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破立并举 世界前沿 | 兰思仁教授领衔88038威尼斯兰科研究团队系列报道(三):科技赋能兰花产业跨越发展 让兰香雅韵走进寻常百姓家

破立并举 世界前沿 | 兰思仁教授领衔88038威尼斯兰科研究团队系列报道(三):科技赋能兰花产业跨越发展 让兰香雅韵走进寻常百姓家

发布时间:2025-09-12      作者:

编者按:

兰思仁教授领衔的88038威尼斯兰科研究团队在兰科植物基础理论研究取得了一系列突破,引领中国兰科植物的研究走向了世界前沿;大力推动就地保护、迁地保护和有效回归,创立兰科植物保护生物学理论体系,为生物多样性保护做出了重大贡献;让兰花绚丽多彩走进寻常百姓家,助推美丽中国建设;开发食药用同源系列产品,助推乡村振兴与大健康产业,创立兰花分子生药学理论体系,不断推动世界兰科植物研究走向新的高度。兰科研究团队研究进展分五期刊出,今天刊出第三期,敬请关注。

兰科植物以其奇特的花型、绚丽的色彩、馥郁的芬芳与多样的叶艺,在世界观赏植物中占据重要地位。蝴蝶兰、国兰、兜兰、石斛兰等全球名品是我国花卉产业的核心组成部分,全国观赏兰花年产值从2019年90亿元跨越发展到2024年的300多亿元,成为年宵花卉的主角,有力推动农民增收、助力乡村振兴,同时推进生物多样性保护与国家花卉产业竞争力的提升。其中,“国兰”作为中华文明的精神象征,被誉为“君子之花”,其清雅高洁的意象跨越千年,已成为连接科学探索与文化传承、彰显国家形象与文化自信的柔性载体。

  

国兰

上世纪九十年代,我国观赏兰花产业面临许多突出问题和技术瓶颈:基础研究薄弱,资源本底不清、系统分类混乱、重要观赏性状的分子调控机制不明;育种效率低下,长期存在自交不亲和、结实率低、花期不遇及周期冗长等问题,自主知识产权品种严重不足;生产技术落后,种苗繁育效率低、栽培模式粗放,缺乏标准化与智能化支撑体系,导致高端品种依赖进口,严重制约产业竞争力与可持续发展。

针对这些问题和技术瓶颈,兰思仁教授带领团队持续攻关30余年,在资源保育与系统分类、功能基因挖掘、育种体系创新、高效繁殖栽培及产业化应用等方面实现系统性突破,探索出一条生态保护与产业振兴相互促进的协同发展之路。

资源保育与系统分类
厘清谱系,守护物种基因库

自1993年起,团队深入开展兰科植物种质资源调查与迁地保护,建立起覆盖面广、保存完备的种质资源库,包含兰属、兜兰属和蝴蝶兰属所有的原生种。研究团队聚焦蝴蝶兰属、兰属、石斛属、兜兰属、独蒜兰属、虾脊兰属和指甲兰属等中国特色观赏类群,通过分子系统学研究厘清其系统发育关系,解决多项分类争议,首次揭示网状进化、种间渐渗、印度板块碰撞引发的喜马拉雅山脉隆升、中南半岛地质运动、季风系统与海平面变化是兰科植物物种多样化的关键驱动因子,也是这些类群高度多样性和生境适应的原因所在。团队首次对广义蝴蝶兰属7属共164个分类单元完成系统修订,整合形态与分子证据,建立4亚属6组的新分类系统,为种质资源鉴定、保护与利用奠定坚实基础。

兜兰属的网状进化

编著《世界蝴蝶兰属植物》

基因挖掘与性状解析
揭示机理,从遗传机制到育种实践

团队围绕花型、花色与花香等核心观赏性状,系统解析其遗传调控网络,成功挖掘花器官发育、花色形成、蜡质合成与香气合成等关键基因及分子机制。

在花型研究中,首次证实梅瓣、水仙瓣、奇瓣等经典花型由MADS-box基因异位表达驱动,从分子层面阐明兰花形态多样性形成机理。

在花色研究中,揭示花青素苷与类胡萝卜素合成途径的关键基因及其剂量效应机制,解析了兰花通过花色模拟实现欺骗性传粉的生态策略。

在花期持久性研究中,发现蝴蝶兰花表蜡质层主要成分为长链脂肪酸衍生物,解析2个合成新基因,为延长花期提供重要的遗传资源。

在香气研究方面,破译脂肪酸、萜烯及苯丙素类挥发物的合成路径,并通过解析达尔文兰基因组,揭示其独特醛肟香气物质的趋同进化机制,该成果被誉为“解开经典进化案例之谜”,为分子设计育种奠定了理论基石。

同时,团队首次利用兰花花叶病毒(CymMV)分离株构建病毒诱导的基因沉默载体,突破兰科植物缺乏转化体系和研究基因功能工具的障碍,为定向分子育种提供关键技术手段。团队还构建了可视化分子数据库OrchidBase,成为支撑兰花分子育种与应用研究的核心工具平台。

达尔文兰基因组论文作为封面论文发表

育种体系与种质创新
精准高效,创新成就自主品种

团队构建了涵盖亲本选配、胚拯救、杂种鉴定与性状预测的完整育种体系,并在关键环节实现多项突破性创新。利用“花粉低温保存+杂交”技术突破花期不遇瓶颈,提高蝴蝶兰、石斛等育种效率3倍以上;研发石斛杂交专用处理剂,攻克有性生殖障碍,使结实率高达90%;创制“试管开花+杂交”技术,缩短营养生长期,实现性状早期选择和有效淘汰,将国兰育种周期缩短近50%;创建“染色体倍性调控+育性恢复”精准育种技术体系,突破蝴蝶兰大花与芳香性状聚合生殖障碍,创制系列香花新种质。团队累计培育蝴蝶兰、石斛、兜兰等新品种一百多个,显著提升了我国在高档兰花自主选育领域的核心竞争力。同时,团队牵头组建“国家林草局DUS植物新品种福州测试站”,推动兰科植物新品种测试走向正规化、专业化与国际化。

  兰属试管开花

香花蝴蝶兰育种

繁殖与栽培技术突破
绿色高效,推动产业智能转型

团队持续完善高效繁殖栽培技术研究,成功建立了蝴蝶兰、鹤顶兰、兜兰、石斛兰、卡特兰等40多种兰花的无菌播种与快繁技术体系,有效解决种子萌发难题,实现数十万株新优组培苗规模化生产;研发新型基质与智能模块化栽培系统,集成环境传感与水肥一体化等功能,实现生长发育全过程精准调控;突破蝴蝶兰就地催花技术瓶颈,实现周年开花精准调控;首创秋石斛盆花和鲜切花生产、采收、保鲜及包装技术体系,实现规模化生产,国内市场占有率达85%,有效扭转了对进口的依赖;建立病毒分子检测体系,强化并保障兰花种源与产品品质;研发国兰花期调控技术,精准契合春节市场需求。团队还主持制定多项生产技术规程,全面推动兰花产业在标准化、规模化与智能化方向全面升级。  

银带虾脊兰无菌萌发与种苗繁育

蝴蝶兰就地催花
全产业链融合与效益提升
科技赋能,助力乡村全面振兴 
 

项目成果在全国31个省区推广应用,建立示范基地、培育示范企业,其中包括一批新三板上市企业、国家高新技术企业以及首批获美国带介质出口许可的龙头企业,显著增强了产业自主创新能力。时年实现新增销售额10.83亿元、利税1.26亿元,项目推广面积达6265公顷。辐射带动农户1.3万户,培训人员超过1.2万人次,新增就业岗位2300余个,为农民增收与乡村振兴注入了新动能。在推动产业规模扩大的同时,团队显著提升了我国野生兰科植物的保育能力,构建了“保护促进产业、产业反哺保护”的可持续发展机制,实现了生态与经济效益的协同提升,走出了一条以科技驱动产业链现代化、以创新保障生态安全的兰花产业发展之路。

国兰规模化栽培

国兰规模化栽培

纵观我国兰科植物研究与产业振兴历程,一条以科技自主创新为引擎、文化传承为底蕴、产业提升为目标的发展路径日益清晰。从基础研究的持续突破到产业体系的全面升级,兰科植物已成为连接科学研究与产业应用的重要桥梁。曾经的“空谷幽兰”,如今借助科技之力绽放为“振兴之花”,让兰香雅韵走进寻常百姓家,为美丽中国建设增添独特内涵,为共同富裕与乡村振兴注入了持久动力。