肖和友等

摘要種質資源是煙草事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性物質，也是我國煙草事業(yè)發(fā)展的核心所在?，F(xiàn)代煙草農業(yè)的發(fā)展，很大程度上取決于煙草種質資源的深入挖掘和有效利用。從4個方面綜述了煙草種質資源的發(fā)展情況，以期為煙草種質資源平臺的進一步建設提供參考。

關鍵詞種質資源；收集保存；鑒定評價；種質創(chuàng)新；資源共享

中圖分類號S572文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2014）28-09708-02

Research Progress of Tobacco Germplasm Resource

XIAO Heyou， DENG Jiangong，JIAN Zhen et al（Xinning Company of Shaoyang Tobacco Company， Xinning， Hunan 422000）

Abstract Germplasm resource as an importantly strategic material， is a core of the tobacco industry development in China. The development of modern tobacco agriculture largely depends on the excavation and effective utilization of tobacco germplasm resource. Given four aspects， the author summarized the development of tobacco germplasm resource， in order to provide references for the further construction of tobacco germplasm resource platform.

Key words Germplasm resources； Collection； Identification and evaluation； Germplasm innovation； Resource sharing

煙草種質資源是煙草行業(yè)健康發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎物質，它與煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展息息相關，新煙草品種的產生建立于其基礎上。近幾年，關于煙草種質資源關注度日益增加，自2006年煙草種質資源平臺正式啟動以來，我國煙草種質資源在各層面取得了較大的進展，但還有不少問題需要進一步解決。我國煙草種質資源平臺建設包括收集保存系統(tǒng)、鑒定評價系統(tǒng)、種質創(chuàng)新系統(tǒng)、資源共享系統(tǒng)[1-2]?；诖?，筆者綜述了從這幾個系統(tǒng)具體闡述煙草種質資源相關工作的研究進展，并對此提出了未來的發(fā)展方向和注意點，以期為煙草種質資源平臺更好的建設提供參考。

1收集保存系統(tǒng)

煙草種質資源平臺的收集保存系統(tǒng)主要包括資料收集、資源保存、資源更新。煙草起源于美洲、大洋洲及南太平洋的一些島嶼，大約于16世紀中期傳入我國。由于我國地幅遼闊、生態(tài)環(huán)境多樣及煙草長期的馴化史，煙草資源已經(jīng)形成了較為豐富的地方種質資源，包括主種煙草及未被開發(fā)的野生種[3]。當前，煙草資源的收集工作主要集中在主要種植的煙草方面，對野生種的收集相對較少。

我國煙草種質資源的種類主要有烤煙、曬晾煙、香料煙、白肋煙、黃花煙、雪茄煙和野生煙等，不同種類煙來源分布有所不同。其中，以烤煙產量最高，約占煙草總產量的80%以上[4]，種質資源占國內資源的32%，而曬晾煙則占全部資源的57%。由此可見，曬晾煙的種質資源在我國是最豐富的，其次為烤煙，其他種類的煙品種資源所占比相對較少，其中黃花煙、白肋煙、香料煙、雪茄煙分別為9.4%、1.7%、0.6%、0.1%。

在煙草實際生產中，野生煙種往往因商業(yè)價值少而未被大面積種植。但由于野生種長期生長于野生環(huán)境中，經(jīng)過長期選擇和進化，其適應性強，抗病、抗蟲及抗逆性較為突出，含有較多的抗性相關基因及隱性表達的優(yōu)質、高產基因[5-6]，而這是栽培種所缺乏的。因此，在煙草種質資源收集方面還要注意野生種的收集。此外，由于我國不是煙草的原產地，我國的野生種相對較少，因此對煙草野生資源的收集工作需要采取走出去的模式。

2鑒定評價系統(tǒng)

2.1鑒定評價方法

煙草種質資源鑒定系統(tǒng)是通過性狀比較從而篩選鑒定煙草優(yōu)良性狀品種，大體分為表觀性狀鑒定及分子生物學鑒定方法等。表觀性狀鑒定通常指在同等條件下比較各品種煙草的性狀，如發(fā)芽率、鉀含量等。不同煙草類型間種質資源的發(fā)芽率比較結果顯示，雪茄煙最高，其次為烤煙，白肋煙最低，且差異達極顯著水平[7]。周應兵等分析測定國內外100份煙草種質資源煙葉含鉀量，結果篩選出了5種煙葉鉀含量超20 mg/g的鉀累積高效煙草種質資源品種[8]。另一方面，運用分子生物學手段來鑒定煙草種質資源近幾年越來越普遍，包括ISSR分子標記技術[9-10]、毛細管電泳熒光檢測技術等[11]。

2.2種質資源鑒定指標及結果

煙草種質資源鑒定意義較大，可篩選出具優(yōu)良性狀的煙草品種，包括高產、優(yōu)質性狀、抗病抗蟲、養(yǎng)分高效利用、較高環(huán)境適應性等。到目前為止，在煙草種質資源鑒定方面已經(jīng)取得了較好的效果，很多研究表明，同種煙草間遺傳多樣性較低，不同種的煙草遺傳多樣性相對要大些。傅冰等利用ISSR分子標記研究煙草的遺傳多樣性，結果發(fā)現(xiàn)，野生煙與栽培煙草相似系數(shù)較低，這表明它們間存在較高的遺傳多樣性，而栽培煙草間的遺傳多樣性則較低[9]。粱景霞等估算了96份材料間的遺傳相似系數(shù)（GS），其中，普通煙草栽培品種間的GS在0.62～0.98，平均為0.78，品種間的遺傳基礎相對狹窄，普通煙草栽培種與野生種、黃花煙的GS在0.28～0.58，平均為0.42，種間遺傳差異較大。在各種類煙草中，栽培種內的遺傳多樣性為烤煙>曬晾煙>白肋煙>香料煙[12]。從進化上看，烤煙和曬晾煙間的遺傳進化關系最近，香料煙和黃花煙之間的親緣關系較遠；普通煙草栽培種中國內外來源的煙草品種親緣關系極其相近，遺傳分化現(xiàn)象甚微[13]。

在煙草生長過程中時常會出現(xiàn)一些疾病，包括黑脛病、根結線蟲病、青枯病、煙草普通花葉病、黃瓜花葉病等。經(jīng)過一系列對比篩選，一些具有抗病蟲能力的煙草品種相繼被發(fā)現(xiàn)[14]。煙草對病種的抗性可以分為免疫、抗病、中抗、中感、感病等[15]。潘建菁等鑒定了85份煙草種質及46份烤煙F1組合的青枯病抗性，發(fā)現(xiàn)雜交組合的抗病性總體上優(yōu)于原煙草種質，同時還篩選出了34份抗青枯病煙草種質[16]。許美玲等從云南煙草種質庫中篩選出了17種抗黑脛病煙草品種，8種抗南方根結線蟲病品種，38種抗TMV品種[17]。陳榮平等篩選出了部分抗馬鈴薯 Y 病毒（PVY）煙草品種，其中烤煙3份，曬煙3份，黃花煙3份，雪茄煙2份[18]。巖煙97和D101青枯病抗性表現(xiàn)為高抗，可作為青枯病抗源在育種中應用[19]。

不同煙草品種在產量、質量及養(yǎng)分利用方面差異也較大。李梅云等對31份烤煙種質資源研究比較，發(fā)現(xiàn)筑波1號、K326品種上等煙比例較高[20]。劉中威等通過研究得出，中煙100穩(wěn)產高產，環(huán)境適應能力較強，且上等煙葉比例較高[21]。煙草對氮極為敏感，不同氮素水平下煙草對氮素吸收利用的內在機制有所差異，較強的氮素吸收能力是煙草品種在氮脅迫條件下耐低氮的主要原因，而基因型差異是中、高氮水平下煙草氮素利用效率不同的主要原因[22]。李天福等研究表明，施肥水平較低時，耐肥力弱的品種煙葉產量和含氮量較高，而耐肥品種在高氮水平下產量和含氮量較高[23]。周冀衡等則指出，我國3 個主栽烤煙品種對鉀素的響應能力表現(xiàn)為NC82> NC89>K326[24]。此外，煙草也是基因工程研究的模式植物，郭兆奎等將酵母的HAL1基因轉入到烤煙中，發(fā)現(xiàn)轉基因煙葉鉀含量明顯提高，這也為煙草種質資源的發(fā)展提供了一個思路，將優(yōu)良基因通過基因工種轉入到煙草中得以表達，從而獲得目的基因功能的轉基因煙株[25]。

3種質創(chuàng)新系統(tǒng)

煙草育種一直在煙草行業(yè)中占據(jù)著十分重要的作用，傳統(tǒng)育種方法主要依靠遠緣雜交、轉基因研究、誘變處理等技術手段[26]，但這些方法工作量大且存在著盲目性大、預見性差等問題，不能定向獲得所想要得到的煙草品種[4]。隨著分子生物學技術的快速發(fā)展及煙草全基因序列的完成，通過轉基因技術獲得目標煙草新品種將成為可能，并且這種技術可以擺脫物種間的限制[27]。有報道，以根瘤農桿菌Ti質粒為載體進行重組基因轉移，成功獲得抗普通花葉病、黃瓜花葉病、馬鈴薯Y病毒、抗蟲等轉基因煙株[28]。

種質資源多樣性是在長期的生物進化中形成的，其中積累著豐富多樣的遺傳變異，蘊藏著控制各種性狀的功能基因[29-30]。就目前來講，這些功能基因還有待于發(fā)現(xiàn)，一些新技術的發(fā)展及應用為功能基因的尋找提供了新的思路，如高通量技術。高通量測序為新品種選育和品種改良帶來了新的科研方法和解決方案，加快了新品種的育種過程[31]。當前，煙草的基因全序列測定工作已經(jīng)完全，通過高通量技術可以挖掘煙草品種間的基因位點差異。另一方面，高通量技術呈現(xiàn)越來越完善的趨勢，即速度快、精確度高，且價格成本也大大降低，這些都為深入研究煙草特定功能基因提供了可能[32]。

4資源共享系統(tǒng)

種質資源的整合和共享是煙草事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，國家煙草專賣局已于2008年11月正式開通“中國煙草種質資源信息網(wǎng)”。 “資源共享系統(tǒng)”是中國煙草種質資源平臺研究體系的四大系統(tǒng)之一，其中網(wǎng)絡信息系統(tǒng)包含了該系統(tǒng)的“實物層”、“數(shù)據(jù)層”和“網(wǎng)絡層”3大層面中的兩個重要層面，通過建立基于互聯(lián)網(wǎng)為平臺的網(wǎng)絡信息系統(tǒng)，結合“實物層”（種質資源庫）實現(xiàn)實物與信息的全面共享[33]。任民等研究開發(fā)了煙草種質資源網(wǎng)絡信息系統(tǒng)，系統(tǒng)在特性和共性數(shù)據(jù)庫兩個底層數(shù)據(jù)庫的基礎上，實現(xiàn)了種質數(shù)據(jù)查詢、核心種質查詢、種質圖像查詢、共性數(shù)據(jù)查詢和煙草種質共享等5種功能。該系統(tǒng)突破了長期以來種質資源信息、數(shù)據(jù)、實物集中于一處，難以共享的局面[34]。隨后又對該系統(tǒng)進行了改進，構建了面向用戶和管理員的2個子系統(tǒng)，為系統(tǒng)應用提供用戶界面，提高資源共享的效率，節(jié)約科研成本，降低實物損耗，有利于種質資源的廣泛應用和深入研究[35]。

關于煙草資源共享系統(tǒng)的建立，目前還處于起步階段，還有很多方面有待改進。一方面，應借助互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)資源共享，方便直接查到相關煙草資源的信息；另一方面，則需要將前期篩選出的優(yōu)良性狀煙草種質資料詳細闡述。

5展望

自煙草種質資源平臺建立以來，在煙草搜集與保存、鑒定評價、種質創(chuàng)新及網(wǎng)絡共享方面都取得了較好的進展，但還有待于提高。煙草種質資源是煙草事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性物質，也是我國煙草事業(yè)發(fā)展的核心所在。在煙草搜集與保存方面，應加強國內外野生種的搜集；在鑒定評價方面，應建立更為完善的評價指標來篩選不同特性的煙草品種，尤其在抗逆性、產量和品質等方面；在種質創(chuàng)新上，應結合當前新發(fā)展的分子生物學方法，篩選具有優(yōu)良性狀的功能基因，并加強煙草配合力、遺傳效應及雜種優(yōu)勢的利用研究；在資源共享系統(tǒng)方面，應建立方便、快捷、全面地共享系統(tǒng)，將煙草種質資源信息詳細、全面地展現(xiàn)出來。

參考文獻

[1]

王志德，牟建民，劉艷華，等.我國煙草種質資源平臺建設狀況與發(fā)展思路[J].中國煙草科學，2009，30（1）：1-7.

[2] 張興偉，王志德，牟建民，等.我國煙草種質資源現(xiàn)狀與展望[J].中國煙草科學，2009，30（6）：78-83.

[3] 佟道儒.煙草育種學[M].北京：中國農業(yè)出版社，1997：148-149

[4] Ministry of Agriculture.China：Country report to the FAO international technical conference on plant genetic resources[R].Beijing，1995.

[5] 任民，王志德，牟建民，等.我國煙草種質資源的種類與分布概況[J].中國煙草科學，2009，30（1）：8-14.

[6] LEWIS R S，MILLA S R，LEVIN J S.Molecular and genetic characterization of Nicotiana glutinosa L.chromosome segments in tobacco mosaic virus-resistant tobacco accessions[J].Crop Science，2005，45（6）：2355-2362.

[7] 牟建民，王志德，劉艷華，等.不同煙草類型間種質資源的發(fā)芽率比較[J].煙草科技，2005（4）：38-41.

[8] 周應兵，林國平.鉀積累高效煙草種質資源的鑒定[J].安徽農業(yè)技術師范學院學報，1998，12（3）：22-25

[9] 傅冰，劉迪秋，李文正，等.利用 ISSR 分子標記對 25 個煙草種質資源的遺傳多樣性分析[J].安徽農業(yè)科學，2008，36（3）：898-901.