【南方农村报】丝瓜研究全国领先!广东省农科院蔬菜所做对了什么?
盛夏炎炎,丝瓜清热解暑,是广东餐桌上常见的一抹清凉点缀。广东人口中的丝瓜常指有棱丝瓜,这是一种极具华南特色的蔬菜,在北方很少见,因此也被称为“广东丝瓜”。有棱丝瓜主要产自华南地区(其中广东年种植面积约30万亩),是两广、海南和港澳地区重要的日常消费蔬菜,如今市场上几乎周年可见。
很少人知道的是,这种作物天生对日照长短非常敏感。作为植物学上的“短日照作物”,有棱丝瓜在华南夏季长日照、高温环境下,常出现雌花稀少、坐果困难、果实品质差(变苦)等问题。为了让广东人在夏天吃上新鲜优质的丝瓜,多年来,广东省农业科学院蔬菜研究所(以下简称“省农科院蔬菜所”)的科研人员着实费了好一番工夫。
关键在解决越夏栽培“痛点”
在上个世纪90年代之前,和大多数地方蔬菜一样,有棱丝瓜几乎都是农家自留种,在华南地区夏季种植时,长日照、高温等环境条件致使丝瓜产量低、品质差(变苦)。
彼时,省农科院蔬菜所研究员罗剑宁还是刚从农校毕业的小伙子,他常年跟着周微波、罗少波等老专家辗转于田间调查和技术指导服务。“培育出适合华南地区夏季种植的丝瓜品种是团队的首要目标。有棱丝瓜是广东特色蔬菜,这个事情只能由我们来做。”
省农科院蔬菜所自上世纪70年代起就开展了丝瓜资源收集、创新及新品种选育工作,是国内最早开展丝瓜研究的科研机构之一。
目前该所已收集保存来自12个国家的丝瓜资源551份,建成国内最大的丝瓜种质资源库。还开展了田间农艺性状调查、适应长日照资源筛选、抗病性鉴定、耐热性鉴定等系统深入的资源鉴评和筛选工作,并创制了一批耐热、优质的核心资源材料,为选育突破性丝瓜新品种夯实材料基础。
这些工作并非一个人或一代人能够完成,省农科院蔬菜所丝瓜团队坚持攻关十数年,最终培育出“雅绿1号”,于1999年通过广东品种审定,是国内首个通过省级审定的丝瓜杂交种,2002年又推出“雅绿2号”。相较于农家种,这些品种对长日照不敏感,适应性广、适播时间长,有效解决了越夏栽培坐果差、品质差等关键问题,还比原来的主栽品种双青增产30%以上,果实的商品性、抗性亦有明显提升。
作为突破性丝瓜品种,雅绿1号、2号一经推出就大受欢迎,种植户间口口相传,产品供不应求。
罗剑宁回忆,在雅绿2号刚育成时,他拿给广州岑村的一个农户试种,试种表现优异,产量几乎是其他常规种的两倍。该农户连续几年都帮村里同行订了100多斤的种子,种了200多亩地。“到村里满眼都是熟悉的雅绿丝瓜,那感觉特棒!”
各种类型的丝瓜
从零开始搭建丝瓜分子育种体系
进入21世纪,生物技术飞速发展,玉米、水稻、大豆等大宗农作物陆续进入分子育种时代。分子育种技术建立在海量基因组、分子标记、功能基因数据基础上,需要在基因操作、数据分析等多项技术上实现突破。科研工作者厘清一个重要的农艺性状功能基因,往往需要花费三五年甚至更长时间。大宗农作物所实现的分子育种突破,是全球数百家实验室、成千上万名科研人员持续数十年努力的成果,难度可想而知。
有棱丝瓜是区域性较强的小众蔬菜作物,全国范围内的丝瓜育种科研人员有限,从事相关基础研究的就更少。在2010年入职蔬菜所后,省农科院蔬菜所丝瓜团队带头人、研究员吴海滨从零起步,人手不够,他就带着研究生从最基础的特异性分子标记开发做起,构建群体、鉴定表型、定位基因、建立体系……逐渐搭建起丝瓜分子育种体系。
随着基因组测序分析技术的飞速发展,丝瓜团队牢牢抓住了这波“技术平权”的契机,在丝瓜基础研究领域实现了弯道超车。
他们率先完成了丝瓜染色体级别的全基因组从头测序、组装和注释;开发了海量的分子标记,构建了世界上密度最高的遗传图谱;定位了丝瓜适应长日照、紧凑株型、茎粗、白粉病抗性、全雌性、果实长度等基因位点;解析了丝瓜主要营养品质、香气的组成,克隆了丝瓜苦味形成基因,建立了丝瓜感官评价预测模型。
上述系列工作填补了丝瓜分子育种领域的科研空白,为后续适应长日照、高品质丝瓜选育提供了重要支撑。
据统计,有记录以来与丝瓜种植相关的国家自然科学基金有6项,省农科院丝瓜团队获得了其中4项。作为团队里最年轻的成员,博士赵钢军满怀信心,“与大宗蔬菜作物相比,丝瓜的分子育种技术水平还有较大的提升空间,我们一直在坚持探索。”
丝瓜基因组及进化分析
技术创新支撑品种迭代升级
在分子育种技术加持下,省农科院蔬菜所的丝瓜育种工作也进入了快车道,陆续育成雅绿6号、雅绿8号等突破性品种。这些品种适应市场最新需求,在保留耐热、适应长日照、高产等传统优势外,还在好吃、营养健康、耐储运等品质性状上有极大提升。
2014年至2024年,雅绿系列丝瓜连续11年入选广东省、广州市农业主导品种,并被推广至广西、海南、山东等地,截至2022年底,累计推广面积在155.55万亩以上,占同类丝瓜面积的35%以上。
雅绿6号
雅绿8号
育种技术的进步也让精准育种、订单育种成为现实,大大缩短了科研和产业的距离。
港澳及珠三角市场对营养品质高、抗病、抗逆的深绿色有棱丝瓜品种有迫切需要,为此,省农科院蔬菜所与广东全农农业(集团)有限公司、肇庆全发农业发展有限公司等企业合作攻关,开展从良种研发到推广应用的全产业链技术集成创新,为企业量身定制了供港高端市场的深绿有棱丝瓜品种“全农1号”。
该品种在优质、耐热、高产、抗病等性状较此前品种均有较好的提升,外观上也更为粗短、匀称、饱满,更适合冷链物流包装运输要求。团队还针对“全农1号”的生产制定了“标准化安全高效栽培生产技术规程”,实现良种良法配套,有效促进了农产品标准化、品牌化发展。
近年来,市场对丝瓜的广适应性、高营养性、耐储运性提出了更高要求,这些问题都是利用常规育种手段难以解决的硬骨头。解决这些问题,必须从种质资源创新这一育种源头开始。
吴海滨表示,团队正利用分子育种技术聚合国内外种质资源的优良基因,同时利用基因编辑创制新的优异种质资源,全力做好难而正确的源头创新工作。在新技术加持下持续推陈出新,培育出更多满足市场需求的优良丝瓜品种。