牛枝子品种审定证书
腾格里沙漠，南越长城，东抵贺兰山，西至雅布赖山。在这里，顽强生长着一种豆科乡土草———牛枝子。
2003年，兰州大学草地农业科技学院在内蒙古阿拉善盟执行国家自然科学基金重点项目的过程中，发现豆科牛枝子作为少有的优良牧草，在年降水量为100mm的荒漠草原生长良好，由此对这一品种开展驯化选育。
2023年8月底，《中华人民共和国农业农村部公告第703号》公布了2023年全国草品种审定委员会审定通过草品种目录。历经20年，由兰州大学草地农业科技学院、草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室张吉宇教授主持选育的“腾格里”牛枝子新品种名列其中。
牛枝子原生境
20年精选新品种
研究我国丰富的乡土草资源，发现其优异特性，挖掘其特异基因，创造新的种质，或者改良现有的品种，是长期、艰巨而又重要的任务。在国际上，乡土草的研究也是最近二三十年以来重要的研究领域之一。在此背景下，兰州大学草地农业科技学院张吉宇教授在南志标院士和王彦荣教授的指导下将目光放在了乡土草的研究上。
王彦荣教授（左二）、张吉宇教授（左一）指导种子生产
2003年，王彦荣教授带领的草类植物育种与种子学团队在阿拉善盟等地做实地的乡土草植被调查和生态修复研究。正是在这个时候，他们注意到了耐旱性强，有应用潜力的乡土草———牛枝子。
品种的选育是一个漫长的过程。兰州大学团队收集到野生牛枝子种质资源后，在内蒙古阿拉善盟建立了牛枝子原始材料圃，并通过观察从503个单株中筛选出40个优良单株作为原始群体。
“每次野外调研都很辛苦，在围栏禁牧的荒漠草原上只能徒步行走，早上七点出发基本晚上八点才能回来，但这一工作也是最重要的，如果采集的种质不具代表性，那之后的一切工作都没有意义。”团队成员、草地农业科技学院博士后闫启回忆说。
以适宜栽培和产量性状为选育目标，2003年至2012年，张吉宇教授团队在阿拉善盟和甘肃省榆中县对野生牛枝子进行了多年的栽培驯化，筛选出了性状稳定、叶量丰富和生产性能良好的新品系，定名为“腾格里”牛枝子。
经过悉心培育，筛选出来的优良品系的种子不能马上推广，还需经过严密的测试。“腾格里”牛枝子这一新品种在经过2013至2016品种比较试验、2019至2022年生产试验及区域试验等一系列观测实验后，于2023年送至国家审定。这个过程中，科研团队还要解决种子生产困难、收获技术、抗旱性与植物生物量等一系列生产技术和生物学基础问题，把它的产量与生产性能发挥到最大。
团队实验与观测数据显示，驯化选育后的“腾格里”牛枝子的生产性能与适应性较原始群体有很大提升，“出苗率从65.5%提升至87.2%，越冬率高达100%，每公顷种子产量由330.7kg提升至540.7kg，相较于其他豆科牧草品种也显示出了强大的适应性与优越性。”张吉宇说。
强旱生+生态修复
2016年，由兰州大学团队培育的“腾格里”无芒隐子草凭借极强的抗旱、耐寒和耐瘠薄等特性通过了全国草品种审定委员会审定登记，成为兰大“腾格里”系列首个野生栽培品种。而“腾格里”牛枝子的生长特性与生态修复功能与之不同却又相辅相成。
牛枝子为豆科胡枝子属多年生强旱生乡土草，我国特有种，广泛分布于西北地区的荒漠草原，草原带的沙质地、砾质地、丘陵地、石质山坡及山麓地带。在荒漠草原地区它是放牧家畜的优质蛋白饲草来源；在生态环境中，豆科植物能够改善土壤和防止水土流失，对保护生物多样性和生态平衡具有重要作用。
张吉宇介绍，牛枝子非常耐旱，在年均降水量只有150毫米的地区便可以生存，根系很发达且为匍匐式生长，成年之后冠幅可达2米平铺于地面，上下结合在沙地可以起到非常好的固沙作用。
在物种栽培驯化以后，团队还有大量的工作需要开展，首先要关注的便是种子生产技术。团队博士研究生陈利军瞄准种子扩繁与收获技术等难题，利用团队在张掖市甘州区等地建立的51亩种子生产基地，开展水肥一体化试验与生产收获技术开发等工作，探究种子生产的最佳条件组合。目前，基地种子产量一亩能达到35公斤，年产种子量约为2000公斤，种子储备量约3000公斤，为之后的项目推广打下了良好基础。
新品种生产面临的另一难题是硬实，即坚硬的表皮使种子没办法获得水分，不能萌发，会长期进入休眠状态。种子硬实是乡土草种适应干旱等不利环境因素进化出的重要适应性机制之一，但在实际种子生产中却必须破除种子硬实。早在牛枝子驯化选育初期，王彦荣教授团队另一位从事草类植物种子生态学的胡小文教授就针对牛枝子硬实破除开展了相关试验。2021年，团队硕士研究生马鹏程研发了一款“类球状种子处理装置”，实现了牛枝子种子硬实的高效机械破除，目前已获得国家发明专利。
而在解决种子生产问题之后，团队则着眼于实际的生态修复应用研究。科研团队在研究期间建立了“腾格里”牛枝子与“腾格里”无芒隐子草组合的“豆禾”混播技术体系，二者按种子量1:2的配比异行条播种植，修复效率相比单播能够提高21%，可在达到最佳修复效率的同时也使生态修复系统更稳定。
在培育“腾格里”牛枝子这一新品种后，团队还在研究中尝试挖掘牛枝子的优异抗旱基因。牛枝子是豆科胡枝子属植物仅有的2个四倍体种之一，相比于普遍的二倍体在进化过程中相当于有了“加倍”的效果，同时在干旱条件下，牛枝子根系比别的物种更为发达，这可能是决定它在沙漠里存活的一个最主要的原因。
国审后的展望
兰州大学任继周院士将草地农业生态系统分为前植物生产层、植物生产层、动物生产层、后生物生产层，而优良品种的培育是整个生态系统的物质基础。
在前植物生产层，景观、生态建设需要种子的助推，“腾格里”牛枝子作为全国首个通过国家审定的牛枝子品种，应用场景十分广泛。
2023年，科研团队依托“腾格里牛枝子”新品种在兰州中川机场开展生态复绿提质技术转让项目。“我们已经在兰州市中川机场的T3航站楼种植了3亩试验田，希望后续能在机场生态复绿方面发挥更大作用。”张吉宇说。
我国是一个草业大国，草原总面积达392.8万平方公里，约占全球草原面积的12%，草原面积位居世界第一，但草原沙化、盐渍化严重的问题迫在眉睫。数据显示，我国草原退化面积已经达到了90%以上，其中严重退化面积大约在50%以上；另外西北地区降雨稀少且蒸发量大，植被覆盖稀疏，致使水土流失严重。
而缺乏适应西部严酷自然条件、可用于退化生态系统恢复重建的草类植物品种是导致这种现状的原因之一。
2022年，依托兰州大学建设的草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室获批，实验室聚焦草种创新与新品种培育的“卡脖子”技术，围绕“种质→品种→种子生产→应用”任务链，着力在草地生物种质资源挖掘与抗逆机制等4个研究方向进行攻关。
“腾格里”牛枝子作为全国重点实验室团队驯化选育的优质牧草与少见的强旱生豆科植物，更可以兼顾生态修复与生态系统构建的两大功能。目前团队已经建立了利用“腾格里”牛枝子与“腾格里”无芒隐子草组合的“豆禾”混播技术体系，未来将围绕“腾格里”牛枝子试验更多不同的群组组合，提升修复效率。
目前，该品种及相关技术体系已经在荒漠生态修复、内蒙古乌海矿山修复、祁连山生态修复项目中推广利用，展现了良好的抗逆性和广阔的推广空间，并获得相关成果转化2项。下一步，团队将在国土绿化、防沙治沙、“三北”工程建设中推广新品种及相关技术体系，服务国家战略，为筑牢我国生态安全屏障贡献更多力量。
牛枝子种质采集
责任编辑：车丹清