1、贵州马铃薯育种现状及建议贵州农业科学 2007,35(3):148150GuizhouAgriculturalSciences文章编号 31OOl 一 3601(2007)030162014803贵州马铃薯育种现状及建议宋吉轩,李飞,邓宽平,范士杰(贵州省马铃薯研究所.贵州贵阳 550006)摘要贵州马铃薯生产的发展及马铃薯消费市场的变化对马铃薯育种工作提出了越来越高的要求,育种目标已从最初的高产型转为专用型,抗病虫型以及特殊性状的选育,育种方法也从常规的杂交选择转为利用生物工程技术改良品种,并取得了一定的进展.在综述贵州马铃薯育种现状的基础上,对贵州今后的马铃薯育种工作提出了一些建议.关键词
2、 马铃薯 ;育种现状 ;贵州中图分类号$532文献标识码A0urrentSituationandProspectofPotatoBreedinginGuizhouSONGJixuan,LIFei,DENGKuanping,FANShijie(GuizhouPotatoInstitute,Guiyang,Guizhou550006,China)Abstract:Thepotatobreedingaimofhighyieldtypeisturnedintothespecial-usetype,pest-resistanttype,breedingofspecialcharacteristicand
3、postprOductiontechniquestomeettheneedsofpotatoproductiondevelopmentandchangeoftheconsumermarket.Thebreedingmethodoftheconventioncrossbreedingisturnedintothebiologicalengineeringtechniqueandhasmadethecertainrogress.Thesuggestionforfuturepotatobreedingisputforwardonthebasicofreviewingthecurrentpotatob
4、reedingsituationinGuizhou.Keywords:potato;currentbreedingsituation;Guizhou马铃薯作为贵州省一大优势产业,近年来得到了长足的发展.据 2005 年统计,马铃薯种植面积达57.49 万 hm,总产量 737.55 万 t,平均单产为850kg/667m.随着人民生活水平的提高,方便,营养高的快餐食品愈来愈受到人们的欢迎,其中马铃薯炸片和薯条已在中国大中城市成为热销食品,并且消费量有增加的趋势.但巨大的市场背后潜伏着很大的危机,技术储备严重不足已经显现.为提高贵州马铃薯育种水平,加快马铃薯新品种选育进程,本文就贵州马铃薯育种现
5、状进行综述,并提出了今后育种工作的建议.1 马铃薯育种现状1.1 育种目标早在 20 世纪 90 年代初,贵州省就开始了马铃薯新品种的引进选育工作,期间育种目标主要是“抗病性好,产量高“.围绕该目标选育出几个高产型的优良品种,如贵州省威宁县农业科学研究所引用黑龙江克山农科所马铃薯“克疫 “品种的实生籽后代经系统选育而成的威芋 3 号1,最高产量可达4000kg/667m 以上;贵州省农科院生物技术研究所引进选育的会一 2,黔薯一号等.这些品种目前已成为贵州马铃薯生产的主推品种.随着马铃薯生产的不断发展和人民消费结构的变化,特别是马铃薯加工业的发展,贵州马铃薯的育种目标已从最初的高产型转为专用型
6、,抗病虫型以及特殊性状的选育等.如贵州省马铃薯研究所针对不同消费需求把马铃薯新品种育种目标划分为鲜食蔬菜型,油炸加工型,区域适应高产型等.鲜食蔬菜型马铃薯新品种选育,其主要性状指标为黄皮黄肉,食味好,薯型好,芽眼浅,维生素 C,矿物质和纤维素含量高,龙葵素含量低.油炸加工型马铃薯新品种选育的主要性状指标为收获时还原糖不高于0.25,在冬季正常储藏条件下,经 2 个月储藏加暖后还原糖不高于 0.4,干物质含量的比重在 1.08以上,块茎淀粉含量在 14 以上,块茎大小适中,均匀,芽眼浅而少,分布均匀等 L2.1.2 育种方法1.2.1 利用杂交实生籽利用杂交实生籽培养马铃薯实生苗,并对各无性繁殖
7、系进行筛选,一旦发现优良变异株,就可利用无性繁殖保持其优良性状,成为一个新品(系) 种.因为同个实生苗单株的块茎繁殖的无性系群体是来自同一个基因型的亲体,在熟期,花色,抗病性,薯块大小等性状上是完全一致的,即后代就可通过无性繁殖以稳定其特性.该方法可应用快速繁殖技术直接用于生产.因此,马铃薯的品种皆为杂合体.如威宁农科所选育的威芋 3 号是从马铃薯实生苗的优势变异单株选育而得.1.2.2 引进外来马铃薯品种(系)马铃薯引种系指从国内或外国引进马铃薯新品种(系)以及供研究收稿日期20070202;2007 0316 修回基金项目 贵州省科技计划项目“马铃薯新品种选育及配套技术研究“黔科合农NZ
8、字(2005)30093作者简介 宋吉轩 (1978 一), 男,实习研究员,从事马铃薯育种及高产栽培技术研究.第 3 期宋吉轩等贵州马铃薯育种现状及建议?149?用的各种遗传资源材料,通过适应性试验,直接在本地推广种植.马铃薯引种是解决生产上迫切需要新品种的一种快速有效的途径之一.目前,贵州生产上推广的很多优良品种,大多是通过引进而来的.如会一 2,费乌瑞它,大西洋等.1.2.3 开展马铃薯诱变育种马铃薯诱变育种是利用理化因素诱发变异,再通过选择培育而成的马铃薯新品种.目前,贵州省马铃薯研究所已开展了化学诱变和育种方面的研究工作,并获得了一些马铃薯新材料,但有关育成品种方面尚无报道.董颖苹3
9、研究了 EMS 对马铃薯四倍体栽培种茎段组织化学诱变的作用,研究表明:1(v:v)浓度 EMS 处理 4h 以上具有明显的诱变效应,可以应用于今后马铃薯诱变育种.邓宽平利用剂量为 4 千伦琴,8 千伦琴的 Co.射线对马铃薯品种费乌瑞它,威芋 3 号进行急性处理(较高的照射量率在几分钟至几个小时内进行照射),研究表明,剂量为 4 千伦琴 Co.射线对 2 个品种均具有显着的诱变效应.目前贵州省生产上使用的品种,除少数为地方品种外,大多是马铃薯科技工作者通过引进鉴选而成的,主要包括米拉,威芋 3 号,大西洋,会一 2,费乌瑞它,坝薯 10 号,黔芋一号,白花大西洋等.2 存在的问题2.1 亲本材
10、料贫乏.遗传背景狭窄虽然贵州也引进推广了不少优良品种,如威芋3 号,大西洋,会一 2,费乌瑞它,坝薯 10 号,黔芋一号,白花大西洋等,但是生产上仍是以老品种米拉为主,新品种的推广面积小;另一方面,有关亲本材料的系统研究和野生资源的研究利用不够,资源创新远不能满足杂交育种的要求,例如资源材料的亲缘关系和配合力问题等,这些都应进行深入系统的研究,以提高配制杂交组合的目的性.从而选育出具有特异性状和适应当前育种目标的新品种.2.2 马铃薯科研起步晚.育种科研队伍薄弱由于贵州马铃薯育种起步晚,致使育种规模小,育种单位有限,育种科研队伍亦薄弱.目前,马铃薯育种单位只有贵州省马铃薯研究所和威宁县农科所.
11、2.3 专用型品种缺乏,育种体系不健全长期以来马铃薯育种的指导思想主要以追求高产稳产为目标,所育成品种主要是以鲜食为主,缺乏专用型品种.如春季种植,缺乏高产,抗晚疫病,抗癌肿病,抗青枯病,耐贮藏的品种;冬季种植则缺乏早熟,抗青枯病,耐旱品种;特别缺乏适合生产马铃薯全粉及炸薯片,炸薯条的品种.马铃薯普遍存在干物质含量低,薯形不规则,芽眼较深,表皮不够光滑等缺陷,难以适应加工企业需要的优质品种.育种体系也不健全,需加大投入,完善育种体系.3 建议3.1 建立多个区域型育种基地.完善育种体系贵州只建立 12 个马铃薯育种基地,不能满足全省马铃薯生产需要,原因是贵州省的生态类型多样化,栽培方式也各不相
12、同.例如贵州地处低纬山区,地势高差悬殊,气候特点在垂直方向差异较大,立体气候明显.东,西部之间的海拔高差为 2500m以上,故随着从东到西地势的不断增高,各种气象要素有明显不同.如西部的威宁较中部的贵阳海拔高1163m,年太阳辐射较贵阳多 96MJ/m.,年平均气温低 4.8,年平均绝对湿度小 4.0hPa,故威宁气候高寒,贵阳则气候温和.这充分说明了贵州山区垂直气候的差异性.在 12 个马铃薯育种基地选育的马铃薯新品种在全省不同生态类型地区推广,是不可能充分发挥新品种优势的.应根据全省不同生态类型,不同气候条件及土壤类型,建立多个区域型育种基地4. 建议:在高海拔地区建立高产 ,高淀粉育种基
13、地,该基地主要包括威宁,纳雍,赫章等地;在中低海拔地区建立加工型育种基地,蔬菜型育种基地,早熟型育种基地,抗病型育种基地,主要包括三都,望谟,独山,玉屏,三穗,黄平,罗甸等地.3.2 开展新型栽培种的筛选,选育马铃薯新品种中国的马铃薯种质资源较少,遗传基础比较狭窄.这种状况严重限制了马铃薯育种和生产的发展.为了选育适合贵州不同生态条件和不同用途的新品种,扩大种质资源的遗传背景是十分必要的.马铃薯新型栽培种(英国植物学家西蒙兹广泛收集了南美的安第斯马铃薯栽培种类型,作为进行混合轮回选择的基础,结果选择出了适合长日照的类型.这种类型在植株性状租块茎性状表现方面显着好于安第斯栽培种,如株高降低,茎数
14、减少,在长日照条件下可以百分之百结薯等,西蒙兹称这种马铃薯类型为新型栽培种)为马铃薯育种提供了一个新的基因库,是马铃薯育种的重要资源材料,具有变异类型广泛,抗病性强,品质好和产量高等重要经济性状的遗传潜力,是改良四倍体马铃薯品种的有效遗传资源.3.3 重视地方品种资源的搜集整理与利用引入外来资源固然重要,但贵州也有着丰富的地方品种资源,其中某些地方品种具有抗病,抗线虫,抗霜冻,早熟,高干物质含量,低还原糖含量等特征.应重视贵州马铃薯地方品种的搜集整理,筛选创新,利用其作杂交亲本,可改变目前马铃薯基因狭窄对育种的限制.贵州农业科学3.4 利用染色体工程技术选育马铃薯新品种马铃薯双倍体是马铃薯抗病
15、,抗虫,耐不良环境条件,耐炸片还原糖含量高和其他专用型品种选育的重要基因库.然而,在生产上应用的基本上是四倍体普通栽培种,四倍体栽培种基因库异常匮乏,遗传背景狭窄,亲缘关系近,后代的变异停留在近交水平,严重影响了优良品种的选育.采用染色体工程技术口,也称“ 倍性操作“育种 ,即将四倍体降为二倍体,先在二倍体水平上进行选育,杂交和选择,然后再经过染色体加倍,使杂种恢复到四倍体水平.甘肃农大戴朝曦等利用此技术育出的“甘农薯 2 号“ 具有高产,抗病,高干物质,高淀粉,高维生素 C 含量,低还原糖等优点,已大面积示范种植和参加省级区域试种,一些优良品系如“甘农 5,6,8 号“ 等,都已开始大面积示
16、范种植.实践充分证明,利用染色体倍性操作进行“分析一合成育种 “的新方法具有优越性引.3.5 利用基因工程技术选育马铃薯新品种基因工程育种g就是利用人工方法对生物DNA(基因) 分子进行体外切割,连接,组成重组DNA 分子,再导入植物体内复制和表达,从而使受体植物获得新的遗传性状的过程.这种育种方式,打破了物种间界限,改变了生物正常繁殖和发育途径,使植物产生靠自生遗传和变异所不可能出现的遗传性状.目前在这方面国内学者已取得可喜的进展.如曹晓岚 E,宋艳茹等 En将 PVY 外壳蛋白基因转入马铃薯中,接种病毒后用 ELISA 测定转基因植株的抗病毒效果,结果发现,转基因植株的 PVY增殖浓度低于
17、非转基因植株;岳东霞等1 引,金红等 D33 将攻击病原细胞膜的致病相关蛋白基因 TLP(类甜蛋白) 导人马铃薯中 ,TLP 基因在植物细胞间隙表达,通过改变病原真菌细胞膜的透性扰乱细胞功能,从而抑制真菌生长增殖.戴朝曦等口发现,农杆菌还能引起植物体细胞发生变异,因而在转化后代中可产生许多变异类型.戴朝曦等15=将来自于大肠杆菌的 1 一磷酸甘露醇脱氢酶(MtlD)基因转入马铃薯中,经 PCR 扩增检测后,在试管中对转基因植株的耐盐性进行了分析.结果发现,转基因植株在 0.8 的 NaC1 培养基上可以正常生长.3.6 利用细胞工程育种技术选育马铃薯新品种细胞工程育种主要是指利用花药组织培养,
18、原生质体培养,体细胞融合与杂交等技术进行育种的方法.通过花药培养途径,人们获得了双单倍体及单倍体植株.如戴朝曦等 n 利用这种方法获得了具有高产,抗病,高干物质,高淀粉,高维生素 C 含量,低还原糖等优点的“甘农薯 2 号“ 品种.4 小结马铃薯的品种皆为杂合体,在遗传上有非常复杂的异质性.无论马铃薯的自交后代或杂交后代,都会出现非常复杂的分离现象.马铃薯的杂交育种不象其他自交作物那样需要经过数代的性状分离过程,直到在主要性状上趋于同质结合才能利用.马铃薯一旦发现优良变异,就可以利用无性繁殖保持其优良性状,成为一个新品种.未来的一段时间,马铃薯育种方法仍以常规育种技术为主,以生物技术育种为辅,
19、二者将紧密结合,最后走向融合.充分利用基因图谱和分子定位技术等生物技术,使马铃薯育种从依靠表现型选择向依靠基因型选择飞跃,缩短育种年限,提高育种效率.参考文献1毛春,等.马铃薯优良品种威芋 3 号的选育 EJ3.贵州农业科学,2004,32(4):7-9.2卢毕生,陈雄庭 .马铃薯品质育种研究进展 EJ3.福建热作科技,2005(1):33 35.3董颖苹.马铃薯四倍体栽培种茎段组织的 EMS 诱变研究 EJ3.中国马铃薯,2006(3):145 149.4李良骐,等 .贵州农业气候区划M.贵阳:贵州人民出版社,1989,2258.5吴俊铭.贵州光能资源的基本特征,时空分布规律及其合理利用J.
20、 贵州气象,2001(4)1318.6吴俊铭,帅世殊 ,等.论贵州气候资源与农业结构调整 EJ3.贵州农业科学,2004,32(2):67 69.7戴朝曦.生物工程技术在马铃薯遗传育种研究中的应用J.马铃薯杂志,1991(3):16 卜 166.8戴朝曦.细胞工程技术在马铃薯育种中应用的研究 EJ3.遗传,1998(1):3942.9张俊莲,王蒂 .我国马铃薯育种方式的变迁及其转基因育种研究进展 EJ3.中国马铃薯,2005(3):163166.103 曹晓岚 .马铃薯 Y 病毒外壳蛋白基因在转基因马铃薯中表达EJ3.植物,1996,38(5):416-420.11宋艳茹,马庆虎 ,侯林林,等
21、.转 PVY 外壳蛋白基因马铃薯及其田问实验 EJ3.植物,1996,38(9):711 718.ElZ3 岳东霞,金红,周良炎,等.外源类甜蛋白基因在马铃薯中的表达J.华北农,2000,15(1):1216.E133 金红,岳东霞,周良炎,等.利用类甜蛋白基因诱导表达提高马铃薯对晚疫病的抗性研究J.华北农,2001,16(1):1519.E143 戴朝曦,冉毅东,王清,等.细胞工程技术在马铃薯育种中应用的研究J.遗传,1998,2O(增刊):3942.E153 戴朝曦,于品华,冉毅尔,等.用花药培养法诱导马铃薯产生双单倍体植株的研究J.科学通报,1982(24):15291532.E163 戴朝曦,于品华,冉毅尔,等.用花药培养法由马铃薯雄性不育双单倍体诱导一单倍体植株的研究J.遗传,1993,20(2):141-146.(责任编辑: 高红卫)
