时下正是品尝荔枝的好季节。那么，荔枝是什么？荔枝从哪里来？荔枝将往哪里去？这“灵魂三问”不知道你是否想过呢？实际上，这3个问题蕴藏着重大的科技使命，也成了科学家重要的研究对象。
国家荔枝龙眼产业技术体系首席科学家、华南农业大学园艺学院院长胡桂兵教授带领团队通过荔枝全基因组测序的方法，经过13年努力，打开了荔枝分子育种的“新大门”。胡桂兵说，和传统育种技术相比，基于分子标记辅助选择的分子育种技术能大大提高育种效率，预计再过5到10年，由分子育种技术带来的荔枝新品种有望问世。
通过分子标记，具有果核小、果肉甜美等性状的荔枝苗可以被选出来。
本期《科技周刊》，我们来到位于华南农业大学的国家瓜果改良中心荔枝分中心，一探荔枝育种的科技最前沿。
▌基因组测序 为荔枝找到千万年前“老祖宗”
胡桂兵告诉记者，从2009年开始，团队前后花了近13年时间，利用最新的基因组测序数据，通过优化基因组组装策略，完成妃子笑荔枝基因组假染色体水平的组装，相关成果曾发表于《自然·遗传学》杂志。
该研究颇具里程碑意义，其中一项重要成果是发现了荔枝的整体演化路径。通过基因数据分析，最早的野生荔枝出现于1010万年前的云南省红河州，并在云南当地自然繁衍驯化出早熟品种荔枝。
胡桂兵进行分子育种研究。
胡桂兵推测，云南荔枝很有可能随着西江和金沙江等河流，来到两广和四川地区，至今，两广和四川泸州地区依然多见野生荔枝。此外，还有荔枝从云南红河州南下到越南繁衍。
在数十万年前，当野生荔枝来到海南岛繁衍后，荔枝就以海南岛为中心，发生又一个独立驯化事件，演变出晚熟的荔枝品种。“大家比较熟悉的妃子笑，属于中熟的自然品种，它是早熟荔枝跟晚熟荔枝的杂交种。”胡桂兵介绍，后续，荔枝还逐渐从珠江三角洲流域扩散到广东东部和福建地区。
“荔枝的演化过程就是以云南为中心向四周扩散，并分别在云南和海南发生了两个独立驯化事件。”胡桂兵告诉记者，“与远古的野生荔枝祖先相比，诸如增城挂绿等现代荔枝品种只能算是‘小辈’——它们都是人工栽培品种，很可能最早不过唐宋年间才出现，而有些品种甚至要到明清时期方才问世。”
▌办个“分子身份证” 是酸是甜一看便知
近几年来，研究团队在搞清楚荔枝“家谱”的同时，通过不断地进行科研攻关，发现了多个和荔枝重要性状紧密连锁的分子标记。
何为分子标记——找出荔枝酸甜高矮等基因
分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。比如，口味有些酸的荔枝和口味不酸的荔枝，二者拥有不同的分子标记。
通过分子标记，具有果核小、果肉甜美等性状的荔枝苗可以被选出来。
胡桂兵说：“我们把酸的荔枝作为一个基因池，把不酸的荔枝作为另一个基因池，对两者都进行基因测序，然后比较它们的不同，这就可以找到决定荔枝酸或不酸的分子标记。”目前，随着基因技术的日新月异，这类全基因组的关联分析算法已相当成熟。“荔枝属于无患子科植物，我们已专门成立了无患子科基因数据库，方便发现荔枝的重要分子标记。”
为何要做分子标记——方便筛选品种优化育种植苗
目前，已被胡桂兵团队找到的荔枝重要性状紧密连锁的分子标记可以决定荔枝核大核小、早熟晚熟、酸或不酸等。“接下来，我们还会针对荔枝矮化、抗病虫害、抗旱等进行分子标记。”
“较矮小的荔枝树不仅方便农民采摘，在单位面积下可以种植更多荔枝，提高亩产。”胡桂兵补充道。
胡桂兵告诉记者，基于对现有荔枝种质资源特异性分子标记的深入研究，团队正在制作荔枝品种的“分子身份证”，“你买的荔枝是桂味还是糯米糍，通过‘分子身份证’一查验就能鉴别出来。”
胡桂兵团队历时15年培育出如鸡蛋一般大小的荔枝新品种“仙桃荔”，肉厚味佳，可与白糖罂等早熟品种同期上市。此外，华南农业大学团队在40多年的时间里，先后培育出荷花大红荔、庙种糯、岭丰糯等19个荔枝新品种。培育过程无不耗时耗力，可见传统育种之不易。
▌分子育种择优培养 破解传统“慢繁”难题
重要性状紧密连锁分子标记开发和应用是荔枝分子育种的基石。胡桂兵说：“相比传统育种方式，分子育种效率更高、针对性更强、成效更大。未来，采用分子育种方法将诞生更多荔枝新品种。”
胡桂兵介绍，荔枝的传统育种方法主要为实生选种和杂交育种，从开始研究到最后出成果，一般要10至20年的时间。
分子育种技术走向成熟后，无论是实生选种还是杂交育种，都可以大大降低试错成本。“以往的育种方式更像是拆‘盲盒’，科研人员只能靠肉眼观察，需要种苗培育到一定程度，我们才能知道它的性状。拥有性状紧密连锁的分子标记后，我们在种苗很小的时候就可以判断荔枝未来的性状。比如，当我们发现荔枝苗的基因组中存在果核大、酸涩等不太好的分子标记，我们就没有必要再去培养、种植它，当发现荔枝苗有很多优异性状的分子标记，我们就可以花大力气保育它，这就实现了荔枝的‘优生优育’。”胡桂兵说。
在国家瓜果改良中心荔枝分中心的实验室内，记者见到多位科研人员正在进行荔枝花药的分离，这些花药经过培养基一段时间的培养后，就会产生愈伤组织，进而诱导出胚性愈伤组织和体细胞胚，产生再生植株，建立荔枝组培再生体系。
▌广州科技支持荔枝产业全链条创新 选育出“清风荔枝”“迟美人”“巨美人”
近年来，广州市科技局以产业急需为导向，累计组织荔枝产业关键技术攻关项目21项，聚焦种业创新、智能装备、保鲜革命、加工升级四大领域，构建“从实验室到田间再到全球市场”的全链条科技支撑体系。经过近两年的联合攻关，已取得显著成效，推动荔枝产业从传统种植向高附加值现代农业转型，助力“百千万工程”落地见效。
种业创新方面，市科技局专项支持胡桂兵教授团队领衔开展的优质晚熟品种选育科研项目，成功选育出三个各具特色的优质荔枝新品种：“清风荔枝”“迟美人”“巨美人”。目前，三大新品种在广州从化、增城等地示范推广1000多亩，有效拉长荔枝供应期2个月以上。初步统计，示范区内荔农增收幅度达30%以上。
智能装备方面，市科技局专项支持由广州市从化华隆果菜保鲜有限公司牵头，华南农业大学王红军教授团队参与开展的丘陵山地智能采摘装备科技攻关，破解高危作业难题。
荔枝保鲜方面，市科技局专项支持由中国科学院华南国家植物园蒋跃明研究员团队领衔和华南理工大学朱志伟教授团队共同参与的保鲜技术及装备研发，破解荔枝采后2小时褐变难题。
目前，广州已在从化、增城布局了12个移动预冷站和8个气调冷链节点/前置仓，构建“从枝头到全球”的品质保障网，实现了荔枝损耗率从25%大幅降至8%以下。2025年预计实现保鲜荔枝出口5000吨，同比增长200%。
加工升级方面，市科技局专项通过支持广东省农科院蚕业与农产品加工研究所吴继军研究员团队，推动“冻眠锁鲜”核心技术创新。解冻后荔枝风味和营养能保持鲜果的80%至90%，保存期长达12个月，实现“全年吃荔”。
此外，广州科研团队还通过产业链延伸，开发荔枝冻干粉、美容产品等10余种高附加值产品，加工产业链增值超5亿元，助力荔农增收。
【大院大所谈创新】
▌垂直大模型+机器人助荔枝巡检采摘
除了荔枝的育种攻关，近年来，随着人工智能和机器人技术的崛起，依托华农精准农业航空团队和人工智能学院等学科力量，华南农业大学在荔枝果园的智慧管理、智慧采摘等方面都取得了不少进展。在从化、增城等地的智慧果园，团队运用人工智能技术赋能果园种管全环节、采用无人机等智能机械化装备代替传统人力，实现“精准管控”“知天而作”“降本提效”的果园发展新模式。
华南农业大学国家精准农业航空中心兰玉彬教授团队与广州健坤网络科技发展有限公司共同研发了荔枝AI大模型——荔知君。该模型是一个面向荔枝种植垂直领域的大语言模型，功能包括荔枝种植AI助手智能问答、智能识别荔枝长势和病虫害情况、提供科学农事指导和建议等。与通用大模型相比，“荔知君”在荔枝种植专业术语理解、荔枝长势和病虫害识别和农技决策建议等任务中，更专业、更深度、更精准，更对症下药，更能解决果农实际生产中遇到的种植管理问题。
此外，华南农业大学还构建了一系列荔枝全物候期AI监测模型，为荔枝种植生产的智慧化管理和无人化作业提供了决策依据。
其中，荔枝全生长期长势形态要素识别模型，平均准确率超过92%；梢量、花穗数量、开花率、坐果率、产量等智能计数的平均准确率超过90%。荔枝果树营养智能检测模型，准确率超过90%。基于历史病虫害数据与气象条件的霜霉病、蝽象等病虫害暴发概率预测模型可提前2~3周预测病虫害，准确率达90%。荔枝产量预估和预测模型，准确率超过85%。
在农事作业上，华农攻关形成了“空—地”协作模式。无人机可完成大面积智能巡园、植保飞防作业、喷洒叶面肥、授粉、吹花等农事，大大减轻劳动强度和人工成本，极大地提高农事作业效率。地面农机可完成除草、施肥、修剪、采收及植保作业，搭载水肥一体化系统，通过智能传感器实时监测土壤墒情，自动配比并精准灌溉，实现节水节肥，提升管理效率，助力果园智能化生产。配备了多光谱相机、激光雷达等先进传感器的地面无人巡检车，穿梭于果树之间，近距离采集枝叶、果实数据，对病虫害和产量进行精准评估，连细微的病虫害斑点都难以遁形。
在从化区农业技术推广中心小坑试验示范基地内，华南农业大学工程学院教授王红军团队还向记者展示了荔枝的智能采摘和运输。果园内，无人机利用激光雷达对果园进行扫描，生成高精度的三维点云地图，准确识别和提取果树的数据，确保果树位置和形状信息的精确性。基于无人机巡检拍摄的荔枝图像，相关算法可判断荔枝是否成熟，从而形成果园空地联动的智能监测和采摘决策。
该果园还模拟人工采收和运送协同作业的需求，开发了采摘机器人和运果机器车，通过算法实现运送机器人配合采摘机器人的采摘作业，共同完成荔枝果串的采摘任务。
文/广州日报新花城记者：武威
图/广州日报新花城记者：李波、莫伟浓
统筹编辑：梁倩薇、嵇沈玲
