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指北 | 园艺学,到底是干啥的?

指北 | 园艺学,到底是干啥的?

作者: 生信石头 | 来源:发表于2022-09-08 15:23 被阅读0次

    这几天晚上,与新入学的小朋友聊了下,发现绝大多数,对「园艺学」专业几乎完全不了解。我们就说实话吧,对于任何一个专业,除了极少数人外,几乎没有一定明确要学哪个专业,或者明确不学哪个专业。换句话说,既来之,则安之,先看看清楚当前专业到底是干什么,是否有趣?是否感兴趣?是否觉得还可以?再谈喜欢不喜欢云云。
    对所学专业的了解,还是比较重要。我发现我已经单独给至少5个学生重复讲述了一次「我认为的园艺学主要在做什么?」,这样重复下去,不是办法。于是,直接摘抄年初给研究生上课的部分资料,整理成文,希望对新入学的大一新生看看清楚,是走是留,早做决断。

    为什么报「园艺学」

    我已经不止一次说过,我原本是想报的其他两个学校(一本和二本各一个)通讯工程。前者分数不够,没录上。至于现在学校,我按照理解选了农学相关专业,所以第一志愿直接填的「园艺」。说来也巧,小学时我希望有一天有一个自己的「农场」,后来中学就忘了。到了高中后(2006),我觉得「电子通讯」必然要火,所以想着起码做「IT」相关的内容。2009年入学,现在是2022年,看看我现在做的事情,猛然发现,我似乎把小学想做的和高中想做的两个事情,融合到一起,而正在做。说的好听一点,有「交叉学科」的感觉。
    至于为什么选「园艺」,不选「动物」或者「水产」类,或许是因为,相比于后两者,我觉得植物我会更喜欢一点。当然,我认为后者要解剖,感觉我不太想接受。
    我完全相信,甚至我们都很清楚,很多人应该与我类似,选专业,只看名字以及自己的臆想,根本不清楚到底这个专业是干啥的。于是,我觉得完全有必要尽快尽早的告诉小朋友,到底「学了园艺要干啥」?
    下述,基于我个人十来年在园艺学的修学认知,可能片面,但供参考。

    园艺学?园林设计?生命科学?

    首先是区别与「园林设计」,是的,「园艺学」跟「园林设计」有关联,但其实关联不大。「园林设计」重在艺术,重在规划,重在设计;「园艺」,可以理解为「技艺」,重在园艺作物的生产,管理,储藏运输,当然也可以理解为「艺术」,只是这个不是「美学」方面的艺术,而是「造物」方面的艺术。打个比方,「创造一个辣椒味的番茄,是不是可以认为这是一门艺术?」,或者说,「创造出可口服的香蕉-新冠疫苗,是不是可以认为这是一门艺术?」。
    其次是区别于「生物学」或者「生命科学」,这两者偏重机理类研究,往往是生命科学前沿领域;「园艺」则偏重实际应用,研究的多为园艺作物实际产业问题,在实践层面,更接近于国内倡导的乡村振兴工作。

    主要学习对象

    总的来说,「园艺」学的主要研究对象即「果、菜、花、茶」。与之对比,一般是「农学」。「农学」主要关注的是大宗作物,侧重点在于「让大家吃饱」,而「园艺」则关注「提高生活品质」。前者是关键基础,后者是「人民对美好生活的追求」。「农学」主要研究对象一般是水稻、小麦、玉米、土豆、大豆、棉花等等。「园艺」则是「果、菜、花、茶」四大类别。

    果:即水果

    水果,我相信每个人都不陌生。一般不同地域的农学类高校,研究对象完全不同。在广东一般研究是水果,或者专业一点,我们说,「果树」,那么主要是:荔枝、龙眼、柑橘、香蕉、火龙果、葡萄、枇杷、菠萝、芒果、百香果...等等。几乎所有适合在南方栽植的果树。为什么不研究苹果、梨子、杏等等?到底还是跟地域主要产业相关。对于果树,一般研究着色,比如荔枝果实红不红;研究糖分,甜不甜;糖酸比,酸甜适中最为合适;研究成花早花,有些果树童期很长;或者我们研究一下如何控制开花时间,让一片果园都统一时间开花结果,这样方便采收;或者让部分果树早开花或者晚开花,错开水果上市高峰期,让更多人在不同时间享用果实。等等,我想,能做的事情有很多。

    菜:即蔬菜

    蔬菜,我们更是清楚。逻辑上,在国内,我们可能三五天不吃水果,但基本每一顿饭还是会吃一些蔬菜。简单列举:生菜、油麦菜、胡萝卜、辣椒、黄瓜、茄子、丝瓜等等。或许我们可以研究研究,生菜衰老问题?要知道如果能减缓叶片衰老过程,那么生菜就可以一直保持营养和口感,这样不会造成市场上储运浪费;我们看看怎么鼓捣出很辣的辣椒,不辣的辣椒,又香又辣的辣椒,或者甚至不香不辣但是肉多的甜椒...等等

    花:即花卉

    对于花卉,我了解不多。或许会包括非洲菊、姜花、观赏凤梨等等。花卉,逻辑上已经超过了「吃」的范畴。总的来说,我觉得「爱花」的人,或许已经在追求「精神层面」的享受。至于花卉主要研究什么,我想香气是一个重点。要知道,香到极致即为臭,如何控制好香气,这是一个问题。但是又有一些完全没有香气。对于花卉,花瓣纹路也是一个不错的研究对象,不同纹路的花瓣对应不同审美偏好。从这个角度来说,似乎花卉研究,更接近于「艺术」的概念。

    茶:即茶

    茶,相对于水果,蔬菜和花卉。茶的不同之处,或许还在于他往往需要进一步加工,比如炒茶。相比于前三者,我觉得茶学方面的研究,可能更多与代谢产物,如挥发物,茶的气味云云,更多与生物化学方面相关。对于「茶」,说实话,我个人了解不多。但或许可以这么去理解,茶或许是国内第一大饮品,对标的是其他国家的咖啡或者其他?

    主要学习方向

    育种

    「种」,理解为材料的遗传物质,或者更片面一些,我们就说材料的DNA或者基因组。遗传物质几乎决定了材料的极限,或者材料的各个生物学特性。相邻而植的两棵不同品种的荔枝树,可能一棵硕果累累,可以享用;另一棵才准备开花。造成这一区别,在于他们的「基因」不同。「园艺」主要做的事情之一,即育种,选育得到「性状满足需要」的材料。比如,我们希望选育又红又甜又无核又大又晚熟的荔枝。更或者,我们日常见到香蕉。生产上香蕉会遭受到「香蕉枯萎病」的胁迫。一个香蕉果园一旦发现枯萎病,严重起来,一整片果园30年不能种香蕉。同时,这个枯萎病的传播性极强(PS:不会传染人...别搞错)。栽培香蕉几乎是没有对枯萎病免疫的,但野生香蕉,于是,我们可以想办法,怎么去把两者融合起来,得到一个抗枯萎病的香蕉。当然,我们也还有其他很多手段,包括辐射诱变,或者基因编辑的手段,去直接创造抗枯萎病香蕉,等等。
    总体上,「育种」就是「解决根基问题」。

    栽培生理(含病虫害防治)

    有了好的「种质」,好的材料,种到地里,那么是园艺作物生产的开始。首先是如何栽植?何时施肥?如何判断水分?判断花期。比如荔枝生产上,可以使用环割环剥等手段提高产量以及荔枝果实品质。使用套袋技术,可以确保果实着实,减少病虫害。通过夜晚补光,可以驱虫,降低虫害。菠萝生产上,时机合适,就可以喷洒乙烯利,让成片成片的菠萝同步开花,方便后续批量管理和采收,等等等等。解决生产实践过程中的问题,一般就是栽培生理方面主要工作。

    采后储运

    果蔬生产完毕,下一步就是如何从产地到餐桌。这个时间可长可短。无论长短,其中不仅涉及到运输时间,还包括货架时间等等。如果不做任何处理,我们在地里把菜心一收割,放到次日基本脱水,只能扔掉。适当的气调包装,可以解决这一问题。放三五天,仍然有商品价值(和营养价值)。究其根本,解决的是一个叶片衰老延缓的问题。当然,采后储运方面关注的问题还有很多。

    主要学习策略

    大田或温室

    解决不同问题,会采用不同方法。最常见的即为「大田实验」。简单来说,我们直接到生产基地,也就是土地上开展工作。如何规划,如何栽植材料,灌水施肥等等。当然,此处必须提及「设施园艺」。有时候,很多问题可以有很直接的解决办法。我们人工给园艺植物创造一个生长环境,这样就可以在北方种火龙果,在南方种蓝莓。最直接的,通过「设施」布置的方法,解决了一个鲜果运输的问题,当然,其实很多时候,还解决了一些病虫管理的问题。
    至于铺开来讲,现在的「阳台园艺」和「屋顶园艺」可以认为是极低配版本的设施园艺。至于高级版本,或许是无人农场,或者自动化生产。我觉得未来可期。

    细胞与器官

    植物到底还是各类细胞组成器官,组成植株。很多时候,从表面来看两个材料并无区别,但他们的抗旱耐寒能力完全不同,如果从显微镜下去看,就会发现,可能他们气孔大小不同,密度不同。而我们知道,大多数生物是二倍体。在园艺作物上,有不少多倍体,如三倍体香蕉,三倍体西瓜,一般他们的果实会大一些。为什么会大一些,这个可能是细胞多了,也可能是单个细胞大了。我们可以从这个层面去理解这些植物,去理解这个事情。
    或者极客一点,我们可以把两个不同品种的菠萝细胞,通过电激的方式,让两个不同品种菠萝的细胞融合,创造是一个新的菠萝种质,甚至是一个新的物种。这个材料表现会如何? 是一个有趣的事情。

    分子生物学

    基因决定了性状。分子生物学水平关注的就是「基因」层面的信息。目前来说,我们已经基本具备了直接改造植物基因,定向创制新种质的可能。打个比方,比如病毒主要是通过进入植物体内,识别靶向基因的序列,然后切割这个序列,进而致病。那么我肯就可以直接改变他识别的这段序列,从而导致病毒无法靶向这个基因,也就无法切割,那么植株就对这个病毒免疫了。所以,逻辑上就很简单。我们理清楚基因的功能,背后的机理,自下而上解决一些表面上看到的病害问题。

    生物信息学(新增)

    园艺植物,少则20000+个基因,多个100000+个基因,只有厘清这些基因的具体功能,才能更好指导我们开展性状调配工作。一个材料的基因组一般在100Mb以上,搞的甚至有100Gb,每一个DNA片段,都可能控制了这个材料某个性状的表现。如果高效地从比如100000000000bp的基因组里面找到控制果实大小的10000bp序列,这是一个大问题。
    当然,如果扩大一些点来,果园种了10000棵香蕉,如果我们一棵一棵去查看是否需要补水补肥,或者是否得病,这也耗时耗力,如果通过快速的数据采集(如无人机)的方式,辅以自动化图像识别,然后输出报表信息,这本身也是一个不错的学习方向。

    小结

    整体上,我暂时能想到的也就这么多。本来说趁着休息写一下,结果一个中午就没了。到底,我觉得,无论如何,把成绩搞好,不要挂科,至于后面如何,那是后面的事情。

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