研究毛茛目与百合目花卉栽培的新成果
（一）探索毛茛目花卉栽培的新信息
1．研究毛茛目芍药科花卉栽培的新进展
首次破译“花中之王”牡丹的基因组。2017年9月26日，新华社报道，洛阳农林科学院与深圳华大基因农业控股有限公司，共同召开新闻发布会宣布，中国科学家在世界上首次成功破译牡丹基因组。研究和应用牡丹基因组成果，可实现牡丹科研上的根源性创新、解决牡丹育种周期长且效率低等技术难题，将会大大促进牡丹产业的发展。
研究人员介绍，牡丹基因组的破译，在国际植物基因组研究上，填补了芍药科植物基因组的空白，在牡丹研究方面具有里程碑意义。此次破译取得三项世界领先成果：
首次完成牡丹基因组精细图的绘制，使“数字化牡丹”精彩呈现。完成牡丹基因组组装大小12.25Gb，拼接片段重叠群N50为128Kb，基因组完整度98％，双端比对率98.8％，锚定染色体85％的基因组精细图谱，实现了超大基因组三代测序技术的完美组装。
首次注释65898个牡丹基因，使“定制化牡丹”成为可能。获取包含牡丹花形、花色控制基因及与牡丹籽油合成相关的基因，为精准化牡丹分子育种提供了技术支撑。
首次构建牡丹基因组及表型数据库，使“信息化牡丹”触手可及。依托研究成果建成牡丹基因组数据库，涵盖1000余份牡丹品种资源，从基因视野对牡丹进行分类、甄别，实现大数据查询应用。
研究人员表示，基于此项研究成果，可以更加科学地做好牡丹品种资源的溯源、保护工作，可以实现牡丹精准定向分子育种，可以加快牡丹产业化发展。
据了解，牡丹基因组极其复杂，达12.5Gb，约是人类基因组的4.5倍。2014年12月，洛阳市政府、深圳华大基因签署协议，共同开展洛阳牡丹基因组学研究。双方经过近三年的协作攻关，动用包括国家银河超算在内的各种科研资源，应用全球最先进的第三代测序技术，在世界上首次破译牡丹基因组。
2．研究毛茛目莲科花卉栽培的新进展
⑴历经两年迎来圆明园古莲盛开。2019年7月9日，《中国科学报》报道，中科院植物研究所高级实验师张会金等组成的研究小组，近日，把圆明园考古发掘所得11颗古莲种子中的6颗培育成活，它们已在圆明园荷花基地开花，可满足现代人的好奇。
这11颗古莲子，是2017年在圆明园静香池考古工作中发掘出来的，其中有3颗用于碳14测年。其余的8颗中有6颗，经过科学家们两年的悉心培育，最终“复活”。
古莲种子中培育而来的莲花与今天的莲花并无不同，古莲种子能在地下存活百年以上，其结构功不可没。它的外表皮具有一层既厚又致密的栅栏组织，使种子内部不易受外界腐蚀。同时，莲子长埋于地下，不受空气干扰、温度恒定，便于长期保存。此外，莲子中含有的抗坏血酸和谷胱甘肽等化合物比其他植物高若干倍，这类化合物的存在也是莲子长寿并保持萌发力的重要原因。
不过，由于深埋地下日久，古莲子外壳硬化，个体也比现代杂交莲子小，普遍有发芽难的问题；一些莲子在埋藏过程中内部结构遭遇断裂、破损，这次就有两颗莲子由于内部破损而不幸夭折。为唤醒这批古莲种子，研究人员运用专业手段，先在实验室为种子破壳，再在室外盆栽培育，待2018年秋季落叶后放至温室过冬，至2019年4月转移到圆明园荷花基地。
⑵培育出五个获得国际认证的荷花新品种。2019年11月27日，新华社报道，中科院武汉植物园研究人员杨美、刘艳玲等人培育的5个荷花新品种，近日通过国际睡莲及水景园艺协会认证，并获得该协会授予的认证证书。这5个荷花新品种，分别是：绛芙蕖、秋牡丹、早白雪、武植子莲1号、武植子莲2号。
据悉，国际睡莲及水景园艺协会是国际莲属植物新品种登录的权威认证机构，获得这一机构认证，意味着这些荷花新品种得到了国际认可。中科院武汉植物园相关负责人说，自2015年开始国际登录认证荷花新品种以来，中科院武汉植物园迄今已有14个荷花新品种获得国际认证，其中大部分品种属于长花期秋荷品种，引领着国际长花期秋荷育种的方向。
研究人员表示，秋荷系列品种在长江中下游及其以南地区的正常自然条件下，整体花期可从6月持续到10月下旬，突破了只能夏季赏荷的限制。栽种这些品种，在秋末初冬仍然能够看到荷花盛开的美景，可以满足公众国庆和中秋赏荷的需求。
⑶破译荷花遗传密码的莲基因组数据库。2021年2月，有关媒体报道，近日，武汉市园林科学研究院和中科院武汉植物园携手，研发出破译荷花遗传密码的莲基因组数据库。日前，该数据库在国际知名学术期刊公布，供各国荷花研究人员免费共享。
据介绍，水生植物莲是地球上最早出现的开花植物之一。研究发现，早在约1.4亿年前蕨类植物和恐龙称霸地球的时代，在北半球许多水域已有莲的分布。莲浑身是宝，用途极广，具有食用、药用、观赏等价值，是我国重要的水生经济作物，分布于我国南方诸省，全国栽培面积1000万亩左右。
武汉市园林科学研究院具有悠久的荷花研究传统与历史，目前收集、栽培国内300多个荷花品种，2018年以来还引进栽培美洲莲、澳洲莲，以及印度、泰国、越南等国的莲品种。中科院武汉植物园在莲属植物的科研上全国领先，2013年完成中国古代莲的基因组测序和分析，绘制了基因组框架图谱。
2019年12月，两家单位的学者联手打造的莲基因组数据库问世。2020年9月，这个数据库取得国家版权局授予的计算机软件著作权。2021年1月，该数据库在学术期刊《科学数据》网络版发表。中科院武汉植物园李会博士和武汉市园林科学研究院杨星宇博士，为论文并列第一作者。目前，研究样本的基因组相关数据，已上传至全球通用的NCBI数据平台，对全球学术用途公开。
研究人员表示，这个数据库有助于莲的群体遗传学和分子育种的相关研究，以及全面了解莲全基因组的遗传变异特征。通过数据追溯了解莲的栽培驯化历史，以便培育高产、优质的新品种，同时提高育种技术水平和速度。从这个意义上讲，该数据库是一把破解荷花分子遗传密码的“金钥匙”。
3．研究毛茛目睡莲科花卉栽培的新进展
获得蓝星睡莲的高质量基因组。2019年12月19日，福建农林大学、南京农业大学、比利时根特大学、复旦大学、美国宾州州立大学等单位相关专家组成的一个国际研究团队，在《自然》杂志网络版发表论文称，他们已获得蓝星睡莲的高质量基因组，并对其进行了分析，为破解开花植物如何在2亿年内快速占领地球之谜，迈出关键一步。
作为开花植物的代表之一，睡莲不仅是世界多地公园、小区池塘中的“常客”，乃至出现在多国国徽、国旗、钱币、邮票上，体现了其分布的广泛性。专家介绍，开花植物的快速辐射能力，被达尔文认为是“恼人之谜”：自2亿年前起源至今，开花植物已产生30多万种，而其兄弟裸子植物只有800多种。
研究人员说，基于睡莲基因组数据的分析结果显示，睡莲祖先发生过多倍化，且多倍化对睡莲的起源和广泛分布有贡献，加深了人们对多倍化的认识。由于睡莲在开花植物进化过程中的独特位置，研究结果对揭示开花植物起源和进化具有重大意义。此外，这项研究成果，对睡莲的花色花香途径进行了解析，对园艺植物的花色花香研究具有重要参考价值。研究人员说，比如睡莲有独特的蓝色花瓣，是很多育种学家想复制到其他观赏花卉的颜色。
（二）探索百合目花卉栽培的新信息
1．研究百合目百合科郁金香栽培的新进展
成功破译郁金香的基因组。2017年11月，《中国花卉报》报道，荷兰橙色多盟集团，与荷兰最大的DNA分析实验室baseClear，以及荷兰莱顿市专业基因组学中心Generade等机构联合组成的研究团队，近日成功测出郁金香的基因组DNA序列，并将此科研成果公布于世。此成果对未来郁金香的生产和繁殖将产生较大影响。
郁金香的基因组数量庞大，它的一条染色体就相当于人类整个基因组。DNA的组合和排序，决定郁金香的遗传特性。郁金香基因组中含有大量相同的DNA，这些片段可以完整分离，人们借助DNA测序技术，可以把这些DNA读取出来。之后在育种过程中，可以将与理想性状相关的基因进行重组，以便将这些优良性状结合到一起，而这项成果将很快应用到郁金香的育种中，新的优良品种也会很快出现。橙色多盟研发总监汉斯·霍伊维尔表示，掌握郁金香基因组信息，可以有针对性地培育抵抗常见疾病的郁金香新品种，这也将减少植保产品的使用，降低后期维护成本。
baseClear首席执行官贝斯·瑞查特表示，郁金香基因组测序成功，说明基因组技术在观赏园艺领域有不可估量的影响，使用这项技术将进一步加快观赏园艺的发展，为环保事业添贡献。郁金香行业正面临经济挑战，基因测序成功，使这一行业又向前迈出一大步。
2．研究百合目百合科秋水仙功能的新进展
发现秋水仙提取物能对抗新冠病毒。2021年1月23日，中新社报道，加拿大蒙特利尔心脏研究所研究中心主任克劳德·塔迪夫负责的研究小组，当天发布消息说，他们发现在百合科植物秋水仙中提取的秋水仙碱，在新冠治疗试验中产生积极效果，可以成为对抗新冠病毒的有效口服药物。
秋水仙碱亦称秋水仙素、可乐喜锭，常用于治疗和预防因痛风而出现的症状。研究人员表示，秋水仙碱临床试验已提供了具有临床说服力的疗效结果。这一发现，使秋水仙碱成为世界上首个可用于治疗新冠非住院患者的口服药物。
该研究小组在加拿大、美国、欧洲、南美和南非，对近4488名新冠病毒感染者，开展了随机、双盲、安慰剂对照研究。研究人员称，对4159名患者的鼻咽核酸测试已验证秋水仙碱的功效。其研究发现，秋水仙碱可令住院人数减少25%，呼吸设备使用需求减少50%，死亡病例数下降44%。塔迪夫表示，研究显示，秋水仙碱可有效预防重大炎症风暴现象，减少新冠病毒引发的相关并发症。
3．研究百合目石蒜科水仙花功用的新进展
受水仙花茎启发设计出稳定结构。2016年6月，韩国首尔国立大学力学专家崔海川和亚洲大学同行等组成的研究小组，在《流体物理学》杂志上发表论文称，近日，他们研究中受到水仙花茎的启发，发现拥有扭曲的螺旋形状和椭圆形横截面的结构能减少阻力，并消除侧向力的波动。
1940年，塔科马海峡吊桥以戏剧性的方式坍塌：在风中轻轻摇晃，然后突然断裂并掉到下面的水中。随着风吹过大桥，气流诱发了来回振荡的侧向力。这促使大桥在开通仅数月后便发生了坍塌。这种类型的侧向力振荡还会破坏天线、塔台和其他结构。
无论风何时吹过细长的物体，侧向力都会发挥作用。比如，当人从一辆正在行驶的汽车一侧伸出胳膊时，空气会在胳膊周围流动，并且形成以交替方式从胳膊前面和后面脱落的漩涡。这种漩涡脱落会将周期性外力传给人的胳膊。
为找到减少这些力的方法，研究人员向大自然寻求灵感。他们特别研究了水仙花茎的形状。水仙花茎扭曲且形似柠檬的横截面，使其能避开风并保护花瓣。
研究人员利用计算机模拟，探究了水仙花茎扭曲成螺旋形的椭圆柱时，其周围的流体动力学。他们在平稳的层状气流以及更狂暴的风中测试了各种变化，比如拥有更加椭圆的横截面或更似螺旋状。在两种情形下，水仙花形状呈现出很大的不同。
崔海川表示：“一些呈螺旋形扭曲的圆柱避开了漩涡脱落，导致阻力减少并且使侧向力变为零。”同圆形柱子相比，水仙花形状使层状气流和湍流气流的阻力分别减少18%和23%。
