武沖,姜莉莉,宗曉娟,王曉芳,田中 一久
(山東省果樹研究所/山東省現(xiàn)代設施果樹技術創(chuàng)新中心,山東泰安 271000)
草莓(FragriaananassaDuch.)為薔薇科草莓屬草本植物,其果實營養(yǎng)豐富,經(jīng)濟效益較高,深受消費者喜愛[1]。中國雖是野生草莓的發(fā)源地之一,但栽培草莓的歷史較短。草莓栽培品種為鳳梨草莓,于20世紀初引入中國。新中國成立以來,中國的草莓科學研究取得了巨大成就。截至2018年,中國草莓種植面積已達17.3萬hm2(260萬畝),年產(chǎn)量超過500萬t,增長幅度在所有農(nóng)作物中位居前列。中國已成為世界第一草莓生產(chǎn)和消費大國,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量50%以上。
近年來,中國草莓品種選育工作也進展迅速,但與國外相比仍有較大差距。筆者介紹了中國草莓育種的方式、發(fā)展歷程和育成譜系,總結了草莓育種存在的問題,并進行展望,以為中國的草莓新品種選育工作提供參考。
草莓的育種方式主要包括選種、雜交育種、誘變育種和生物技術育種等[2]。1953—2018年,中國共培育草莓品種112個,有104個通過省(市)審定。其中,雜交選育品種98個,占審定品種的94.2%。實生選種、誘變育種和芽變選種育成新品種分別為11個、1個和2個。
草莓選種包括實生選種和芽變選種。實生選種主要為利用國外引進品種的實生種子繁殖群體中選育優(yōu)良品種。芽變選種主要是利用體細胞變異或嫁接產(chǎn)生嵌合現(xiàn)象,從中選育優(yōu)良變異類型,進而成為品種[3]。
雜交育種是通過不同基因型間的配子重新配對,增加基因組合數(shù)量,產(chǎn)生雜種優(yōu)勢,以篩選新的優(yōu)良性狀的植株[4](圖1)。目前,草莓最主要的育種方式為雜交育種,包括種內(nèi)常規(guī)雜交育種和種間雜交。在全世界范圍內(nèi),草莓栽培品種大多是通過常規(guī)雜交手段育成的。
圖1 草莓雜交優(yōu)系
草莓種間雜交可以將不同種親本的優(yōu)良性狀傳遞給后代,在種質(zhì)資源創(chuàng)新方面具有獨特之處[5](圖2)。野生草莓資源經(jīng)歷了長期的自然選擇,在抗逆性、抗病性、芳香性等方面有較大潛力[6]。目前已通過草莓種間雜交獲得了4x、5x、6x、7x、8x、9x、10x、12x等豐富的倍性材料[7]。
誘變育種是人為利用外加因素誘發(fā)遺傳物質(zhì)產(chǎn)生變異,從而選育新品種,包括化學誘變和輻射誘變[8]?;瘜W誘變劑秋水仙素可使低倍性野生草莓染色體加倍,從而克服種間雜種的不育性;甲基磺酸乙酯(EMS)也可引起草莓主要農(nóng)藝性狀發(fā)生變異。輻射誘變是利用射線或其它粒子誘導植物染色體或基因發(fā)生變異,進而獲取所需品種[9]。適宜劑量的激光和高壓靜電場,可以克服草莓種間雜交的不親和性,提高交配率。張亞惠等[10]以20 Gy劑量的60Co-γ處理紅頰(顏)品種,獲得誘變系2010-30,其果實品質(zhì)和柱頭可授粉性顯著提高,花粉敗育率降低。
圖2 草莓花色選育
隨著生物技術的發(fā)展與成熟,組織培養(yǎng)突變與轉基因技術也逐漸被用于草莓育種,增加了變異頻率,也加速了遠緣雜交和特定功能基因轉移。以離體培養(yǎng)為基礎,通過農(nóng)桿菌介導,已經(jīng)獲得了在品質(zhì)、抗逆性、抗病蟲性等性狀具有顯著變異的轉基因草莓植株,為農(nóng)藝性狀的定向改良提供了依據(jù)[11]。
中國草莓品種選育開始于20世紀50年代,前期主要為實生選種,選育出的品種包括紫晶、金紅瑪、五月香、綠色種子、大四季、沈農(nóng)102等[12]。
20世紀80年代中國建立了國家草莓種質(zhì)資源圃,設在北京市農(nóng)林科學院林果研究所和江蘇農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所,標志著中國草莓育種工作進入了一個新的階段。以雜交育種手段為主先后育成了明晶、明磊、碩豐、碩蜜、碩露、香玉、紅露、美珠、長豐、石莓2號、石莓3號、碩香、申旭1號、申旭2號、公四莓1號等一系列早熟、大果品種。進入21世紀以來,中國草莓育種工作也步入飛速發(fā)展期,育種單位多達30余家,選育出了越心、艷麗、晶玉、妙香7號、京醇香、寧玉、寧豐、紫金香玉等一大批優(yōu)良品種[13]。其中,2012—2017年共育成草莓品種54個,占中國歷年育成品種總數(shù)的48.2%[14]。
根據(jù)結果特性分類,在1953—2016年中國育成的108個草莓品種中,有9個為四季型品種,包括永麗、紫金四季、公四莓1號、長虹2號、四公主、3公主、鎮(zhèn)莓4號、四季公主2號等。其余均為一季型冬草莓品種,包括艷麗、紅玉、越心、紫金香玉、妙香7號、星都1號等。根據(jù)用途分類,中國育成的草莓品種中包括2個加工專用型品種(紅云雀、石莓10號)、5個觀賞(紅花)兼鮮食型品種(紫金紅、粉佳人、俏佳人、粉公主、紫金粉玉)、5個加工兼鮮食型品種(紫金1號、保彤等),其余均為鮮食型品種。目前,中國育成的種子繁殖型品種尚為空白。
對中國培育的92個可追溯親本草莓品種的原始親本組合進行分析發(fā)現(xiàn),引進品種的遺傳貢獻值高達95.7%。其中,雙親都是歐美品種的組合有15個,占15.8%;雙親都是日韓品種的組合有21個,占22.1%;雙親為歐美品種與日韓品種的組合有56個,占58.9%。
比較親本衍生數(shù)量發(fā)現(xiàn),以日本紅顏作為親本,繁殖出19個品種,位列第一;以美國甜查理作為親本,繁殖出15個品種,位列第二;紅顏與甜查理作為親本育成的品種3個[15]。章姬、寶交早生、卡姆羅莎、全明星、豐香等品種繁殖的品種數(shù)也均超過10個。
中國育成的草莓品種絕大多數(shù)來自常規(guī)雜交育種,少數(shù)來源于芽變或誘變,選育方法較為單一。所用親本材料高度依賴日系或歐美主栽品種,遺傳背景狹窄,育種目標難以突破。應充分利用野生草莓資源,拓寬育種資源的遺傳背景。所育成的品系以大果、紅色、高糖度果為育種目標,在此基礎上耐貯運性、抗病性、彩色系也應逐漸成為草莓育種者關注的重點。
目前中國自主選育的草莓品種不斷增多,但推廣面積并不大,市場上仍以日本、歐美品種為主。這可能與市場接受程度或配套栽培技術不成熟有關。
在今后的草莓新品種選育工作中,應準確地把握市場需求,選育市場接受度高的優(yōu)質(zhì)新品種。針對自育品種,應及時建立種苗脫毒快繁和配套的栽培技術體系,加強示范推廣和宣傳力度,以進一步優(yōu)化中國草莓品種結構,促進草莓產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。