我國(guó)普遍栽培的50多種蔬菜如何育種？
2024-02-27 11:30:00
蔬菜可以提供人體所需的多種維生素和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，有利于改善飲食結(jié)構(gòu)，是人類必不可少的食物。
目前，我國(guó)普遍栽培的蔬菜約有50種，主要集中在十字花科、葫蘆科、茄科、傘形科、豆科、百合科、菊科、藜科八大科。其中，大白菜、甘藍(lán)、辣椒、番茄、黃瓜是最常見(jiàn)的大宗類蔬菜，也是百姓消費(fèi)的主要蔬菜。如今，市場(chǎng)上的蔬菜琳瑯滿目、豐富多樣，消費(fèi)者的選擇越來(lái)越多。人們也許會(huì)好奇，科學(xué)家是怎樣創(chuàng)制出這么多蔬菜品種的？蔬菜育種又往什么方向發(fā)展？讓我們沿著“蔬菜科技史”尋找答案。
育繁推一體化育種提升蔬菜產(chǎn)量
一方水土養(yǎng)一方菜，蔬菜品種與地理?xiàng)l件密不可分。我國(guó)幅員遼闊，地跨溫帶、亞熱帶、熱帶氣候區(qū)，地形、地貌復(fù)雜，多樣的自然條件為我們打造了一座蔬菜育種的寶庫(kù)。一般來(lái)說(shuō)，蔬菜新品種上市前往往經(jīng)歷4—5代的更新?lián)Q代，以保障周年均衡供應(yīng)和滿足不同飲食口味需求。
上世紀(jì)70年代以前，我國(guó)蔬菜以地方品種為主，主要依靠農(nóng)家選種留種。1965年，全國(guó)數(shù)十個(gè)科研和教學(xué)單位僅從番茄、茄子、辣椒3種蔬菜作物中就整理出2000多個(gè)品種。但并不是所有品種都適合大范圍種植，面對(duì)提高產(chǎn)量的迫切需求，篩選培育適合推廣種植的良種，成為豐富“菜籃子”的主要任務(wù)。70年代末，雜種優(yōu)勢(shì)利用育種技術(shù)在蔬菜品種選育中成功應(yīng)用，大力推動(dòng)了良種選育。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)就是通過(guò)雜交獲得生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、抗逆性、產(chǎn)量、品質(zhì)等方面更優(yōu)秀的種子。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所、湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等多家科研單位，成立了甘藍(lán)、辣椒、黃瓜等蔬菜新品種選育及育種技術(shù)課題組，選育出“京豐甘藍(lán)”“京研大白菜”“津優(yōu)黃瓜”“湘研辣椒”“長(zhǎng)豐茄子”等一系列蔬菜新品種，較原主栽品種普遍增產(chǎn)10%以上，且品質(zhì)更好。
以此為契機(jī)，多家農(nóng)業(yè)科研單位建立起育繁推一體化育種模式，大面積示范推廣新品種，蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。手撕包菜、熗炒包菜、包菜肉末炒粉條……今天家常菜中經(jīng)常出現(xiàn)的包菜，就源自當(dāng)年甘藍(lán)良種的選育推廣。蔬菜遺傳專家方智遠(yuǎn)潛心組配篩選，育成我國(guó)第一個(gè)甘藍(lán)雜交品種“京豐一號(hào)”，該品種產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)，高峰時(shí)期各地年種植總面積超過(guò)20萬(wàn)公頃。
突破單倍體育種、雄性不育系育種等技術(shù)
蔬菜品種創(chuàng)新迭代加快
進(jìn)入21世紀(jì)，科研工作者相繼突破單倍體育種、雄性不育系育種等技術(shù)，蔬菜品種創(chuàng)新迭代加快，育種周期縮短，種植范圍拓寬。通過(guò)花藥培養(yǎng)或游離小孢子培養(yǎng)技術(shù)，可以快速得到單倍體植株，再經(jīng)過(guò)自然加倍或人工加倍成雙單倍體自交系，便能夠大幅縮短育種周期。雄性不育系育種則因其母本雄性不育，可以省去人工摘除雄蕊的過(guò)程，省工省力，保證雜交種純度。廣受種植戶青睞的“津優(yōu)1號(hào)”黃瓜就是上述技術(shù)支撐下的產(chǎn)物，單瓜重200克，瓜皮深綠，果肉綠白，脆甜無(wú)苦澀味，對(duì)枯萎病、白粉病達(dá)到抗病級(jí)，對(duì)霜霉病達(dá)到高抗級(jí)。
這些新技術(shù)的應(yīng)用，為蔬菜全年均衡化供應(yīng)提供了強(qiáng)有力保障。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是讓蔬菜收獲更快、種植范圍更廣、更耐儲(chǔ)存。春季定植到收獲只要50天，單球飽滿，重約1公斤，畝產(chǎn)約3500公斤，“中甘21”就是運(yùn)用新技術(shù)培育的品種。它還具有耐裂球、抗干燒心病等優(yōu)點(diǎn)，是北方春露地甘藍(lán)和高原夏甘藍(lán)的主栽品種，在華北、東北、西北以及云南等地都可種植。
更耐儲(chǔ)存，意味著不易變質(zhì)，運(yùn)輸距離更長(zhǎng)。這樣的特性，不僅讓各地人們都能吃到特色蔬菜，還延伸了蔬菜加工產(chǎn)業(yè)鏈。“博辣5號(hào)”辣椒果表光亮，青熟果深綠色，從定植到采收鮮青椒約58天，至采收紅椒約72天，坐果率高，既能作為青椒和紅椒上市，也適合紅椒剁制、醬制和干制加工。湖南的“剁椒”加工產(chǎn)品聲名遠(yuǎn)揚(yáng)，離不開這類加工專用品種。
分子標(biāo)記育種、基因工程育種等技術(shù)
成為蔬菜遺傳改良的重要手段
10多年來(lái)，基因組測(cè)序、生物信息學(xué)等多種技術(shù)迅猛發(fā)展，打破傳統(tǒng)育種方式，開創(chuàng)出分子標(biāo)記育種、基因工程育種等現(xiàn)代作物分子育種技術(shù)。這些新技術(shù)精準(zhǔn)快捷，使育種過(guò)程“知其然，知其所以然”，成為蔬菜遺傳改良的重要手段。
掌握基因“密碼”，就有了改良蔬菜品種的利器。伴隨相關(guān)技術(shù)體系建立，科研人員相繼開發(fā)出一系列用于蔬菜輔助選擇育種的豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗逆的分子標(biāo)記，鑒定和創(chuàng)制了一批適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)的種質(zhì)資源，為優(yōu)質(zhì)蔬菜新品種的選育奠定基礎(chǔ)。以最關(guān)鍵的抗逆性來(lái)說(shuō)，其含義為蔬菜抵抗不利環(huán)境的性狀，比如寒、旱、病蟲害等制約蔬菜豐收的因素。通過(guò)對(duì)蔬菜抗病性的遺傳規(guī)律解析，將不同的抗病基因綜合到優(yōu)良的品種中，可以顯著提高蔬菜的抗病性。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所甘藍(lán)育種團(tuán)隊(duì)，針對(duì)抗枯萎病基因、抗黑腐病基因等進(jìn)行攻關(guān)，獲得了一批優(yōu)異的抗病材料，有的可以讓甘藍(lán)抵抗兩種以上病害，增強(qiáng)了甘藍(lán)的“抵抗力”。
近幾年，更為高精尖的基因工程技術(shù)開始應(yīng)用于蔬菜性狀改良。借助該技術(shù)，可提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)對(duì)生物和非生物脅迫的耐受性等。這方面，蔬菜作物創(chuàng)新發(fā)展的空間還很大，科研工作者正在加速探索。
未來(lái)方向：讓蔬菜更好吃、功能更多樣
矚目未來(lái)，隨著生活水平不斷提高，人們對(duì)蔬菜的需求從吃得飽變?yōu)槌缘煤谩⒊缘媒】?。于是，市?chǎng)形成巨大的高品質(zhì)鮮食蔬菜需求。
鮮食蔬菜品質(zhì)一般包括外觀、口感、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)等方面，常用指標(biāo)包括果實(shí)表面質(zhì)地、果實(shí)硬度、纖維素含量、角質(zhì)層厚度、維生素C含量、氣味是否芳香濃郁，等等。以辣椒為例，要做到外果皮薄、辣椒素含量適當(dāng)、“辣得可口”，需要利用基因技術(shù)進(jìn)一步探明關(guān)鍵因子，開發(fā)遺傳多樣性高、適用廣的分子標(biāo)記，結(jié)合辣椒花藥培養(yǎng)和分子聚合技術(shù)創(chuàng)制新品種。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院辣椒團(tuán)隊(duì)通過(guò)RNA測(cè)序，獲得了與品質(zhì)、抗性重要性狀相關(guān)基因，為高辣椒素含量品種選育奠定理論基礎(chǔ)。近年團(tuán)隊(duì)選育的辣椒新品種辣椒素含量可達(dá)10萬(wàn)斯科維爾以上，還選育出肉糯、清香、微甜的高品質(zhì)“樟樹港辣椒”，成為農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記產(chǎn)品。
近年來(lái)，具有藥用和保健功能成分的蔬菜品種獲得人們青睞。富含葉酸、丙醇二酸的黃瓜品種可抑制糖類轉(zhuǎn)化為脂肪，具有減脂美容功效；富含α—葡萄糖苷酶抑制劑的辣椒品種可以降糖，對(duì)控制餐后高血糖作用明顯；富含花青素的紫色甘藍(lán)品種，具有抗炎、防衰老、降糖、降脂和預(yù)防心血管疾病等多重保健功效……創(chuàng)制更多這樣的高品質(zhì)蔬菜品種，成為蔬菜科技發(fā)展的重要方向。
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