综述：菊花生产中的生态创新：育种、采后处理及害虫管理实践综述

《Industrial Crops and Products》：Eco-innovations in chrysanthemum production: A review of breeding, postharvest, and pest management practices

提高菊花的产量和可持续性：基因组编辑、智能监测与生物防治的整合应用

　　### 从科技与可持续性角度探讨菊花产业的创新与挑战

菊花作为一种广泛种植的观赏植物，不仅在全球花卉产业中占据重要地位，而且因其丰富的颜色和多样的形态，被赋予了深厚的文化意义。随着全球对可持续农业和生态友好型技术的重视，菊花的种植与生产方式也在不断演进。本文旨在全面回顾菊花生产领域的最新创新，涵盖育种技术、采后管理以及害虫防控等方面，探讨其在提升产量、减少资源消耗及降低环境影响方面的潜力与挑战。

#### 一、菊花育种的进展与创新

菊花育种在过去主要关注其观赏性状的改良，如花径大小、颜色多样性和花期延长。然而，随着分子生物学和生物技术的发展，菊花育种的目标逐渐扩展到提升其抗逆性和环境适应能力。基因组学、分子标记辅助选择（MAS）和基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）已成为现代育种的重要工具。

基因组测序技术，特别是高通量测序（NGS），为菊花的基因组研究提供了新的视角。通过分析菊花基因组的复杂性，科学家能够识别与特定性状相关的基因标记，从而加快育种进程。例如，通过基因组关联分析（GWAS），研究人员能够发现与抗病性、花型和抗旱能力相关的遗传标记，为培育更具适应性的品种奠定了基础。

CRISPR-Cas9基因编辑技术的应用使得菊花育种更加精准。该技术可以针对特定基因进行修改，从而增强菊花对病害和害虫的抵抗力。此外，它还能改善菊花的耐逆性，如提高对干旱和盐碱环境的适应能力。这不仅有助于减少化学农药的使用，还能够降低种植过程中的资源消耗，提升菊花的整体生产效率。

与此同时，合成生物学的发展也为菊花育种提供了新的思路。通过设计合成启动子和基因回路，科学家能够调控菊花基因的表达，使其在不同环境条件下表现出更强的适应能力。此外，多组学数据的整合（如基因组学、转录组学和代谢组学）为菊花育种提供了更全面的遗传信息，从而实现更精确的品种改良。

尽管这些技术为菊花育种带来了许多优势，但其应用仍面临一些挑战。菊花基因组的高复杂性和多倍体特性使得基因标记的识别和应用变得困难。此外，这些技术的实施需要较高的成本和技术支持，这在小规模种植者中尤为明显。因此，推动这些技术的普及需要科研机构、政策制定者和产业界的共同努力。

#### 二、生态友好的采后管理技术

菊花的采后损失率较高，通常超过30%。这主要是由于微生物污染、花瓣脱落和储存条件不佳等因素造成的。为了解决这一问题，研究者们正在探索一系列生态友好的采后管理技术，如自然防腐剂、生物基涂层和智能监测系统。

自然防腐剂，如香精油、芦荟提取物和壳聚糖基涂层，已被证明可以延长菊花的保鲜期并保持其品质。这些方法不仅减少了对合成化学物质的依赖，还符合现代消费者对天然产品的偏好。例如，研究显示，某些植物精油可以有效抑制微生物生长，从而延长菊花的观赏期。

生物基涂层则通过形成保护层，减少水分流失并延缓呼吸作用，从而提高菊花的储存寿命。壳聚糖等天然聚合物的使用，为菊花的保鲜提供了安全、环保的解决方案。此外，智能监测系统利用物联网（IoT）技术，实时监控菊花的储存环境，如温度、湿度和气体浓度，以优化储存条件并减少损耗。

为了进一步提升菊花的采后管理效率，研究者们还探索了新型技术，如LED光谱调控、纳米技术应用和冷等离子体处理。这些技术能够有效减少化学防腐剂的使用，同时提高菊花的保鲜效果。例如，LED灯光的使用可以通过调节光谱来延缓菊花的衰老过程，而纳米材料则可以改善气体交换控制，从而延长其保鲜时间。

#### 三、害虫防控的创新与生态策略

菊花种植过程中，害虫问题一直是一个重要挑战。常见的害虫包括蚜虫、蓟马和白粉虱等，这些害虫不仅影响菊花的产量，还可能降低其品质。传统的害虫防控方法多依赖化学农药，但这种方法可能会对环境和人类健康造成负面影响。

因此，近年来，研究人员开始探索更生态友好的害虫防控策略。生物防治方法，如使用捕食性昆虫、寄生蜂和微生物生物农药，已被证明是有效的替代方案。例如，捕食性螨类和寄生蜂可以控制特定害虫种群，而微生物生物农药则可以减少化学农药的使用。

此外，数字工具的应用也显著提升了害虫检测和防控的效率。人工智能（AI）和机器学习（ML）技术可以用于害虫识别和监测，通过分析植物图像，提前发现害虫入侵的迹象。这种技术不仅减少了人工检查的需要，还能够实现更精准的干预措施。

RNA干扰（RNAi）技术作为一种新兴的生物防治手段，也被应用于菊花害虫防控。通过沉默特定基因，该技术可以降低菊花对害虫的敏感性，从而减少农药的使用。同时，AI驱动的害虫监测系统能够提供实时数据，帮助种植者制定更有效的防控策略。

#### 四、面临的挑战与未来研究方向

尽管菊花生产在技术上取得了显著进展，但其广泛应用仍面临诸多挑战。首先，高成本和技术门槛是小规模种植者采用先进技术的主要障碍。为了降低这些技术的实施成本，政府支持和国际合作显得尤为重要。

其次，政策和法规的不统一也影响了生态友好型技术的推广。不同国家和地区对生物防治剂和生物农药的审批流程存在差异，这可能导致产品上市时间的延迟。此外，缺乏完善的监管框架可能会影响这些技术的有效性和应用范围。

未来的研究应重点关注如何将这些生态创新技术整合到更全面的生产体系中。例如，开发低成本的智能监测系统，以提高小规模种植者的可及性。同时，研究者还应关注如何优化生物防治剂与环境因素之间的相互作用，以确保其在不同气候条件下的有效性。

此外，针对气候变化对害虫行为的影响，需要进一步研究如何调整防控策略。通过分析害虫与生物防治剂之间的相互作用，可以制定更具适应性的管理措施。同时，应加强对不同害虫防控方法的成本效益分析，以推动生态友好型技术的广泛应用。

#### 五、结论与展望

菊花产业的生态创新正在逐步改变其生产方式，为实现可持续发展提供了新的可能性。通过先进的育种技术、高效的采后管理策略和生态友好的害虫防控方法，菊花的生产不仅能够提高产量，还能减少对环境的负面影响。

未来，菊花产业需要进一步整合这些创新技术，以提升整体生产效率和可持续性。科研机构、政策制定者和产业界的合作将至关重要，以推动技术的普及和应用。此外，提升种植者的知识和技术水平，也将有助于生态友好型技术的推广。

总体而言，菊花产业的生态创新不仅有助于提高生产效益，还能满足消费者对安全和环保产品的需求。通过持续的研究和实践，菊花的种植方式将朝着更加可持续和高效的方向发展，为全球花卉产业的绿色转型提供支持。