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【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?

时间:2024-07-15 10:36 来源:南方农村报 【字体:

  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

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

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6号

  雅绿8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。


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