根,吃也吃不過來。
這個評價方式的實際效果非常好,其實這個靈感也來自方智遠先生。我剛才跟大家介紹過了,方先生的甘藍可以說是全球最好吃的。我當時就想了想,我不愛吃胡蘿蔔,而且我周圍好多人都不愛吃胡蘿蔔,我能不能把這作為一個重要的方向來做?我把口感作為一個評價標準堅持了20年,現在感覺效果就來了。
大概在2012年,我們產出了第一個品種「中譽1182」。為什麽起名叫「中譽」?實際上是「終於」的諧音,這個品種像是我的第一個娃產生了,很難,10多年才產生第一個娃。後來我們又重新解讀了這個名字,希望我們中國的種子享譽世界。這個品種實際上也是我跟方先生共同選的.
做了這麽多年,我們的育種之路總算開花了,希望能結果。可惜做起來不是這麽回事,又來問題了:種子繁育跟不上,經銷商想要種子,但我繁育不出來。人家要貨,沒有。這個讓我們很頭疼。
蔬菜種子跟其他作物種子一樣,是一個活物,有周期性。它不像工業產品,比如手機只要有原料,可能幾個星期、甚至一個月用不到就出產品了。但是蔬菜不行,一般的作物需要兩三年,胡蘿蔔要四五年。也就是你看好了這個品種,幸運的話四五年以後才可能上市大批賣種子。
所以我總結出,品種選育跟種子繁育是並列的,它們就像兩條腿。品種選育像你的前腿,走得再快,要是種子繁育這個後腿跟不上,也就「拖後腿」了。我們當時就碰到了這種實際問題。
還有一個問題就是運氣不太好。大概2012-2013年的時候,全國性的黑斑病導致整個市場的品種全部倒下,進口品種也是。我們當時的新品種抗性一般,也倒下了。這時候,國外公司培育出來一個抗性強的品種,一下子就成為了市場的標桿,我們的品種無人問津了。所以我們回來又總結了,要把抗性、產量、外觀融到一體,作為一個綜合的方向。
到了2017年的時候,我們又培育出了一個新的品種「中譽1749」。
這個品種就融合了早熟性,成熟得更早。種地的人都希望種下去之後能更快速地進入市場,而且產量要高,抗性要強。
我們認為這個品種最大的優點,就是它的性價比跟國外品種比起來要好得多。種我們的品種,1畝地大概至少能比種國外種子省六七百元甚至七八百元。它現在已經成為我們自主培育的雜交品種裏推廣面積最大的一個,在規模化種植基地大概占到3%-4%的比例。
可能大家感覺這個比例太少了,但對我們來說是一種肯定,也是對我們方向的一種肯定。對農戶來說也有更多的選擇機會。特別是最近有朋友跟我說,他們跟國外談判就有底氣了。
還有些朋友在中亞或者肯雅試種完後,人家就說要拿我們的品種。雖然我聽不懂哈薩克人說什麽話,但是感覺他們認可了咱們這個東西好,拿人家的才1噸貨,拿我們3噸貨。這就跟我剛工作的時候看到國外的品種一樣。
做了20多年,回頭想一想當時老先生跟我說的話,我感覺老先生太有戰略眼光了。這也是對我們農業人員一個應該有的要求:不是要求明天要出什麽東西,而是你5年、10年甚至20年以後要滿足我們整個產業發展的需求。
顛覆傳統印象的國產胡蘿蔔
除了「中譽1749」,我們最近還做了一個好吃的胡蘿蔔品種「中譽1877」,好吃到什麽程度呢?這是經過上萬人的測試的,不是我說了算的,當然我也認為它好吃。
▲中譽1877
它的優點是口味特別好,甜度9°甚至10°,比傳統的胡蘿蔔提高了50%,尤其適合榨汁。
這是我們2024年做的一個開放日活動,當時準備了400斤胡蘿蔔,2500個小杯子。我們榨了3個小時,全部喝光了。唯一不愛吃的是誰呢?是抱在手裏的很小的小朋友。其他從小到老,基本上沒有人不喜歡的。
除了這個品種,我們還選出了其他彩色的胡蘿蔔。有黃色的「黃譽258」,它跟玉米一樣富含葉黃素。
還有紫色的「紫譽199」,富含花青素。而且我們還能做到內外全紫,不像葡萄只有葡萄皮是紫的,而我們把胡蘿蔔的肉都做成了紫的,花青素含量非常高,能達到3000毫克/千克。未來假如說要用它做加工產品,絕對是非常好的原料。
還有紅色胡蘿蔔「京譽189」,這是四川、重慶人特別愛吃的,還有羊肉泡饃裏面就要加這種胡蘿蔔。它富含番茄紅素,我們也想把它做成汁。
▲2023年普通高等學校招生
全國統一考試(全國甲卷)地理
我們在福建的這個工作成為了高考題的素材,雖然對我沒有用了,但是我們還是很榮幸。所以同學們,如果你們要經過高考這個關,也可以多多關註我們的工作。或許哪一天,我們其他老師的工作就成為題目素材了。
胡蘿蔔是一個非常有營養的蔬菜。國外對它的研究非常多。現在很明確,吃胡蘿蔔對抗癌是有幫助的。
另外,瑞士科學家做的一項最新研究表明,它裏面有一種物質叫聚乙炔醇,能延緩衰老。但這目前僅停留線上蟲和老鼠上,對人體是否有效還沒有報道。但這對我來說是一個很大的啟發,哪一天也可以選一個富含聚乙炔醇的品種,讓在座的各位吃了越來越年輕,這也是我下一步想做的工作。
我們這麽多年,一直在關註胡蘿蔔的消費群體。我做的時候想吃的人很少,這幾年人群也逐漸擴大了,但是愛吃的人並不是很多。我們的初步調查大概表明,愛吃胡蘿蔔的人也就占到5%,我們希望把這個群體變成10%、20%,那我們的工作就更加有意義了。畢竟如果大家不吃胡蘿蔔,胡蘿蔔的這些作用也就發揮不來了。
最後,我還是希望大家可以試一試我們自主培育的品種,榨上一杯胡蘿蔔汁,我想肯定會顛覆你們對胡蘿蔔印象的。
謝謝大家!
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