現(xiàn)代科學技術(shù)對果樹學的滲透和推動

現(xiàn)代科學技術(shù)對果樹學的滲透和推動本文發(fā)表在<世界農(nóng)業(yè)>雜志2000年第7期,并被<南方農(nóng)村報>2000年9月19日全文轉(zhuǎn)載。朱世江（華南農(nóng)業(yè)大學園藝系）果樹種類繁多，分布地域廣，是當今世界重要的經(jīng)濟作物。許多國家都很重視果樹生產(chǎn)，并對果樹科研大力扶持，制訂相關(guān)優(yōu)惠政策，使全球果樹業(yè)在最近幾十年得到了長足的發(fā)展。特別是現(xiàn)代科學技術(shù)對果樹生產(chǎn)和科研的滲透和影響，更使果樹生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量和效益都得到了全方位的提高?，F(xiàn)代高新科學技術(shù)是在現(xiàn)代生物學、微電子學、高分子科學等取得突破性進展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。農(nóng)業(yè)高新技術(shù)首要是生物技術(shù)，其次是電子技術(shù)和核技術(shù)。一、生物技術(shù)1基因工程在利用基因工程技術(shù)改良作物性狀方面，已經(jīng)獲得了一批抗病毒、抗蟲、抗除草劑以及改變營養(yǎng)成份的轉(zhuǎn)基因植株。這種技術(shù)在番茄上應(yīng)用的成果令人振奮：國內(nèi)外都已成功地用反義基因技術(shù)培育出了極耐貯藏的番茄，這種番茄采收后可置于室溫下二至四個月仍保持綠色，食用前只須用少量乙烯稍作處理即可使其正常成熟。這種基因工程番茄已于1994年在美國上市。相對而言。在利用基因工程技術(shù)改良果樹性狀方面仍有大量工作要作。這是由于果樹是多年生植物，其遺傳背景比較復雜，重要農(nóng)藝性狀常受多基因控制。有價值的基因不易分離，而且離體培養(yǎng)的許多問題尚未完全解決。盡管果樹上還暫時沒有獲得有價值的轉(zhuǎn)基因植株，但有效的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)已經(jīng)建立，標記基因已轉(zhuǎn)移到果樹體內(nèi)并實現(xiàn)表達。如在蘋果、桃、核、葡萄、草莓等果樹的基因轉(zhuǎn)移研究中都取得了很好的進展，為進一步利用基因工程技術(shù)改良果樹品種展露了光明的前景。2組織培養(yǎng)和細胞工程組織培養(yǎng)在果樹工廠化育苗和脫毒苗培育方面已是一項成熟的技術(shù)。如華南農(nóng)業(yè)大學園藝系多年來一直采用組織培養(yǎng)技術(shù)繁育和推廣香蕉優(yōu)良品種，取得了明顯的社會經(jīng)濟效益，“七五”期間，我國建成了葡萄、蘋果、香蕉和柑桔等快速苗木生產(chǎn)線共11條，供應(yīng)試管苗1000萬株。另處，利用組織培養(yǎng)技術(shù)在培育無病毒苗木方面也已取得了豐碩成果。南方地區(qū)香蕉脫毒苗已大面積推廣，北方落葉果樹的脫毒苗也已推廣應(yīng)用。柑桔等果樹的原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)已接近或達到國際先進水平。另外，國內(nèi)外在細胞工程方面均作了大量研究，提供了不少成功的例子。如通過原生質(zhì)體培養(yǎng)和融合,體細胞雜交，花粉培養(yǎng)、胚乳培養(yǎng)等方法已培育出了單倍體、三倍體、四倍體植株。既為果樹性狀的遺傳學特性研究提供了很好的試材，也為進一步培育新品種準備了很好的原始材料。3分子生物學技術(shù)80年代和90年代才發(fā)展起來的PCR、RFLP,RAPD等分子標記方法大大方便了基因水平的操作和分析。不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析，還可用于突變體和重組體的構(gòu)建以及基因表達調(diào)控的研究，基因變態(tài)性分析，雜種優(yōu)勢鑒定、種子純度鑒定、突變體鑒定、遺傳分析和基因圖譜制訂等方面。這些技術(shù)已在蘋果、香蕉、草莓、芒果等果樹的研究中有一定的應(yīng)用，在果樹遺傳育種研究方面表現(xiàn)出了巨大的潛力。二計算機1在果園栽培管理自動化上的應(yīng)用傳統(tǒng)和常規(guī)果園施肥多憑感覺或經(jīng)驗。如今，在美國等西方發(fā)達國家，計算機已在果園施肥中扮演重要角色。計算機依據(jù)土壤分析和葉片分析結(jié)果，結(jié)合果園歷年的產(chǎn)量記錄以及樹體的生長發(fā)育規(guī)律，計算出施肥的最佳配方和最佳時期，真正地作到最大限度地滿足果樹高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)對礦質(zhì)元素的需要。美國的柑桔園大面積產(chǎn)量達4560噸/公頃，而我國柑桔產(chǎn)量平均不足15噸/公頃。差異如此之大，究其原因與施肥的科學性有很大關(guān)系。果樹多為較高大的樹木、及時灌水對生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水果意義重大。傳統(tǒng)和常規(guī)果園由于條件所限，或靠天吃飯，或灌水方法落后(如淹水漫灌)，或灌水時機掌握不當，極大地影響了果實產(chǎn)量和品質(zhì)的提高?，F(xiàn)在，在發(fā)達國家的某些現(xiàn)代化果園中，計算機也在灌水方面發(fā)揮重要作用。將計算機與田間的水分自動監(jiān)測系統(tǒng)相聯(lián)，全天候地對果園土壤水份狀況進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理。一旦發(fā)現(xiàn)果樹需水，立即指示聯(lián)機的滴噴灌設(shè)施給土壤增加水份。當土壤水份指標達到要求后，便立即停止給水，這既能及時滿足果樹生長發(fā)育對水份的需求，又不致造成水資源浪費。在病蟲防治方面，計算機也在現(xiàn)代化大型果園中發(fā)揮著不可替代的作用。比如美國佛羅里達州的柑桔園面積巨大，被稱為“柑桔的海詳”。如果用人工逐株檢查的傳統(tǒng)辦法去調(diào)查果樹病蟲害發(fā)生情況，顯然滿足不了及時噴藥防治的要求。計算機與高空紅外攝影技術(shù)相結(jié)合就很好地解決了這個問題。用專用直升機在一萬米高空對果園進行紅外攝影后，在室內(nèi)用計算機程序?qū)φ掌M行分析處理，并進行模擬顯像，果園的病蟲發(fā)生情況頓時就了如指掌。這種方法對大面積果園及時有效地防治病蟲害，可以起到事半功倍的效果。另處，計算機互相聯(lián)網(wǎng)還可用于普及先進的果樹栽培技術(shù)，推廣優(yōu)良的新品種。2在果實采后處理上的應(yīng)用我國水果種植面積和產(chǎn)量均居世界第一位可出口創(chuàng)匯的水果比例卻很少。這除了果樹良種化程度不高，栽培管理水平低而導致的果實品質(zhì)差以外，采后商品化處理技術(shù)跟不上也是一個重要原因。西方發(fā)達國家的果實采后處理已實理工廠化、產(chǎn)業(yè)化。在不少大型的采后包裝廠都有計算機控制的自動化包裝線.。在這樣的包裝線上，不僅洗果、打蠟、分級、包裝等都實現(xiàn)了自動化，連選果這樣的復雜工序也用電腦程序控制，對著色不好或有病蟲斑的果實，計算機控制的機械臂就會自動將其剔除。在這樣的包裝線上，果實采后處理已相當“簡單”，果實采收后，只須置于包裝線的入口處，不一會就可從終端拿到裝箱整齊，秀色可餐的果實了。三、核技術(shù)在育種上，我國早在70年代就嘗試輻射育種這種新方法了。比如用放射性同位素60Co產(chǎn)生的射線照射果樹種子、枝條等器官，可導致大量基因突變，為選育新品種提供豐富的原始材料?，F(xiàn)在已用這種方法培育出了一些水果品種。值得一提的是，輻射導致的突變性狀盡管較多，但優(yōu)良突變往往很少。而且某些優(yōu)良突變（如無核）又常與劣變（如低產(chǎn)）聯(lián)鎖出現(xiàn)，這為該方法應(yīng)用的有效性設(shè)置了障礙、盡管如此，輻射育種仍是一種值得重視和進一步研究的育種方法。在果樹生理研究中，用放射性同位素示蹤法考察果樹的光合產(chǎn)物的運輸和分配以及礦質(zhì)元素的吸收和利用已經(jīng)是一項成熟的研究技術(shù)了。另處，放射性同位素還常用于研究果樹體同蛋白質(zhì)及核酸的代謝情況，也用于研究蛋白質(zhì)及核酸分子的結(jié)構(gòu)。如用放射性同位素32P標記的DNA分子（稱為放射性控針）與轉(zhuǎn)化植物或被分析個體的總DNA雜交，可以探測到植物是否含有與探針同源的DNA序列。通過放射自顯影可以觀察到與探針DNA互補雜交的片段，并可以測定其分子量的大小。四、發(fā)展前景在短短幾十年中，現(xiàn)代科學技術(shù)，特別是生物技術(shù)，電子計算機技術(shù)及核技術(shù)已對果樹學這一門古老而年青的科學立生了如此廣泛的滲透和巨大的影響。可以預(yù)言，隨著現(xiàn)代高新科學技術(shù)的進一步發(fā)展以及它們與果樹學更加緊密的結(jié)合，到下一世紀，果樹學和果樹將以嶄新的面貌更加得心應(yīng)手地為人類服務(wù)。1果樹栽培方式的革命性變化未來的果樹從種到收的全過程均將實現(xiàn)工廠化和自動化，這將要依賴于電子計算機，新材料、新能源技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，這些技術(shù)將使未來的“人工氣候果園”成為果樹載培的重要方式。在這樣的果園中，不僅果樹產(chǎn)量極高，果實品質(zhì)優(yōu)良，而且成熟期可人為設(shè)計，不受自然氣候限制：夏天可從樹上采摘到剛成熟的各種柑桔品種，冬于可采收荔枝，龍眼、芒果及櫻桃、葡萄等。2水果品種選育的突破隨著生物技術(shù)的進一步完善和應(yīng)用，將使果樹學家能夠根據(jù)人們的需要“設(shè)計制造”全新概念的果樹品種。比如，人們將有可能吃到蘋果般大的櫻桃和葡萄；可以吃到?jīng)]有核的龍眼、荔枝、石榴、枇杷等。身體衰弱可以吃含高蛋白高氨基酸的蘋果、香蕉等，患了感冒可“服用”富含多種維生素和抗生素的梨子，獼猴桃。此外，即使在自然條件下，果樹栽培和分布也可突破原來的地域限制：熱帶水果如龍眼、芒果等可以在北方安家落戶，開花結(jié)果；北方原產(chǎn)的山楂也可在南方種植。參考文獻1、蔣和平，高新技