花卉发育与品质调控北京市重点实验室于2013年11月通过认定。花卉发育与品质调控北京市重点实验室的建设是基于北京市花卉产业发展的中长期规划，紧紧围绕花卉产业发展的科技需求，高效整合了园艺学科和相关植物科学学科的学术资源，专注于花卉作物的逆境响应机制、花卉生长发育和优质栽培以及采后生理与品质保持等方面的前瞻性、原创性的应用基础理论研究和公益性技术开发和集成。同时，肩负为北京市乃至全国的花卉科研和生产培养优秀学术人才和技术人才的重任，为北京市乃至全国花卉产业的健康、快速、可持续发展提供理论储备和技术与人才的支撑。
实验室依托于中国农业大学观赏园艺学科。中国农业大学是我国园林与观赏园艺学科的发祥地，也是最重要的教育科研基地之一。老一辈著名专家汪菊渊、陈有民、孙自然、郑开文等教授为学科发展奠定了良好基础。实验室的基础研究位居全国前列，现有科研人员42人，其中教授22人，副教授16人，在校研究生108人。重点实验室拥有国家杰出科学基金获得者1人，国家优秀青年科学基金获得者2人，教育部“新世纪优秀人才支持计划”3人，农业农村部“农业科研杰出人才”1人，北京市科技新星2人，北京市青年英才2人。
科研实力居同领域的全国前列。2010年荣获本领域唯一一项教育部自然科学一等奖，2016年获教育部科技进步一等奖，2018年荣获国家科技进步二等奖，2021年荣获神农中华农业科技奖优秀创新团队奖。2017-2021年获得省部级以上科研项目50余项，包括：国家自然科学基金重点研发项目、国家自然科学基金优青项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目，北京市科委、科技部重点研发项目，入账资金超过3000余万元。还借助国家公益性行业科技花卉项目，与北京市多个花卉企业开展了重要鲜切花品种选育、栽培和采后技术体系研发。“鲜切花预处液与保鲜运输”两项专利在北京市花卉企业进行了成果转化。特别是，在2008年北京奥运会期间，承担并圆满完成了奥运会颁奖用花采后保鲜任务，获得了奥组委和科技部的嘉奖。在2019年北京世界园艺博览会期间，自主培育的菊花新品种参展并获特等奖1项、金奖3项、银奖1项。获得新品种权12个，通过北京市良种审定7个；在2019年北京世界园艺博览会期间，自主培育的菊花新品种参展并获特等奖1项、金奖3项、银奖1项；高俊平和马男获得“庆祝中华人民共和国成立70周年”纪念章。
实验室在花卉领域内具有广泛的社会影响力。科研队伍中有2人担任中国园艺学会副理事长； 1人为北京花卉协会副会长； 1人担任农业部农作物品种审定委员会花卉专业委员会主任；1人担任农业部全国花卉管理办公室专家组组长；2人担任中国花卉协会常务理事；1人担任中国花卉零售业分会会长,1人担任中国园艺学会球宿根花卉分会会长。
花卉发育与品质调控北京市重点实验室的建设有利于解决北京花卉产业发展面临的重大技术问题，促进花卉产业可持续发展；有利于加速北京市花卉产业的理论创新和技术升级，使北京成为我国花卉科研的理论创新中心和技术研发中心；有利于开展国内外花卉科研的交流合作与高素质专业人才培养，使北京成为我国花卉高端人才的摇篮；有利于带动北京都市农业发展，解决三农问题，改善市民生活，促进社会和谐。
实验室教研队伍由42人组成，其中教授22人，副教授16人。近些年从国内外一流科研机构引进人才：瓦赫宁根大学、加州大学戴维斯分校、多伦多大学、阿卜杜拉国王科技大学、赫尔辛基大学和中国科学院引进优秀人才7名，普通进人1人。目前，实验室团队人员结构合理，固定人员42人，其中85%拥有博士学位，副高职称以上占90%。在实验室花卉生长发育的生物学与品种培育、花卉逆境响应机制与优质栽培和花卉产品采后生理与品质保持三个方向都形成了老中青结合、结构稳定的研发教师队伍。
花卉发育与品质调控北京市重点实验室，围绕限制北京市花卉产业可持续发展的关键问题，以月季为主的木本、菊花为主的宿根、百合为主的球根和万寿菊为主的草本花卉为主要研究对象，重点开展以下三个方向的研究：1）花卉生长发育的生物学基础，包括花卉株型、花型、花色和花香等重要性状形成的生理学和遗传学机制、决定重要性状的关键基因发掘；2）花卉逆境响应机制与优质栽培，包括花卉对温光水肥等资源利用机制、花卉生长发育对干旱/低温/弱光逆境的耐性机制、花卉重要病害的发生机制和土壤连作障害形成机制等；3）花卉产品采后生理与品质保持，包括花卉采后品质维持的生理生化和遗传机制、种球采后休眠生理机制。以期有力推动北京花卉产业的可持续发展，并为北京花卉产业发展培养大批高层次人才。
1、理论成果
在花卉生长发育机制、逆境响应机制与优质栽培及采后生理与品质保持等研究方面持续攻关，在应用基础理论研究和技术开发方面取得了系列成果，分别在Nature Plant、Plant Cell、Nature Communication、Plant Physiology、Plant Journal、Journal of Experimental Botany等SCI期刊上发表论文38篇，其中IF>10论文7篇；编写《Plant Senescence-Methods and Protocols》、《干燥花制作工艺与应用》专著2部。部分重要代表性理论成果如下：
1）生长素调控蔗糖运输抑制月季花瓣脱落的机制
花朵是月季最核心的观赏器官，而花瓣的脱落直接影响到品种的观赏价值和推广应用。对于切花和盆栽用途，育种与采后保鲜的重要目标是延缓花瓣的脱落；而对于庭园绿化美化，则希望盛开后的花朵，花瓣能够迅速从花朵上解离，避免败蕾、残花。该研究发现，在月季花瓣自然脱落过程中，伴随着乙烯生成量的增加，生长素和蔗糖在花瓣离区中的运输逐渐减弱；生长素和蔗糖处理能够显著延缓乙烯诱导引起的花瓣快速脱落。沉默生长素响应因子基因RhARF7和蔗糖转运蛋白基因RhSUC2，都能显著抑制花瓣离区中的蔗糖运输，并加速了月季花瓣脱落；沉默RhARF7和RhSUC2双沉默，与两者的单沉默对花瓣脱落效果没有明显差异；但是沉默RhARF7的同时，过表达RhSUC2，显著恢复了RhARF7沉默引起的早脱落表型。表明RhARF7-RhSUC2模块介导生长素和蔗糖互作，调节花瓣脱落。该研究为植物器官脱落中蔗糖介导的乙烯和生长素互作机制的阐明提供了新的认知，为月季的种质资源创制和采后保鲜技术的研发奠定了理论基础。该研究揭示了生长素通过调控离区中蔗糖运输，从而调节月季花瓣脱落的分子机制。相关结果发表在Plant Cell上。
2）月季水通道蛋白参与干旱胁迫响应机制
在月季中，RhPIP2;1能够与定位于质膜的MYB类转录因子RhPTM相互作用。水分亏缺快速诱导RhPIP2;1第273位丝氨酸残基发生磷酸化修饰，从而导致RhPTM的C-末端从膜上解离并进入细胞核。RhPTM的C-末端作为转录抑制子，降低了碳水化合物合成相关基因的表达，减缓了植株生长。沉默RhPTM基因后，提高了植株各器官在干旱胁迫下的生长量，但显著降低了植株的存活率。这一发现揭示了以RhPIP2;1-RhPTM模块为核心，调节干旱胁迫下植株“生长-存活”平衡的新途径。同时证实，AQPs不仅具有水分跨膜运输的通道功能，也可作为快速响应水分胁迫信号的调节蛋白，主动参与植株的干旱胁迫响应。相关结果发表在Nature Plants上，论文发表后被F1000 Prime推荐。
3)在菊花年龄成花途径的分子调节机制做出重要贡献
菊花属于典型的短日照植物，开花主要依赖光周期变化调节，受短日照诱导成花。在自然状态下，菊花从营养生长到生殖生长期相对漫长。但是，由幼年期影响菊花成花的分子机制一直未曾破解。本课题组发现一个调节菊花幼年期到成年期转化的关键基因，核因子（Nuclear Factor-Y）家族成员CmNF-YB8。研究发现，CmNF-YB8基因可以调节菊花从幼年期到成年期的提前转化，进而提前成花，并且不受日照长短的影响。在这一过程中，年龄成花途径（Aging Pathway）中的核心组分cmo-miR156和SQUAMOSA PROMOTERBINDING-LIKE（SPL）家族成员 SPLs主要参与。研究证实cmo-MIR156是CmNF-YB8的直接下游基因，可以恢复因CmNF-YB8沉默引起的植株成年期提前以及提早开花的表型，表明CmNF-YB8影响的菊花开花时间是通过年龄途径直接调节cmo-MIR156的表达而实现的。本研究明确了在菊花年龄依赖的开花途径中，NF-YB8位于miR156/SPL调节模块的上游，并且这一调节机制在植物进化中可能是保守的。本研究结果最终发表在Nature Communications上，解析了菊花年龄成花途径的分子调节机制，对于菊花幼年期缩短的种质创制和生产中的花期调控提供了新的认知。
4）种子发育与休眠的调控新机制
在植物育种中，育性是一个非常重要的经济性状。植物生长发育进程受到体内遗传物质的精准调控。其中，B3家族参与FUS3参与种子发育和休眠进程。该研究全面分析了FUS3在繁殖器官的表达模式，发现FUS3在成熟胚珠的合点和珠柄中特异表达，受精后在种子的合点、胚、果柄和种皮中特异表达。研究发现BPC亚家族I成员能够直接结合FUS3的5’UTR以及第一外显子和内含子的(GA/CT)n元件。此外BPC亚家族I成员能够与PRC2家族成员互作。该研究阐明了BPCs通过招募PRC2复合体抑制FUS3在珠被中的表达，维持珠被和胚囊的正常发育；阐述了FUS3在胚表达而在胚乳中被抑制的分子机制：由于FIS-PRC2复合体的MEA和FIS2成员仅在胚乳中表达，致使BPCs无法招募FIS-PRC2复合体抑制胚中FUS3的表达。该研究也发现，在胚乳中异位表达FUS3，会导致胚乳发育异常和胚发育迟缓或畸形等问题，最终可导致种子败育。该研究在Plant Cell线发表后受到国际同行广泛关注，剑桥大学Sainsbury实验室在Plant Cell撰写评论文章。
2、技术开发
1）抗逆性菊花新品种选育
针对北京市延庆地区气候寒冷干燥、春秋季风力较大等特点，在延庆区永宁镇双时助农合作社菊花育种基地，对中国农业大学选育的抗逆性菊花新品种进行了耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、抗倒伏等多重抗逆性状的菊花品种筛选。选育出综合性状好的菊花品种15个，申报北京市良种5个。
2019年北京世界园艺博览会是经国际园艺生产者协会批准、国际展览局认可，由中国政府主办、北京市承办的最高级别的A1级国际园艺博览会。洪波教授所培育的菊花新品种‘秋妆’获得2019年北京世界园艺博览会特等奖；‘夏妆’、‘松华’、‘杏芳’获得金奖，‘吉庆’获得银奖。同时，在闭幕式的收官评比中，洪波教授团队提供了50盆菊花新品种盆花，用于北京馆的参展布置，为北京馆赢得世园会组委会大奖和国际园艺生产者协会（AIPH）大奖做出了突出贡献。
图1：菊花适应性新品种大面积种植展示（延庆区）
图2：2019年世园会洪波教授团队菊花培育品种获奖证书
2) 抗逆性菊花新品种配套的种苗繁育技术和花期精准调控技术研发与推广应用
研发新品种原原种的离体保存技术和病毒快速检测和组织培养茎尖脱毒技术。建立三圃配套的菊花种苗繁育体系，建立新育品种的原原种圃、原种圃以及采穗圃，三圃配套的繁育体系。在完善原种圃建设的基础上，通过对各品种进行母株栽培管理、无性繁殖插穗匀质化培育选择、栽培基质营养成分监测、插穗生根培养等技术研发，确保了新育品种的种性保持和优质种苗的生产。同时，研发种苗贮藏和外销运输技术，形成了一套种苗快速繁殖技术指标体系。
基于前期发现的幼年期长度决定基因CmNF-YB8和光周期依赖程度基因CmBBX24，对新育品种的营养生长和光周期处理进行精细测算。研发一套自动补光和遮阳系统，提高了花期调控技术的精准度，初步形成一套花期调控技术规程，目前该技术正处推广应用阶段，对促进北京市菊花生产的精准花期调控，提高企业和农户生产效益起到了关键作用。
图3：洪波教授团队开发的三圃配套繁育技术
3）筛选和培育了切合北京气候特征月季品种，为基于气候资源充分利用的高效低耗全年生产提供了坚实保障
花卉发育与品质调控北京市重点实验室自育月季新品种中有14个登录为美国月季协会新品种，国家林业局颁发植物新品种权证书10个，北京市林木品种审定委员会审定良种8个，国家林业和草原局植物新品种保护办公室审核中的月季新品种还有9个。选育出对白粉病和黑斑病的抗性达到免疫程度的新品种，以及芳香类月季。
图4：部分月季自育新品种及获奖证书
4）切花运销综合保鲜技术推广和采后处理中心建设
重点实验室研发的“切花采后运销综合保鲜技术”被遴选为农业农村部2021年农业主推技术。重点实验室与云南省花卉技术培训推广中心、昆明晋宁区农业农村局、云南云天化现代农业发展有限公司等单位合作，向昆明、玉溪等鲜花主产区的种植农户、各乡镇农科人员、花卉产业组成员、花卉企业以及专业种植合作社技术人员进行切花采后处理技术推广培训，通过实地技术推广及培训，切实提升了主产区的切花采后处理能力，提高了企业和农户切花生产效益。
重点实验室依托云天化现代农业有限公司，建立了鲜切花采后处理中心。基于切花采后生理特性进行采后处理中心功能区域划分，避免了温度波动对切花采后品质的影响。通过改变预冷方式和预处理方式降低切花采后处理能耗65%以上，节省采后处理时间50%以上。鲜切花采后处理中心建设为切花高质量、现代化采后处理提供了可借鉴模式，对切花产业现代化升级起到了引领示范作用。
图5：切花采后运销综合保鲜技术培训及鲜切花采后处理中心建设
5）月季弯头矫正剂研发及推广应用
月季生产中，受营养情况和环境温度的影响，常会出现花梗弯曲的畸形发育情况，称为‘弯头花’，严重影响了其品质和商品价值。针对这一现象，花卉发育与品质调控北京市重点实验室团队从2018年度展开相关研究，研发出操作简单、矫正效果明显且矫正周期短的弯头花矫正剂，目前已在北京乃至云南地区开展了推广应用。
图6：弯头情况实地考察及弯头矫正剂效果
6）淡香型百合新品种选育
针对亚百香气弱的问题，重点实验室选育了3个淡香型百合新品种并登录为英国皇家园艺学会新品种。
图7：百合新品种及证书
7）创建百合主栽品种的种球贮藏体系，显著降低百合切花生产成本，促进百合种球国产化
针对我国百合种球生产和贮藏技术粗放，切花生产几乎全部依赖进口种球的现 状，我们进行百合种球休眠解除生理水平的研究和种球贮藏条件的摸索。首先筛选并确定了以花芽发育形态作为休眠解除指标并解析百合种球休眠解除的生理水平的变化，最后摸索出国内百合切花主栽品种的种球贮藏条件：以4℃低温处理为核心的种球休眠解除技术和-1.5℃冰点温度为基础结合气调的长期贮藏技术，贮藏时间由4个月延长到8个月，开花质量达到荷兰的种球贮藏水平。该技术在北京推广，节约了贮藏能源，减少了贮藏损失。建立的百合种球贮藏体系提高了国产种球的品质，促进种球生产国产化，摆脱切花生产依赖国外种球的束缚，降低了百合切花生产成本。
8）研发新型保鲜技术并保障了世园会花艺作品展示效果
2019北京世界园艺博览会是我国时隔20年后，再次举办的最高等级园艺盛会。为保证世园会期间花艺作品的展示效果，高俊平教授针对本次博览会期间大量室外花车、花雕作品的展示要求，研发了专用预处保鲜液，对花艺作品所需花材进行预处理，展示期间通过液体保鲜剂和气态喷雾联合应用，显著提升了鲜花的观赏品质和观赏期，保障了世园会花艺作品的展示效果，显示了我国花卉保鲜的技术水平。
图8：高俊平教授带领团队指导2019世界园艺博览会花卉保鲜工作
