中国农大李天忠教授：我这30年，作苹果之“媒妁”，解决苹果“婚亲大事”

总结我近30年的研究成果，就是作苹果之“媒妁”，解决苹果“婚亲大事”（授粉结实）。

李天忠

中国农业大学教授

苹果是我国最大的落叶果树，目前种植面积约3100 万亩（1 亩≈666.7m²，后文同），总产量超4000 万t，面积和产量占据世界苹果产业的半壁江山，在乡村振兴和生态文明建设中具有举足轻重的地位。然而，面对新时代国家现代化发展目标，苹果产业已进入转型升级的关键时期，这既给苹果产业发展提供了难得的机遇，也给苹果产业发展带来了巨大的挑战。

▲ 苹果花芽和花的结构

苹果轻简化生产是新时代苹果产业转型升级的重要方面之一，苹果授粉又是其轻简化生产需要解决的重要生产环节。众所周知，苹果雌蕊、雄蕊悉数共存于同花之中且相毗邻，但绝大多数苹果栽培品种同朵花或同品种间授粉不会结实，这种现象被称为自花不结实（即自交不亲和性）。因此，苹果园只栽培同一品种就会出现“只观繁花艳，难见果实丰”的现象，必须合理配置授粉品种，并依靠野生/饲养访花昆虫或人工辅助授粉等繁缛手段，才能获得稳定的产量和品质。然而，苹果在开花时期，常遇低温、大风扬沙、干旱、阴雨和环境污染等不良条件，昆虫居巢不出，甚至种群削减灭迹，难以行使传粉职责，制约授粉效率；而人工授粉又限于劳动力成本高、用工时间长、耗费花粉多、授粉效率低等因素，使得生产成本飙升、利润降低。随着我国农业现代化发展和苹果产业向优质、高效和轻简化的逐步迈进，苹果自花授粉不结实造成的产业壁垒逐渐凸显，每年授粉相关人力物力成本和低质量果品损失高达近200 亿元。因此，深入系统地解析苹果自花结实机制、加快培育高产优质多抗自花结实苹果品种是苹果科研与产业中的紧迫任务。

▲ 苹果自花不结实S基因座

▲ 苹果自花授粉花粉-花柱识别网络

李天忠教授自20 世纪90 年代中期东渡日本学习期间开始从事苹果授粉受精的研究，从此“实现苹果自花能结实”的念想便一发不可收拾。近30 年始终坚持理论与实践相结合的研究理念，从苹果自花结实性机制研究入手，基本阐明了苹果自花结实性的基因调控网络及花粉与花柱间相互识别的机制，建立了苹果S 基因型和自花结实性鉴定与评价技术体系；创制和培育出了苹果自花结实性优异种质和新品种，实现了一个果园只栽种一个品种，自花授粉即可结实的规模化生产模式；探索了自花授粉苹果果实品质保障技术，从生物学角度降低劳动成本和生产风险，实现苹果生产轻简化。

▲ 苹果田间授粉鉴定S 基因型示意图

李天忠教授自20 世纪90 年代以来一直致力于苹果自花结实性研究，在这一世界鲜有研究的领域中，他从苹果授粉受精的细胞与孢粉学研究入手，建立起了苹果自花结实性研究方法和评价体系，逐步深入到自交不亲和性分子机制，进而创立苹果自交系，开展苹果/梨远缘杂交等育种工作，创制了苹果自花结实的新种质，培育出了具有较强自花结实能力的品种，朝着产业化迈出了可喜的步伐。

邓秀新

中国工程院院士

华中农业大学教授

2023 年9 月12 日

▲ 苹果自花结实种质创新与新品种选育

《苹果自花结实性理论与实践》（李天忠著. 北京：科学出版社，2024.6）是一本集作者及其团队近30 年研究成果的学术著作，试图告诉人们在苹果自花结实性方面 “已经知道了什么”、“取得了哪些进展”、“如何产业化应用”与“未来发展趋势”。撰写此书之目的，是想让从事此类研究的工作者了解苹果自花结实性的最新前沿进展、新思考和新视角，以便更系统、生动和深入地理解苹果自花结实性机制和产业化应用前景，助力苹果产业高质量现代化发展。

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《苹果自花结实性理论与实践》的面世，凝聚了诸多学子多年刮摩淬励、深稽博考的智识成果，是团队智慧的精粹。全书以苹果自花结实性基础理论与生产实践为主旨，共设七章。开篇是对苹果自花结实性理论研究与实践应用历程的回顾总结，以及对未来发展趋势的展望；随后在第二章阐述了苹果雌雄性分化发育、开花传粉、授粉受精、种子发育和果实形成的全过程；第三章将视角深入到微观分子世界，总结了本实验室在花粉-花柱自花结实性识别的遗传机制、识别因子和调控网络等方面的系统理论研究成果；第四章又将苹果自花结实遗传机制有机联系到授粉结实的宏观性状，明确了S 基因型和授粉结实的决定性关系，并将这一发现转化为系统的技术体系广泛应用于苹果生产当中；最后三章则是从自花结实性资源评价和变异遗传规律出发，到苹果自花结实种质的高效选育体系系统创新与育种应用，最终到苹果自花结实且综合性状优良品种的产业化大范围应用。

李天忠教授投身于苹果自花结实性研究已近30 年，其研究从苹果自花结实性资源发掘、机制解析、育种选种技术创新，到自花结实优良品种选育及配套栽培技术研发等方面，建立了自花结实苹果“资源-机制-技术-品种-应用”的系统理论研究与实践应用体系。《苹果自花结实性理论与实践》一书从构思到编纂成形耗时五年有余，是李天忠教授团队一线研究成果的精彩总结，囊括了其团队在苹果自花结实领域的最新前沿进展，以及产业新思考和新视野。该书融合了当今苹果自花结实、种质创新与生产应用的最新进展，对引领、带动我国果树育种研究与产业现代化发展、做优高品质生活“果盘子”具有重要意义。

张绍铃

中国工程院院士

南京农业大学教授

2023 年11 月25 日

本书通过通俗易懂的语言阐述科学问题，力求做到内容全面、完整、新颖，同时加强了实践技能的论述，不但适用于科研工作者，同时也适用于果农、技术人员及大中专院校相关专业师生参阅。

《苹果自花结实性理论与实践》系统总结了作者近30 年来在苹果自花结实性研究与应用中取得的成果，系统梳理了苹果自花结实性研究中的重要科学问题和产业应用前景，充分体现了作者在该领域的系统性思考和前瞻性思维，集中展现了我国优秀果树科研工作者的理论创新能力与技术研发水平。该书可作为相关专业科研工作者及研究生的参考用书，读者从中能够了解作者近30 年来在苹果自花结实性领域的整体研究思路与研究脉络，学习科学思维方式和研究方法，提高科研与实践能力，对青年一代的果树科研工作者开展研究工作有极高的指导价值。

束怀瑞

中国工程院院士

山东农业大学教授

2023 年9 月8 日

本文摘编自《苹果自花结实性理论与实践》（李天忠著. 北京：科学出版社，2024.6）一书“前言”“序一”“序二”“序三”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-077569-6

责任编辑：李秀伟 刘晓静

本书以苹果自花结实性基础理论与生产实践为主旨，重点介绍了苹果自花授粉结实性理论研究与实践应用历程；系统介绍了苹果雌雄性分化发育、开花传粉、授粉受精、种子发育和果实形成的全过程；从遗传学和分子生物学角度系统阐释了苹果自花和异花授粉中花柱和花粉相互识别的机制；最后，介绍了自花结实性的精准鉴定和评价技术，以及苹果自花结实种质的创制和高效育种体系的建立等。

本书适合作为高等院校和科研院所从事果树栽培、育种等研究人员，以及果树行业相关技术人员的参考书，也可作为高等院校果树学相关专业研究生的教学参考书。

（本文编辑：刘四旦）

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