“育種家們正在利用一些野生棉的耐鹽堿基因，育成耐鹽堿性更強的棉花品種，這為未來改良鹽堿地、保障農業生產、糧食安全都有非常重要的意義。”
9月中旬，黃河流域的棉花進入了采收季，黃河三角洲的鹽堿地上，山東無棣縣國家級棉花生產基地，大型機械開進了棉田，收獲雪白的棉花。
棉花是改良鹽堿地的先鋒作物，而在我國海南三亞崖州區，有一座建立了40多年的棉花野生種質圃，這里活體保存著來自世界各地的39種棉花野生種，這些野生棉是棉花育種的寶庫，蘊藏著抗寒、抗旱、耐鹽堿、高產、優質等無數優秀的基因和資源。
種質圃中的每一種野生棉，都是科學家們走遍世界搜集而來的，涵蓋全球可收集的野生棉種的80%以上，是我國棉花育種最重要的資源圃，無論是種植面積最大的栽培種陸地棉，還是新疆種植的長絨海島棉，抑或是抗蟲、抗鹽堿的棉花新品種，都和這個位于天涯海角的棉花種質圃有著千絲萬縷的聯系。
9月14日，海南三亞國家野生棉種質資源圃。新京報記者 周懷宗 攝
現代文明中，那些和棉花分不開的故事
每年冬季，當北方的寒風中，人們穿著保暖的羽絨服時，棉花，這個傳統的保暖材料，似乎漸漸遠離了日常生活。
但很少有人了解，棉花其實從來沒有離開人們的生活。中國農科院棉花研究所研究員劉方介紹，在人類文明的進程中，棉花具有非常重要的地位，不僅是因為它可以御寒，更是因為它參與了眾多文明進程中的大事件。比如最早的手工業，就和棉花的紡織息息相關，工業革命中，紡織業點燃了第一把火，工業革命最初的推動力，就是將棉花紡織成棉布。為奪得和維系紡織品的壟斷地位，歐洲人發明了紡織機、軋花機等現代機械，同時設計了眾多相匹配的制度，以提升生產力，比如八小時工作制、男女同工同酬、義務教育、禁止雇傭童工等。這些影響現代文明的重要制度，它們的誕生，都和棉花有著各種各樣的關系。
棉花不是花，但它的用途遠超過人們的想象。比如紙幣，全球的紙幣制造中，棉花都是不可或缺的原材料之一。棉籽油是重要的工業原料，而棉花制成的硝化棉，則在軍用、民用中發揮著不可替代的作用。
9月14日，中國農科院棉花研究所研究員劉方講述野生棉搜集、保存和利用的故事。新京報記者 周懷宗 攝
在今天，棉花的栽培和種植，正面臨著新的轉型。劉方介紹，“隨著人類栽培技術和育種技術的發展，棉花的特點越來越明顯，高產、優質棉花品種不斷出現，但同時，這些栽培棉花也越來越同質化，遺傳資源越來越狹窄。這意味著，整個棉花產業的抗風險能力在降低，而野生棉花中，保留著大量優異的基因，有的耐鹽堿性很強，有的抗冷，有的抗蟲，有的抗病性高，這些特殊的性狀和基因，是現代育種不可缺的材料。”
并非原產地，卻有全球最大野生棉花圃
我國并非棉花的原產地，這也意味著，我國并沒有天然的野生棉花，所有的棉花，最初的源頭都是舶來品。
然而，我國卻有全球最大、種類最全的野生棉種質圃。
劉方介紹，早在1981年，我國就開始在海南三亞建設野生棉活體保存基地，也就是現在的國家野生棉種質資源圃。三亞位于北緯18度以南的熱帶地區，和野生棉的原生境接近，是最好的活體保存地。
40多年中，科學家們搜集了全球80%以上的野生棉種，種植在這座種質圃中，“全球已發現的棉花有50多種，其中一部分已經沒有活體存在，只有標本或者記錄，40多種還有活體。在野生棉種質圃中，保存了39種，這39種野生棉涵蓋了所有野生棉的原產地，如美洲、澳洲、非洲等，是全球最大、最全的野生棉活體保存種質圃。”
這座野生棉種質圃中，活體保存著全球80%以上的棉花野生種。新京報記者 周懷宗 攝
在三亞炎熱的氣候下，來自世界各地的野生棉花終年生長，不斷開花結實，在種質圃中，可以看到許多花朵和棉絮同時存在的野生棉。“在北方，棉花只種一季，第二年要重新種，但實際上，棉花是多年生作物，有的可以長得很高。”劉方介紹，“之所以只種一季，一方面是棉花在北方難以越冬，另一方面也是為了產量的最大化，第二年的棉花產量會有所下降。”
對野生棉來說，活體保存是最佳的保存方法，和保存種子相比，活體保存可以保留物種的多樣性，同時還可以研究環境變化之后這些野生棉的生存狀況，“比如有的野生棉，在原生境正常開花結果，但到了海南之后，就很難開花結果了，我們就需要通過扦插或嫁接的方式繁殖它。”劉方說。
野生棉搜集，科學家走遍世界每個角落
斯特提棉，是一種產自澳大利亞中部的野生棉花，它的花有點像牽牛花，曾被作為澳大利亞的國花，這是一種生長在荒漠中的棉花，因此也曾被稱為“沙漠玫瑰”；毛棉，表層有一層蠟質絨毛，只在夏威夷群島上存在，有許多不同的形態，有些生長在干旱區域，抗旱性極好，有些就生長在海水中，耐鹽堿性非常高……
9月14日，國家野生棉種質資源圃中，千姿百態的野生棉花，三亞溫暖的熱帶氣候，使得它們可以實現周年生長。新京報記者 周懷宗 攝
39種野生棉各有不同的特點，它們來自何方？又是怎樣從世界的各個角落來到位于三亞的種質圃中？
劉方介紹，從上世紀中葉開始，我國科學家就開始有意識地收集野生棉種質資源，最初的資源來自于美國。此后數十年中，科學家們走遍全球，在澳洲廣袤的無人區、太平洋繁星一般的小島上、非洲的荒漠和叢林中，搜集到了全球大部分野生棉種。
一種只分布在南美秘魯的野生棉，被命名為雷蒙德氏棉。大約在100萬年前，它和另外一種野生棉草棉在南美洲交匯，融為一體，出現了一次染色體加倍現象，產生了更加高大和茁壯的新種，這一新種，正是當前栽培棉花最主要的祖先之一。
除了野生棉之外，種質圃中還保存著大部分馴化品種，尤其是四種人類馴化的主要品種，都可以在這里找到蹤影，“草棉也叫非洲棉，是人類馴化的最早品種，可考的證據，可以追溯到五六千年之前。古代中國種植的主要是中棉，也叫亞洲棉，起源于古印度，古印度的古墓中，曾經發現5000年前的棉布，就是亞洲棉的棉絮做成的。”劉方介紹，“不過，這兩種棉花目前已經不再是主流，當前全球種植面積最大的是陸地棉，起源于美洲墨西哥的尤卡坦半島，全球大約95%以上的栽培種，是從它不斷改良而成的。大約3%的栽培種是海島棉，也就是我國新疆種植的長絨棉，起源于南美洲的秘魯和巴西，但最早的航海者們，把它帶到了加勒比海島上，又從這里走向世界，所以被稱為海島棉。”
棉花的故事，南太平洋上的達爾文之旅
棉花是熱帶作物，野生棉花也大多生長在熱帶地區，尤其是沿著赤道的陸地和海島，是科學家們收集野生棉最常去的地方。
位于南太平洋的加拉帕格斯群島，是一個特殊的地區，群島屬于厄瓜多爾，但距離厄瓜多爾本土有1000多公里，這是一個在物種進化中負有盛名的群島。大約290年前，達爾文從英國出發，乘船到達加拉帕格斯群島，在這里住了1個多月，在島上，他發現同一物種在不同島上，呈現出不同的特點，這使他思考物種演變的規律。幾年后，達爾文寫成《物種起源》，而學術界普遍認為，加拉帕格斯群島上的發現，可能是這部著作的靈感起源。
原產于加拉帕格斯群島上的達爾文氏棉，記錄了物種進化的痕跡。新京報記者 周懷宗 攝
加拉帕格斯群島也是野生棉的原產地之一，科學家們在這里搜集到了一種名為達爾文氏棉的野生棉。和達爾文一樣，科學家們也發現，達爾文氏棉在不同的島上表現出了不同的特征。
劉方曾經在加拉帕格斯群島上搜集野生棉資源，重走達爾文走過的路。在那里，他們還發現了另外一個有趣的現象，一種名為克勞茨基棉的野生棉花，和數千公里外另外一種野生棉戴維遜氏棉親緣關系非常近，是近緣姊妹種。如此接近的親緣關系，本應該生長在接近的區域中，為何兩者遠隔重洋，至今還是一個謎。
在種質圃中，一棵大樹鶴立雞群，盡管野生棉中也有許多喬木，但最大的喬木也比這棵大樹矮。這是一棵桐棉，也叫楊葉肖槿，是棉花的近緣種，也會結出棉鈴，但棉鈴中沒有棉絮，只有種子。
9月14日，野生棉種質圃中，長成大樹的楊葉肖槿，它是棉花的近親，也是研究棉花的重要資源。新京報記者 周懷宗 攝
劉方覺得，在眾多的野生棉中，來自澳大利亞金伯利地區的圓葉棉傳播種子的故事堪稱精彩。圓葉棉是一種匍匐在地上的野生棉，有點像紅薯，也有膨大根，生長在荒無人煙的無人區，當地森林大火頻發，但山火過后，它又從深深的地底下冒出幼嫩的新芽。圓葉棉的種子很特殊，在種子外殼以外，還有一層可食用的“脊”，種子被白蟻發現后，會把它的種子搬進巢穴，吃掉外層肉質的脊，留下堅硬的種子，當有雨水或其他水分進入蟻穴，種子就會在蟻穴中萌發。
中國的棉花，漂洋過海的傳播之路
棉花并非原產于中國，但中國同樣有悠久的棉花種植歷史，史料中對棉花的記載，可以追溯到公元2世紀左右，但廣泛種植亞洲棉，則在公元9世紀左右。晚清時代，陸地棉大規模引入中國，推動了中國紡織業的革新，種植上千年的亞洲棉逐漸被替代。
9月14日，俯瞰國家野生棉種質資源圃。新京報記者 周懷宗 攝
在野生棉種質圃中，有一叢特殊的棉花，名叫蓬蓬棉，這可能是唯一在中國發現的野生棉花，于2015年在三沙市永興島上被科學家發現。蓬蓬棉本身并非本土棉花，起源于南美洲的墨西哥海岸高溫高鹽堿地區。科學家們考察發現，蓬蓬棉在海南當地至少生長了上百年，但它究竟是怎樣從南美洲漂洋過海到達中國的，仍是未解之謎，“可能是隨著洋流漂過來的，也可能是早期的商船攜帶到這里的，抑或是其他渠道過來的，目前都還沒有可靠的證據。”劉方說。
發現于海南的蓬蓬棉，是陸地棉的一種野生種系，這意味著，它可能是馴化后重新散落到野外的棉花。
在海南，蓬蓬棉經歷了上百年的自然演化和生長，也有自己的本土名字，當地的黎族居民稱為“貝栩”，苗族居民則叫它“貝太銀”。
“蓬蓬棉中保留著大量優異的基因，等待人們的挖掘和利用，是育種家們青睞的育種材料。”劉方介紹，這種“半野生棉”被搜集到野生棉種質圃后，針對它的研究已經非常多，比如科學家們組裝了蓬蓬棉的基因組，通過基因組變化，推測了蓬蓬棉傳播的路徑、時間以及馴化的過程。
育種的資源，可以在海水中生長的棉花
數十年建設和積累，走遍世界尋找和搜集，這些野生棉究竟有什么用？
“種業是農業的芯片，而種質資源是種業的芯片。”劉方說，我國并非棉花的原產地，但我國的棉花育種水平，已經處在世界一流的水平，這和我們擁有大量的野生資源有著重要的關系。
野生棉種質圃中，一種名為瑟伯氏棉的野生棉，在育種中廣泛利用。劉方介紹，比如育種家們用瑟伯氏棉、海島棉、陸地棉進行遠緣雜交，經過20個世代的南繁北育，最終育成石遠321。這種新品種具有高產、纖維優質、抗病性能好等多種特點，上世紀八十年代以后，在黃河流域廣泛推廣。
瑟伯氏棉原產于美國亞利桑那州高原地帶，具有很強的抗冷性。當前，我國新疆地區是主要的棉花產區，但當地無霜期短，每年春季的倒春寒和秋季的寒潮，嚴重威脅著棉花生產，而瑟伯氏棉的抗冷性，可能會成為未來育種必不可少的元素。
另外一種名為哈克尼西棉的野生棉，則是當前棉花育種中的“寵兒”，這種野生棉有天然的雄性不育基因，這使它成為棉花育種中廣泛使用的雜交材料。
還有原產于夏威夷群島上的毛棉，有很多不同的形態，有些抗旱，有些生長在海水中，有優異的耐鹽堿性。“棉花是改良鹽堿地的先鋒作物，但目前的抗鹽堿性是有極限的，并不是所有的鹽堿地都能種。育種家們正在利用一些野生棉的耐鹽堿基因，育成耐鹽堿性更強的棉花品種，這為未來改良鹽堿地、保障農業生產、糧食安全都有非常重要的意義。”劉方說。
