【大国粮策】会“调温”会“抗逆”，科技让草原粮变“机灵”

牧草，作为畜牧业的“粮食”，其产量与适应性直接关系到肉蛋白的稳定供应和草原生态的平衡。中国科学院院士杨维才长期深耕植物生殖发育与遗传学研究，在他看来，破解种草难题的关键，在于深入探索牧草的生殖特性，借助分子生物学、合成生物学等技术，让牧草从“被动适应”环境转变为“主动应对”变化，最终实现产量提升与生态适配的双重目标。

牧草的“生殖困境”：种子少、传粉难

“所有生物，繁殖和传宗接代是首要任务。”这是杨维才对生物生存规律的总结。然而，草原上的牧草，却面临着一系列与生殖相关的先天难题。

以常见的苜蓿为例，杨维才指出，如今草原上种植的苜蓿多为多倍体，它们在生殖方面存在一个突出问题——种子数量极少。这源于其独特的生殖特性：一方面，苜蓿存在“自交不亲和”现象，必须依赖“异交”（不同植株间的授粉）才能繁殖；另一方面，它们的花结构特殊，无法像水稻、玉米那样借助风力传粉，只能依赖昆虫，这大大限制了授粉效率，导致种子产量偏低。

更特殊的是，牧草的生殖生长与生物量积累存在“此消彼长”的关系。如果让苜蓿不结种子、只进行营养生长，它的生物量会显著增加。”因此，如何平衡生殖生长与营养生长，如何克服自交不亲和以提高种子产量，成为牧草育种中亟待解决的核心问题，而分子生物学与遗传学技术，正是破解这些难题的关键工具。

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草业“工具箱”：科技助力牧草生长改良

面对这些生殖困境，现代科技正为草业育种注入新的活力，而解决牧草生殖难题，离不开分子生物学技术的深度介入。

一些实践已初见成效。比如苜蓿，已经基本解决了栽培品种的遗传转化问题，“中苜三”等品种已实现大面积推广。这背后是一系列技术手段的协同应用。

杨维才院士介绍，基因组测序技术为牧草绘制出精准的“基因图谱”，在此基础上，基因编辑、遗传转化等技术成为改良牧草的“利器”。通过基因测序，科研人员能清晰掌握牧草的基因组信息，进而识别出可操作的调控元件，以此提高牧草的产量、抗性和营养吸收利用效率。

更具前瞻性的探索也在同步推进。科研人员正尝试利用合成生物学技术，让牛羊食用的牧草更健康、更有营养，从而改善肉品品质。此外，土壤微生物研究也是一片待开拓的领域，深入挖掘微生物与牧草的互作关系，或许能为牧草生长与土壤改良找到新的突破口。

值得关注的是，豆科植物能通过根瘤将空气中的氮固定下来供自身利用，这是一种绿色环保的养分获取方式。杨维才院士表示，大面积推广豆科牧草，不仅能增加土壤有机质、改善土壤结构，还能通过根系松土、减少裸露地表，有效遏制草原沙化。

应对气候变化：让牧草拥有“主动适应”的智慧

全球气候变化与极端天气频发，给草原生态系统带来了严峻考验。如何让牧草在多变的环境中保持稳定的生命力和生产力？培育“智能品种”成为重要方向。杨维才希望未来培育出的牧草品种能主动适应环境变化：温度升高时，自动启动耐高温机制保护自身；温度降低时，关闭多余的保护系统，将能量更多用于生长，从而提高产量。

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实现这一目标，需要宏观与微观研究的紧密结合。宏观层面，智慧农业可通过遥感无人机等技术，精准获取草原的宏观参数；微观层面，则需破解牧草应对环境变化的基因调控网络。杨维才强调，只有找到关键的调控因子或调控网络，才能构建出这样的智能化品种。
自然界的“基因宝库”也为育种提供了重要支撑。野生牧草资源中，蕴藏着大量应对不同气候变化、具有抗冷抗热等特性的优良基因，科研人员需要系统梳理这些野生资源，挖掘其优良基因，让栽培品种具备更强的环境韧性。
而牧草生殖过程对气候的高度敏感性，更凸显了相关研究的迫切性。如同水稻开花时温度不能低于18℃，否则花粉无法正常开裂、受精受阻一样，牧草的授粉受精等环节也对温度十分敏感。在气候变化难以预测的背景下，解析这些机制成为保障草地生产力的关键。
杨维才认为，由于气候变化的不确定性，科学家需提前布局，前瞻性地开展研究，培育能应对各种潜在变化的品种，这是未来草业研究的重点方向。

科学审核：杨维才 中国科学院院士
编辑整理：李欣哲 武玥彤 张梓煜（实习）