夏樂晗 陳玉玲*回經(jīng)濤,2 馮義彬 王其海
(1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所,河南 鄭州 450009;2新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗場,新疆 烏魯木齊 830012)
杏在我國栽培歷史悠久,是我國北方寒冷地區(qū)重要的落葉果樹。杏具有抗逆(抗寒、耐旱)性強、適應(yīng)性強;結(jié)果早、豐產(chǎn)性好;管理容易、見效快,壽命長;保持水土、美化環(huán)境;經(jīng)濟效益高、生態(tài)效益明顯等的優(yōu)點,已經(jīng)得到人們的普遍認可,并且愈來愈受到重視,尤其是品質(zhì)好、產(chǎn)量和效益高的優(yōu)良新品種的栽植面積越來越大。杏果實營養(yǎng)豐富,是消費者喜愛的水果,且果實成熟期較早,豐富了春末夏初青黃不接的水果市場。我國發(fā)展杏產(chǎn)業(yè),前景廣闊,市場潛力大,新品種選育工作產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。
資源調(diào)查是對現(xiàn)有種質(zhì)資源直接選擇利用的有效途徑,通過調(diào)查可能發(fā)掘長期蘊藏在局部地區(qū),而還未被重視和很好利用的品種類型[1]。我國地域廣闊,果樹資源極其豐富,優(yōu)良的地方品種眾多。有些優(yōu)良的地方果樹品種資源可以直接應(yīng)用于生產(chǎn),有些則作為親本品種,用于改良其他品種的不良性狀。“國家果樹種質(zhì)熊岳李杏圃”,搜集李、杏種質(zhì)資源500余份,是世界杏種質(zhì)資源保存數(shù)量最多的資源圃。利用分子標(biāo)記構(gòu)建杏核心種質(zhì),有利于種質(zhì)資源的深入研究和種質(zhì)創(chuàng)新[2]。
引種是將其他地區(qū)有獨特性狀和潛在價值的栽培品種和野生品種,引入到相似條件地區(qū)進行栽培,根據(jù)在原地區(qū)性狀特征的表現(xiàn),鑒定其在引入地的栽培價值和適應(yīng)性,是一種簡便易行、快速見效的途徑。引種應(yīng)遵循“氣候相似”原則,引入的品種可以是優(yōu)良的地方品種和雜交種,引入后有的作為資源保存利用,有的直接應(yīng)用于生產(chǎn),有的需要經(jīng)過馴化以適應(yīng)環(huán)境,有的可作為雜交育種資源材料。引自美國的杏品種“金太陽”、“凱特”特點突出,表現(xiàn)良好,在我國杏產(chǎn)區(qū)得以大面積發(fā)展。
1.3.1 實生選種。實生選種是常用的育種手段,指在已有的實生樹中選出優(yōu)良單株,通過扦插、嫁接等無性繁殖方式形成無性系品種,可以明顯縮短育種年限,有效地保留母本的優(yōu)異性狀,許多杏新品種都是通過實生選種選育出來的,如河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院在當(dāng)?shù)仄贩N的實生后代中選出了“滄早甜杏1號”早熟優(yōu)質(zhì)杏新品種[4]。
1.3.2 芽變選種。芽變選種是指對由芽變發(fā)生的變異進行選擇,從而繁殖成優(yōu)良的無性系新品種的選擇育種法。芽變多為個別性狀的變異,因此特別適用于修繕優(yōu)良品種的個別性狀,同時又能基本上保存其原有的綜合性狀。芽變選種省力、省工并且成效顯著,是最直接的品種選育方法,能夠迅速應(yīng)用于生產(chǎn),受到我國育種者的喜愛,很多杏品種是通過這一方法選育出的,如“凱特”杏芽變新品種“金沙杏”,表現(xiàn)優(yōu)于“凱特”杏,具有樹體高大,自花結(jié)實率高,品質(zhì)風(fēng)味佳,抗高溫高濕,抗花期“倒春寒”,豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),適應(yīng)性強等優(yōu)點[5]。
果樹的抗(耐)性,是育種時要考慮的重要因素,如抗(耐)病蟲害、干旱和低溫的能力。近年來,果樹抗寒機理、抗寒性鑒定、抗寒資源評價及抗寒性遺傳育種的研究等工作已經(jīng)展開并取得了良好的進展,為果樹抗寒育種提供了大量的資源,同時開辟了一條新的育種途徑。陳學(xué)森等[6]調(diào)查發(fā)現(xiàn),不同品種杏花芽、花器官凍害程度差異很大,選育并推廣抗寒性強的品種是避免或減輕凍害最有效的途徑之一。
雜交育種是果樹常規(guī)育種技術(shù),可以根據(jù)育種目標(biāo)有目的地選擇親本,簡便易行,深受國內(nèi)外育種專家的青睞。目前,我國杏育種主要以有性雜交為主要育種手段,通過人工雜交的手段,把親本上的優(yōu)良性狀組合到雜種后代中,對其后代進行多代培育選擇、比較鑒定,以獲得遺傳性相對穩(wěn)定、有栽培利用價值的新品種的育種途徑。陳玉玲等[7]雜交選育而成的早熟杏新品種“玫香”杏,具有甜仁、早實、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性強的特點,綜合性狀明顯優(yōu)于其他品種,具有廣闊的市場前景。
誘變育種是人為地采用物理、化學(xué)誘變劑,誘發(fā)有機體產(chǎn)生遺傳性的變異,并經(jīng)過人工選擇鑒定,培育新品種。果樹上種子、花粉、植株、接穗、愈傷組織等均可用于輻射育種的材料。當(dāng)材料經(jīng)誘變處理后發(fā)現(xiàn)優(yōu)良變異,便可直接進行無性繁殖,早結(jié)果、早鑒定,使優(yōu)良變異得到迅速固定,從而縮短了育種年限。
倍性育種比常規(guī)雜交育種更加快速高效。植株細胞染色體適當(dāng)多倍化后表現(xiàn)出“巨大性”,一般表現(xiàn)為生長健壯、枝粗葉厚、花器官大、花粉粒大、果大、產(chǎn)量高、少籽或無籽、氣孔數(shù)目減少而單個氣孔變大,細胞內(nèi)許多有效成分如蛋白質(zhì)、糖分含量顯著增加,適應(yīng)性、抗逆性強,這些特征均可通過嫁接等無性繁殖得以保持,并快速推廣,在倍性利用上較大田作物更有利。
1.8.1 植物細胞工程。果樹是多年生植物,周期長,傳統(tǒng)育種程序復(fù)雜,利用細胞工程進行花粉及成熟胚的培養(yǎng)、合子胚的搶救、原生質(zhì)體培養(yǎng)及細胞融合等,增加實生苗的出苗率,縮短育種周期。胚培養(yǎng)在克服雜種胚早期敗育,誘導(dǎo)體細胞發(fā)生,形成誘變植株,作為基因轉(zhuǎn)移的受體,產(chǎn)生無病毒苗木等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,已廣泛應(yīng)用于植物育種研究。
1.8.2 分子標(biāo)記輔助選擇育種。分子標(biāo)記輔助選擇育種可以在幼苗期對雜種進行篩選,提高選擇的準(zhǔn)確度和育種效率,縮短選育時間和節(jié)約資金。主要應(yīng)用于雜種實生苗的早期預(yù)選、品質(zhì)純度檢測、果樹雌雄性植株的性別鑒定、多種抗病性狀的同時篩選,以及有目標(biāo)農(nóng)藝性狀的植株的篩選等[9]。目前,利用分子標(biāo)記輔助選擇多停留在標(biāo)記基因的篩選上。沈向等[10]對43個杏品種資源進行了RAPD標(biāo)記,結(jié)果表明,不同品種間的地域分布十分明顯,遺傳信息交流廣泛,并且指出新疆杏品種應(yīng)作為杏雜交育種的首選親本。
1.8.3 植物基因工程。植物基因工程也稱DNA重組技術(shù)。近些年來,植物基因工程的研究進展迅速,但是大多數(shù)果樹因生長周期長,遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜,遺傳背景研究少,重要性狀雜合度高,不利于果樹基因工程的研究,所以相對來說較為落后。歐洲一些學(xué)者利用基因工程將PPV病毒外殼蛋白基因?qū)肜睢⑿拥牟僮飨到y(tǒng),在杏PPV抗性種質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分離群體構(gòu)建、遺傳模式及QTL定位等方面的研究取得了新進展[11]。
果樹育種目標(biāo)的總趨勢是培育“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效”的品種。國內(nèi)外在杏等核果類果樹的育種目標(biāo)和育種方向上基本一致,即新品種應(yīng)具備大小適度、美觀、耐貯運、豐產(chǎn)等特性。目前我國育種目標(biāo)以國際市場主銷方向為引導(dǎo),國際上加工方向為主:果脯、果汁、罐頭、果醬、果仁、杏仁油、功能性物質(zhì)等,育種指標(biāo)選擇重點考慮固形物含量、糖酸、果膠、高油等;鮮食品種指標(biāo)主要從品質(zhì)、外觀、耐貯性考慮。從品質(zhì)和供應(yīng)期滿足消費者需求;滿足栽培者的要求:適應(yīng)性、抗逆性強、豐產(chǎn)。
杏育種的首要目標(biāo)是優(yōu)質(zhì)。優(yōu)質(zhì)既包括內(nèi)在品質(zhì),也包括外在指標(biāo),如鮮食品種的果個大小、著色情況、質(zhì)地、口感、香味,加工品種的營養(yǎng)物質(zhì)含量或出仁率等。
(76)三裂鞭苔 Bazzania tridens (Reinw.,Blume&Nees)Trevis. 馬俊改(2006);楊志平(2006);余夏君等(2018)
豐產(chǎn)性是杏品種選育的重要指標(biāo),完全花比例低、自花不實、花粉敗育和花期低溫影響等問題是制約杏樹豐產(chǎn)的重要因素,因此,育種過程中應(yīng)選擇完全花比例高、豐產(chǎn)性好的株系,并注意選擇授粉品種。杏多數(shù)自然坐果率較低且落花落果嚴重,因此,生產(chǎn)中如何提高結(jié)實率,能否獲得較高的產(chǎn)量是制約這些品種發(fā)展的重要因素。使選育的品種最大程度地兼顧優(yōu)質(zhì)與豐產(chǎn),正是育種者今后要考慮的問題。同時,不同的栽培條件、栽培措施和環(huán)境條件也影響杏的品質(zhì)和產(chǎn)量。
杏抗旱、抗寒、耐瘠薄,對生態(tài)條件具有較強的適應(yīng)性,但品種之間存在一定差異。育種者要考慮品種需求,作為砧木品種,必須嫁接親和性好,矮化、易繁殖、節(jié)約勞力、利于管理,適應(yīng)性與抗逆(抗病、抗蟲、抗鹽、抗?jié)常┬詮?。不同品種的適生環(huán)境不同,育種者要充分考慮地域因素,選育適宜當(dāng)?shù)匕l(fā)展的品種。如在我國東北地區(qū),抗寒性是杏育種的重要指標(biāo)之一,杏樹開花早,花期易受晚霜危害而影響產(chǎn)量,因此選育抗晚霜的晚花品種一直是杏樹育種的主要目標(biāo)。
低需冷量品種不僅能擴大杏的栽培區(qū)域(熱帶、亞熱帶地區(qū)),而且為溫室栽培提供了良好的材料。因此,進一步篩選低需冷量品種仍是育種者的一個主要方向。同一品種葉芽需冷量一般等于或高于花芽。杏樹不同品種的需冷量不同,一般在500~1200h[12],早熟品種需冷量低,晚熟品種高。
將極早熟、早熟、晚熟作為杏育種目標(biāo),可以提早和延遲果品上市時間,調(diào)節(jié)市場和延長供應(yīng)周期。極早熟鮮食品種可以提早上市時間,調(diào)節(jié)初夏鮮果市場供應(yīng),具有較高的經(jīng)濟收益。陳玉玲等[13]雜交培育的杏極早熟新品種“早金艷”,在鄭州地區(qū)5月中旬成熟,果實發(fā)育期56d左右,比普通杏提早成熟1個多月。
杏鮮果味道鮮美,其加工制品亦深受消費者的喜愛。不同用途的果品對果實品質(zhì)有不同的要求,首先,鮮食品種要求果個大、圓形、汁多、味濃芳香、離核。制干品種要求無彩色、適宜的果個、圓形、含糖量高、理想的硬度,適于機械采收。罐藏品種要求無彩色、硬肉、理想的香味、加工過程不軟化變形,便于機械采收。仁用品種要求出仁率高、豐產(chǎn)和抗花期霜凍。張玲等[14]培育出的“木瓜杏”和中國農(nóng)科院鄭州果樹研究所培育的“玫香杏”,果大、肉厚、離核、甜仁、果肉中可溶性固形物含量高,是適合鮮食、仁用以及加工的兼用杏新品種。
目前我國杏樹的育種研究主要集中在鮮食、加工、仁用類型,側(cè)重于生產(chǎn)和經(jīng)濟功能,而忽視了杏果樹外延和生活服務(wù)功能。杏樹品種繁多,開花早,花期持續(xù)時間長,花白色或微紅,果實顏色和形態(tài)各異,極具觀賞價值。目前,我國觀賞杏樹的育種研究幾乎空白,花、果奇異珍稀的觀賞型資源缺乏深度的開發(fā)和利用。隨著人民生活水平的提高,觀光休閑的需求日益增強,集觀賞、采摘、旅游休閑為一體的生態(tài)農(nóng)業(yè)觀光園成了首要選擇,選育適宜觀賞、采摘的品種將成為未來杏育種研究的新趨勢。
雖然我國已在杏種質(zhì)資源評價、研究與利用等方面做了大量的研究工作,并取得了很大進展,但育種研究與國外相比,還有很大的差距。
首先,要制定明確的育種目標(biāo),從單純的優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃x育優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)為基礎(chǔ)的抗病蟲害、抗逆性強的品種為主要目標(biāo)。同時,對杏的營養(yǎng)品質(zhì)、耐貯品質(zhì)、加工品質(zhì)、商品品質(zhì)、矮化品質(zhì)(砧木)等方面都應(yīng)予以重視。
加強對杏種質(zhì)資源的鑒定評價,特別是對原產(chǎn)我國的野生近緣種、地方品種應(yīng)該有更清楚的了解,以利于不同地域之間的交流和用于育種的親本選擇,發(fā)揮我國果樹種質(zhì)資源的潛在優(yōu)勢。
常規(guī)育種仍是目前杏果樹常用的育種方式,但是常規(guī)的有性雜交育種應(yīng)該與新的生物技術(shù)相結(jié)合。作為雜交組合親本的品種,必須是經(jīng)過深入鑒定,對遺傳的多態(tài)性有深入了解的種質(zhì)資源;在雜交后代的幼苗期,利用分子標(biāo)記技術(shù)鑒定其是否攜帶目的基因,以決定選擇或淘汰,若雜交后代具有目的性狀,再利用組織培養(yǎng)技術(shù)進行擴繁,加速育苗進程。在今后的工作中,從現(xiàn)有的種質(zhì)資源尋找合適的親本,通過有性雜交,選擇優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、早熟、耐貯運、抗病蟲害、抗逆性強的鮮食品種。
根據(jù)具體的育種目標(biāo)開展研究,分工協(xié)作,制定研究計劃,明確技術(shù)路線,確定預(yù)期結(jié)果。在培育新品種的前提下,進一步新品種配套栽培技術(shù)開發(fā),開展試驗示范基地建設(shè),加快新品種及科技成果的轉(zhuǎn)化,促進育種目標(biāo)的完成。
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