一枚柿子的“甜蜜”蛻變
眼下,正值柿子上市的季節(jié)。市面上的柿子大體分為澀柿和甜柿:澀柿需經(jīng)脫澀處理后食用;甜柿則在成熟時自然脫澀,即摘即食。
長期以來,我國柿子品種以澀柿為主,近年來甜柿育種不斷突破,推動我國柿子產(chǎn)業(yè)從量大向質(zhì)優(yōu)轉(zhuǎn)型,一場“甜柿革命”正在展開。
甜柿育種面臨挑戰(zhàn)
數(shù)據(jù)顯示,我國是全球柿子主產(chǎn)國之一,種植面積全球占比超過90%,產(chǎn)量全球占比75%以上,規(guī)模優(yōu)勢顯著。然而,國內(nèi)九成產(chǎn)量的柿子為需脫澀的澀柿,在鮮食、加工以及貯運等環(huán)節(jié)存在諸多不便;而深得市場青睞的甜柿,則主要依靠引進日本“次郎”“陽豐”“太秋”等品種,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)甜柿品種占比極少。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院果樹系副教授張青林介紹,我國并非缺少本土甜柿品種,而是現(xiàn)有品種仍需改良。以“羅田甜柿”為例,其口感脆甜,但果實個頭小、籽粒多,市場競爭力有限。在區(qū)域適配性方面,國內(nèi)部分甜柿品種雖具潛力,但尚未實現(xiàn)穩(wěn)定的規(guī)?;N植。
中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所研究員龔榜初告訴記者,培育擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、品質(zhì)優(yōu)良的中國甜柿,改善我國甜柿品種結(jié)構(gòu)失衡的現(xiàn)狀,成為國內(nèi)柿子育種科研人員的目標(biāo)之一。
然而,甜柿育種面臨多重挑戰(zhàn)。柿,作為木本果樹,雜交育種周期長,從雜交后代到開花結(jié)果,一般需要5到8年,因此有“桃三李四杏五年,柿子結(jié)果七八年”的說法。更大的挑戰(zhàn)來自柿子獨特的遺傳結(jié)構(gòu)。柿子為同源六倍體,擁有6套相似度高,但在細(xì)節(jié)上又有細(xì)微差別的染色體組,遺傳背景復(fù)雜?!斑@種基因結(jié)構(gòu)意味著我們很難預(yù)測雜交或基因編輯后下一代的遺傳表現(xiàn)?!蔽鞅鞭r(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院果樹系副教授關(guān)長飛解釋道,6套染色體組會互相“補臺”或“搶戲”,即使某個基因被成功編輯,其他等位基因也可能把原來被敲除的功能“救回來”,或造成果實呈現(xiàn)出意料之外的性狀。
基因編輯后,能否成功再生出完整、可開花結(jié)果的植株,并最終表現(xiàn)出目標(biāo)形狀,仍有待實踐檢驗。因此,柿子育種的重點在于完成全基因組測序,精準(zhǔn)定位控制甜澀、雌雄等性狀的關(guān)鍵基因,以及增強基因編輯結(jié)果的可控性。張青林坦言:“整體來看,甜柿的國產(chǎn)化育種和產(chǎn)業(yè)升級仍任重道遠(yuǎn)?!?/p>
生物技術(shù)提升選育質(zhì)效
雖困難重重,但我國甜柿育種并未止步。沿著人工雜交與生物技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)路線,我國甜柿育種正逐步實現(xiàn)精準(zhǔn)化、高效化。
位于陜西省咸陽市和浙江省蘭溪市的兩個國家柿種質(zhì)資源圃,作為全國權(quán)威資源平臺,系統(tǒng)保存柿屬種質(zhì)資源1300余份,是我國柿子育種的“種源庫”。在這些資源中,部分優(yōu)異種質(zhì)在甜澀性狀顯性、短童期、綜合品質(zhì)高等方面表現(xiàn)突出,被認(rèn)為是突破甜柿育種瓶頸的重要親本。龔榜初介紹,目前相關(guān)科研團隊已選育出200多株雜交甜柿株系,暫處于材料儲備與小范圍試種階段,待長期觀察果實品質(zhì),區(qū)域評測成熟后即可快速推廣。
在育種技術(shù)路線上,雜交育種仍是柿子育種最穩(wěn)定的方法。張青林說,我國科研團隊從20世紀(jì)90年代起持續(xù)開展人工雜交育種,至今已積累近1萬株雜交單株,為新品種選育奠定了豐厚的材料基礎(chǔ)。然而,雜交育種有一定盲目性,工作量大且周期長,需要在獲得甜柿等品種方面提高精準(zhǔn)度。
分子標(biāo)記輔助選擇、功能基因解析、胚乳培育等生物技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用,給柿子育種效率帶來質(zhì)的提升。“隨著柿子基因組圖譜的不斷完善,借助分子標(biāo)記技術(shù),科研人員可在柿子幼苗時期就精準(zhǔn)篩選甜澀、雌雄等性狀?!睆埱嗔诌M一步解釋,以完全甜柿選育為例,傳統(tǒng)方法需要等待樹齡達(dá)到5年以上才能確認(rèn)果實甜澀性狀,而分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用,使育種效率提升1至2倍,育種周期縮短3到5年。同時,通過鑒定控制柿子澀味形成的功能基因,科研人員解析了柿子自然脫澀的分子機制,為利用基因工程改良柿子甜澀性狀奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。此外,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等學(xué)校的科研團隊還通過胚乳培養(yǎng)及2n配子育種途徑,成功獲得九倍體和十二倍體新種質(zhì)。這些多倍體材料可能具有更強的抗逆性,以及果大、無核、口感優(yōu)良等特性,是培育顛覆性甜柿品種的重要基礎(chǔ)材料。
“在基因組學(xué)的指導(dǎo)下,柿子生物育種正從‘摸著石頭過河’轉(zhuǎn)向‘按圖索驥’式的定向育種。通過精準(zhǔn)聚合優(yōu)良基因,有望實現(xiàn)可預(yù)測、可控制的柿子品種選育?!标P(guān)長飛說。
技術(shù)的協(xié)同正有力推動我國甜柿育種取得重大突破。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)團隊綜合人工雜交、胚搶救、分子標(biāo)記篩選、嫩芽高接等技術(shù),構(gòu)建起快速遺傳改良體系,成功培育出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的完全甜柿新品種“華柿H9-1”與“華柿H1-36”。
多方發(fā)力培育更優(yōu)新種
“未來柿子育種的核心是從量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變,目標(biāo)是培育抗逆性強、好吃營養(yǎng)、外形美觀、適合機械化管理和滿足多樣化市場需求的多元化新品種?!标P(guān)長飛說。
從消費者需求層面來看,更好吃、更安全、更具有功能性的高品質(zhì)甜柿品種廣受市場歡迎。未來柿子育種將圍繞脆度、甜度、風(fēng)味、外觀一致度、果實耐貯性等指標(biāo)展開,積極推動無核、大果、硬脆、多汁甜柿的育成。
聚焦產(chǎn)業(yè)種植和管理體系升級,未來柿子育種將著力選育高抗、豐產(chǎn)、適合現(xiàn)代果園輕簡化管理的易栽型品種。在極端氣候頻發(fā)的背景下,抗寒、抗旱、耐高溫、抗炭疽病等抗逆性狀改良成為未來柿子育種的重點之一。張青林介紹,科研人員將利用分子技術(shù)篩選抗逆基因,創(chuàng)新種質(zhì)資源,靶向推進甜柿品種改良,使其更“耐折騰”。同時,適應(yīng)現(xiàn)代果園輕簡化、機械化、智慧化管理的矮化、緊湊樹形柿子品種也將成為新品種發(fā)展方向。關(guān)長飛指出,當(dāng)前甜柿多為大樹形栽培,果園日常管理耗時費力,未來新品種正在向矮樹控產(chǎn)、密植高效的方向優(yōu)化,以節(jié)約人工成本及生產(chǎn)資料投入,提高標(biāo)準(zhǔn)化管理水平,同時促進生態(tài)效益提升。
面向科研與產(chǎn)業(yè)深度融合,未來科研人員將致力于構(gòu)建可預(yù)測、可控制、可復(fù)制的精準(zhǔn)柿子育種體系。目前,科研團隊正探索更為系統(tǒng)化的育種技術(shù)路線。例如,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)團隊打造的“智能育種”模式,不再僅僅關(guān)注果實性狀的改良,而是將接穗(結(jié)果部分)與砧木(根系部分)作為一個整體進行育種設(shè)計,通過雙向改良實現(xiàn)植株綜合性狀的優(yōu)化。在這一體系下,遺傳轉(zhuǎn)化與基因編輯不僅可用于果實品質(zhì)和甜澀性狀的改良,也可應(yīng)用于砧木的抗逆性和適應(yīng)性提升。
“一個好的品種可以改變一個產(chǎn)業(yè)?!饼彴癯跽f,未來,柿子育種不僅在于培育顛覆性品種,還在于通過“科技+產(chǎn)業(yè)”的雙輪驅(qū)動,讓國產(chǎn)柿子更好吃、更甜,成為鄉(xiāng)村振興的“金果果”。







