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【葡萄种植方法与技术【【专家论坛】徐海英:中国鲜食葡萄育种历程及育种目标、展望】专家论坛】徐海英:中国鲜食葡萄育种历程及育种目标、展望:海南菊花种植技术

作者:育种,品种时间:2024-09-17 08:31:40 阅读数: +人阅读

飞上金井栏

青鸟衔葡萄

《诗》

栽培葡萄最早起源于欧洲种和美洲葡萄,中国种植葡萄历史悠久,生产中的主栽品种基本都是引进品种,从20世纪50年代开始鲜食葡萄育种工作。目前育成葡萄品种总计300多个,其中80%左右是鲜食品种。常规育种仍是中国葡萄育种的基础技术手段,新型技术如胚挽救、分子标记等也在育种中应用或正在进行试验完善,已经成为提高育种效率的重要手段。总结了中国葡萄育种现状,并分析了存在的问题,展望了未来发展前景。

徐海英

北京市农林科学院林业果树研究所 研究员,国家葡萄产业技术体系鲜食葡萄育种岗位科学家,主要从事葡萄的资源、育种、配套栽培技术研究和示范推广工作,先后主持和参加科技部、农业部和北京市的科研项目30多项;研究评价葡萄资源400多份,主持育成葡萄新品种13个,获得省部级科技成果奖6项;发表论文60余篇,主编和参编出版各类专业书籍10部。

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中国葡萄育种现状

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发展历程

中国从事葡萄育种工作的主要是依靠政府部门支持,属于公益性研究。有计划的育种工作从20世纪50年代初期开始,80年代以前,大部分研究机构的葡萄育种工作都是处于断断续续的不稳定状态,育种规模小。直到1990年以后国家级项目开始设立葡萄育种相关内容,葡萄育种工作进入稳定发展期。1991年启动的农业部重点科研计划(应用技术研究)项目《作物新品种选育及其配套栽培技术研究》,首次设立了果树育种课题《主要果树新品种选育及其配套栽培技术研究》,子课题之一《葡萄新品种选育及其配套栽培技术研究》,持续到1998年。

瑞都科美

2000年,国家高技术研究发展计划(863计划)启动《农作物高效育种技术及优质、高产、多抗、专用新品种培育》项目,其中设立了葡萄育种子课题;2008年国家科技支撑计划项目(十一五)正式启动《主要果树新品种选育与高效标准生产技术研究》项目,设立了葡萄育种课题,参与单位也增加至6个。

2008年国家葡萄产业技术体系启动,设置了葡萄资源育种相关岗位8个,2015年增加到9个,包括种质资源收集与评价、育种方法与技术、无核种质材料创制、鲜食品种改良、酿酒品种改良、制汁品种改良、制干鲜食兼用品种改良、砧木评价与改良、种苗扩繁与生产技术等,实现了葡萄育种工作的长期稳定和持续支持。

2

育种成果

中国鲜食葡萄育种工作起步略晚于酿酒葡萄育种,中国农业科学院果树研究所选育出1个早熟玫瑰香优系,1963年定名为早甜玫瑰香;1979年山东省平度洪山园艺场育成了玫瑰香型品种泽香、泽玉。20世纪60年代中国科学院植物研究所、辽宁省盐碱地利用研究所、中国农业科学院郑州果树研究所、西北农林科技大学、山东省酿酒葡萄科学研究所等7~8家研究机构开始鲜食葡萄育种。1970—1985年,随着鲜食葡萄产业的蓬勃发展,山西、北京、辽宁(大连)、河北、吉林、山东、上海、新疆等省级农业研究机构也先后开始开展鲜食葡萄的杂交育种工作,到20世纪80年代末期,葡萄育种机构总数达到20多家。

到20世纪末期,总计育成鲜食葡萄品种(有记录可查询的)约60个,1990年以后选育品种进展明显加快,10年间育成葡萄品种约25个。

爱神玫瑰

京秀是1994年中国科学院植物研究所育成的早熟红色品种。香妃是北京市农林科学院林业果树研究所育成的浓玫瑰香型早熟大粒品种,2000年通过北京市农作物品种审定委员会审定。从90年代中后期开始,中国科学院植物研究所和北京市农林科学院林业果树研究所分别用京秀和香妃进行杂交,到2000年以后,陆续育成京蜜、京香玉、京翠、京艳、瑞都脆霞、瑞都香玉、瑞都早红、瑞都红玉、瑞都红玫等优质早中熟品种10多个,其中大部分都具有玫瑰香味,部分继承了京秀的红色硬肉耐贮运和香妃的成花坐果容易、玫瑰香味浓郁的突出优点,在生产中受到关注,种植面积逐年增加。2019年河北省农林科学院昌黎果树研究所审定的新品种黄金蜜是用红地球与香妃杂交育成的,不仅继承了红地球穗大粒大、挂树期长、硬肉、耐贮运的特点,还继承了香妃的玫瑰香味。

瑞都早红

瑞都红玉

早黑宝是1993年山西省农业科学院果树研究所用瑰宝与早玫瑰杂交,用秋水仙素诱导育成的早熟黑色四倍体大粒品种,2001年通过山西省农作物品种审定委员会审定。河北省农林科学院昌黎果树研究所利用早黑宝的四倍性与著名四倍体品种巨峰杂交,育成了宝光、蜜光、脆光、春光等6个光系列品种,基本表现都为黑色大粒的四倍体特征。

20世纪70年代,辽宁省农业科学院园艺研究所从玫瑰香中选出四倍体变异类型7601(沈阳玫瑰),1981年用7601与巨峰杂交,于90年代先后育成了紫珍香、夕阳红、瑰香怡、醉金香等四倍体品种;1993年大连市农业科学研究院同样用7601与巨峰杂交,2000年育成新品种巨玫瑰。

截至2016年,中国葡萄育种工作者先后培育葡萄品种(品系)总计达200余个。2017年农业部非主要农作物品种登记制度实施后,至今不到6年期间共登记了115个葡萄新品种,其中从国外引进的品种有16个,其余99个均为中国自育品种。

爱神玫瑰

瑞都红玫

从品种权申请和授权情况看,2004年以后,农业部品种管理中心收到葡萄品种权申请275个,中国自主培育的品种有192个。截至2022年国内已有113个品种获得授权,去掉疫情影响因素,2018年以前总申请数104个,获得授权77个,授权比例74.04%。

此外,国家林木品种审定委员会2013年启动葡萄品种审定,到2022年底共发布了13个国家审定葡萄新品种,主要有北京市农林科学院林业果树研究所培育的爱神玫瑰和4个瑞都系列品种共5个,中国科学院植物研究所的鲜食品种京艳、京香玉和4个北系列品种(酿酒品种),以及中国农业科学院郑州果树研究所的鲜食品种红艳无核等。

红地球

蜜光

【葡萄种植方法与技术【【专家论坛】徐海英:中国鲜食葡萄育种历程及育种目标、展望】专家论坛】徐海英:中国鲜食葡萄育种历程及育种目标、展望

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主要育种机构展

中国开始葡萄育种最早且持续时间最长的研究机构是中国科学院植物研究所,培育的品种数量最多,陆续培育了京系列鲜食葡萄品种16个。随着国家和各优势产区对葡萄育种工作的重视,葡萄育种队伍不断壮大,西北农林科技大学、中国农业大学、沈阳农业大学等高等院校,中国农业科学院等国家级研究机构下设的果树相关研究所,以及北京、河北、山西、辽宁、新疆、上海、吉林、辽宁等省市级农业研究机构,长期坚持葡萄育种工作。

从品种登记和品种权申请情况看,2010年以后,参与葡萄育种的专业研究机构保持有22个,而民营机构或个人大幅增加,共有20个。这些育种机构来自15个省市、自治区,其中新兴产区的育种机构明显增加,江苏、浙江、山东、广西、云南等地育种活跃度提高最快,尤其江苏、浙江、山东等省民间育种最活跃,育种起步早、坚持的时间长、申报的品种多。

中国葡萄申请品种权情况(1997—2022年)

4

新品种相关管理制度的发布和实施

中国从20世纪60年代开始实行品种鉴定制度,90年代部分省市开始实行省级葡萄品种审定、登记或备案制度。国家林木品种审定委员会于2013年开始启动葡萄新品种国家审定。从2017年5月1日起农业部开始实施了非主要农作物品种登记政策,2018年以后,通过品种登记发布的葡萄新品种数量剧增。至此,各省的品种审定、登记和备案制度与国家林木品种审定、农业部非主要农作物登记制度并行,可多途径选择新品种入市方式。

1997年10月1日,《中华人民共和国植物新品种保护条例》发布实施,2003年葡萄被录入保护目录,2004年2月18日农业部发布了第1份葡萄新品种授权公告,美国农业部申请的无核葡萄品种蜜红(Sweet Scarlet)获得了中国首批葡萄新品种授权。2006年8月,中国科学院植物研究所申请了自育葡萄新品种京蜜和京香玉的品种权,这是首批中国自主产权的葡萄新品种获得保护授权。

上述系列政策的推出和实施,为加强葡萄新品种管理、确保优良品种的有序推广、保护品种培育人和种植者的权益,以及促进品种区域化布局等方面提供了政策保障。也得益于政策的加持,育种参与人及育成品种类型更具多样性。

黄金蜜

02

育种方式与途径

1

常规育种仍是基础技术手段

据农业部登记葡萄品种的来源分类统计,基本的常规育种手段都得到了广泛应用,包括杂交育种、芽变选种,实生选种,还有少量通过自交和诱变育种培育的新品种。其中传统育种机构登记的品种全部都是杂交育成,芽变选种和实生选种主要来自于民间和新兴育种机构。

2

辅助育种技术是提高效率的重要手段

胚珠培养(胚挽救)技术

胚挽救技术是无核葡萄育种的重要辅助技术。美国农业部(USDA)从20世纪70年代开始无核葡萄的胚挽救技术研究,该技术目前得到普遍应用,使无核品种做母本、无核品种之间的杂交成为可能,杂交后代群体中无核单株的比例大大提高(75%以上),从而极大地提高无核葡萄育种效率。80年代以来,中国农业大学、西北农林科技大学、北京市农林科学院、沈阳农业大学、新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所、上海市农业科学院等研究机构的葡萄育种团队,围绕影响胚挽救的多个因素,包括重点无核品种胚珠取样时期、基本培养程序、发育培养和萌发培养的条件、辅助措施等进行了系统研究,不断完善胚挽救的育种技术体系,通过胚挽救技术储备了大量的无核品种杂交群体和优系。上海市农业科学院育成的沪培1号和沪培2号就是用无核品种做母本,经胚挽救技术辅助育成的无核新品种。

沪培1号

红艳无核

胚挽救技术也广泛应用于其他杂交育种工作中,如远缘杂交、染色体倍性不同的品种间杂交、一些极早熟品种做母本杂交,这些杂交中都存在不同程度的胚珠败育问题,通过胚挽救可以大幅提高杂种群体数量。

分子标记育种技术

目前中国葡萄育种中分子标记目标性状主要有果皮颜色、无核、香气、抗病等性状,已经得到验证并在育种工作中开始应用。如北京市农林科学院林业果树研究所葡萄育种团队通过对国内外发表的多个性状的标记进行多年的育种实践验证,建立了果皮颜色、玫瑰香味、无核、红肉、 白粉病和霜霉病抗性等重点性状的分子标记筛选评价体系。所构建的分子标记平台,在育种中主要应用于两个方面:一是筛选含有目标性状有效基因的核心资源,以此为基础建立核心资源库,作为育种亲本储备库;二是杂种群体的早期筛选。通过上述分子标记平台,根据育种目标定制核心亲本,每年筛选大量的苗期杂种群体,实现早期选择、早期淘汰,节约土地资源和人工、时间成本,使定向育种逐渐成为可能。无土栽培草莓一亩投入多少

诱变育种

在中国葡萄育种成果中,还有一些是通过化学诱变育成的新品种,通过秋水仙素处理葡萄的生长点,诱导产生染色体加倍的个体,可为葡萄育种创制新材料、培育新品种。如山西省果树研究所培育的早黑宝是用秋水仙素处理常规二倍体品种杂交种子的胚根,诱导染色体加倍育成的四倍体新品种。四倍体品种之间相互杂交可以继续培育四倍体大粒品种,如昌黎果树研究所用早黑宝与巨峰杂交培育了一批大粒的四倍体新品种;巨玫瑰也是用四倍体的玫瑰香与巨峰杂交获得的新四倍体品种。四倍体还可以与二倍体杂交获得三倍体,三倍体葡萄通过赤霉素保花保果,所结果实都是无籽的,如昌黎果树研究所用郑州早红(2x)与巨峰(4x)杂交,育成了三倍体品种无核早红。

早黑宝

无核脆宝

普通无核葡萄一般都表现果粒小,从目前获得的三倍体品种来看,通过赤霉素处理后可获得大粒无籽果实。还有一些研究人员正在尝试通过用秋水仙素处理普通二倍体无核品种的幼嫩组织,以获得无核品种的四倍体大粒类型,创制新材料。

03

中国葡萄育种目标

育种目标的制定与社会发展阶段密切相关,中国从20世纪50年代开始葡萄育种工作,70年代以后育种重点转向鲜食品种选育。

01

玫瑰香味品种和早熟品种的选育

(70年代以前)

70年代前中国主栽品种为玫瑰香,当时的鲜食葡萄育种目标是玫瑰香型品种选育,最早选育的品种是中国农业科学院果树研究所培育的早甜玫瑰香。为了避开玫瑰香(中熟)的成熟期,优先选育早熟的玫瑰香型品种,70年代前各研究机构基本都是用玫瑰香与一些早熟品种进行杂交,以期培育早熟的或带有玫瑰香味的葡萄品种,到80年代前育成的品种基本都是这种类型,如京早晶、京玉、泽香、早玫瑰、早玛瑙、瑰宝等。

玫瑰香

京亚

02

抗病大粒品种选育

(70年代中期至90年代)

70年代中期到80年代葡萄主要育种方向是培育抗性强的大粒品种,但仍有一些育种机构继续保留玫瑰香型与早熟的育种目标。80年代中期抗病大粒的巨峰一跃成为中国栽培面积最大的品种,到90年代新品种陆续问世,如普通欧美杂种与欧洲种杂交育成的品种有贵妃玫瑰、红双味、超康早、超康美等,用巨峰系品种实生播种选出的品种有甜峰、京亚、京优、蜂后、申秀等,以及用四倍体玫瑰香与巨峰杂交育成的品种紫珍香、瑰香怡、夕阳红、醉金香、巨玫瑰等。玫瑰香型或早熟的品种有爱神玫瑰、京秀、香妃、早黑宝等,这个时期的这类品种与早期的相比,果粒普遍偏大。

03

多样化育种

(90年代以后)

到90年代以后,中国的葡萄育种目标开始多样化,2000年后育成的品种类型也呈现多样性的特点。

2000年以来,生产中应用的品种主要受欧美和日本的影响比较大,欧美品种主要是大粒硬肉耐贮运类型(如红地球)和无核品种(如无核白鸡心、森田尼无核)等,这些品种绝大多数为纯甜型、无香味,适宜商业化处理,果肉硬,穗梗、果梗木质化程度高且不易褐化,不掉粒,适宜于夏季干旱少雨、阳光充足地区规模化生产和远销,在中国内地大部分地区存在成花能力较差、抗病性较弱、贪青旺长易抽条等问题。日本以选育抗性强的欧美杂交品种为主,代表性品种是巨峰系品种,通过应用生长调节剂处理获得大粒无核果实(先锋)或选育容易无核化处理的品种(阳光玫瑰)。

巨峰

阳光玫瑰

2000年以后,葡萄育种总体目标是外观好(穗、粒、色、形)、品质优(无核、大粒、香气、肉质细腻较脆或多汁),并且具有不同生态区域的良好适应性(如抗寒、抗湿、抗病),以及多样化种植的适应性(设施栽培、观光采摘等)。

2000年以后培育的品种数量很多,有核类型的有玫瑰香型的京系列、瑞都系列和宝系列以及黄金蜜等;抗病性良好的欧美杂交品种有申系列、着色香、瑞都摩指等;玫瑰香型四倍体品种与巨峰杂交的抗病大粒类型的有光系列、醉金香、巨玫瑰等。无核类型的有适于干旱少雨地区规模化生产、纯甜型的火州系列、红艳无核等,有适于在湿热地区种植的欧美杂交类型沪培系列、天工墨玉、郑艳无核等。各种类型基本实现早中晚熟配套、红黄紫等颜色丰富,其中还兼顾了耐贮运性、观光采摘、设施种植的适宜性等。

随着社会的不断进步,育种的目标还将附加一些其他社会功能,如针对特殊消费群体(如适宜老人的低糖品种),与生产省工省力、机械化栽培和加工以及智能化生产及采后处理等相适应的品种等。

04

育种存在的问题和展望

问题

技术层面,因葡萄的重要的经济性状多为数量性状,遗传基础高度杂合,杂交后代分离范围广,变异大,获得目标性状的几率低。育种周期长。基础研究薄弱,定向育种相关技术研究尚处起步阶段,育种效率的提升空间还很大。中国育种起步晚,底子薄,稳步发展时期仅30多年,虽然培育的品种数量比较多,但生产中自主选育品种种植面积占比低,如何加强新品种的宣传和示范、提升自育品种在生产中的认可度,也是将来需要攻克的课题之一。

行业层面,品种管理政策和苗木市场尚待继续优化和完善,品种名称的规范、品种准入标准的统一、品种权保护理念、生产品种的有序发展控制等,需要整个行业管理者和从业者共同努力,任重而道远。

展望

中国葡萄育种工作者经过几十年的研究积累和不断探索,育种的数量和质量都在稳步增长,国内外的影响力也在逐步提高。但在种质资源的开发利用、重要性状分子机制和遗传控制、定向育种(基因编辑)手段等方面还需要继续大力加强研发力度,推进创新攻关。新形势下,还要稳定支持一批育种基础研究队伍,加强共性问题的联合攻关,减少低水平重复,提高育种效率。

近年来,欧美和日本等主要葡萄育种国家推出的新品种大部分都是由商业育种公司育成,国外品种在中国申请品种权的已经达到83个品种,占申请总数(275个)的30.18%,已授权国外品种31个,占已授权总数的(113个)27.43%,占国外品种申请总数的37.35%。一些耳熟能详的国外品种如甜蜜蓝宝石、红斯威特、秋王、秋脆、深红无核、午夜美人等品种已经获得了中国品种保护授权;还有一些品种如日本的黑王冠、富士之辉等都已发布申请公告。

近年品种维权诉讼逐年增多,说明国家通过加大知识产权保护推动商业性育种是大趋势,中国传统的公益性育种也必将逐步向商业性育种过渡。在此形势下,国家鼓励更多的社会资源加入到育种队伍中来,国家新政策的加持,将有利于高效创新的机制建立,充分发挥企业的作用,提高整个社会的创新活力。地方院所建立或联合企业,形成利益共同体,由国家组织引导的地方农业科学院所与企业结合的育种形式将在相当长的一段时间内成为育种的主力军。近年来,许多有实力的葡萄种苗企业已经或开始涉足葡萄育种,育种机构与民间企业的交流和合作已现活跃。相信通过众多葡萄人的共同努力,葡萄种业发展将越来越富有活力,实现中国葡萄人生产真正的中国葡萄,使中国葡萄产业真正从大国向强国跨越。

本文作者:北京市农林科学院林业果树研究所 徐海英,摘自《落叶果树》2023年第3期专家葡萄种植方法与技术论坛。欢迎个人转发分享,其他任何媒体、网站如需转载,须在正文前注明来源《落叶果树》。

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