[交大智慧]上海交大温室水果黄瓜新品种引领黄瓜产业更新[图]

图片 | 2016-06-17 16:21
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    既是蔬菜又是水果,既可食用又可美容,看似普通的黄瓜,含有多种营养成分,是老百姓餐桌上必不可少的绿色食物。作为世界上黄瓜种植面积最大的国家,我国黄瓜的设施栽培面积正在逐年增大。黄瓜的生产对满足蔬菜周年供应、提高城乡人民生活水平、促进农村经济结构调整具有极其重要的意义。

   随着生活水平的提高和饮食观念的改变,人们对蔬菜的要求不仅停留在口感,还要求“高颜值”、污染少。水果黄瓜作为一种新型的菜品,其外表光滑、体型娇小、口感脆嫩、种子腔很小,因此在国内一面世就受到广泛关注,迅速成为了市场上较为畅销的品种。

十余年攻坚克难 率先培育自主产权黄瓜新品种

    长期以来,华北型品种在国内黄瓜市场占绝对优势,但其类型单一,瓜把长,多刺瘤,不利于包装和清洗。“九五”期间,欧洲温室型光皮水果黄瓜品种伴随国外温室技术设备一起引进国内,上海交通大学农业与生物学院植物科学系教授,植物分子育种与种质资源创新学科负责人蔡润带领黄瓜遗传育种课题组,在90年代末期率先将该类欧洲温室型水果黄瓜引进上海开始研究。由于果皮光滑,光泽度高,少或没有刺瘤,果把短等特点,水果黄瓜深受国内消费者的欢迎。然而这些从以色列、荷兰等国引进的水果黄瓜,每粒种子价格曾经高达约1元人民币,国内南北气候和环境的差异导致其种植面积又十分受限,不易普及,因此对自主产权水果黄瓜品种的需求迫切。上海交通大学黄瓜遗传育种课题组在蔡教授的带领下,由黄瓜遗传育种课题组园艺植物分子育种、园艺植物生物技术方向教授潘俊松、从事黄瓜育种工作16年的高级实验师何欢乐以及课题组硕博研究生组成团队,从国外引进搜集了800多份欧洲温室型水果黄瓜材料和国内黄瓜资源,经过连续十几年的努力,通过杂交组合实验结合分子标记辅助育种,聚合各种优良性状,最终选育出了适合国内各地种植的、具有自主产权的水果黄瓜新品种。

从国外(美国、荷兰、以色列、日本)引进的欧洲温室型水果黄瓜

    新品种研究期间,一系列挑战接踵而至。传统育种容易受环境、生长期和显隐性的限制,存在技术瓶颈,且传统育种方法选育新品种的年限较长。另外,蔬菜作物的分子育种研究与主要农作物相比相对滞后,缺乏饱和的遗传图,定位性状少,分子标记辅助育种尚未进入实质性应用。在国家973、863、自然科学基金和上海市农委科委的资助下,课题组开展了黄瓜遗传图谱构建、黄瓜重要农艺性状QTL分析、基因精细定位与克隆、分子标记辅助育种等研究。分子标记辅助育种的优势在于,不仅能够在幼苗期选择到含有目标性状的单株,缩短育种年限,而且不受环境影响,准确度较高。蔡教授带领的团队在传统育种的基础上结合分子标记辅助育种,在较短的时间内培育出多个适合国内生产条件的自主产权黄瓜新品种。

高产高颜少农药 水果黄瓜不再依赖国外进口

    经十几年如一日的努力,课题组成功的将控制黄瓜重要农艺性状的基因,如黄瓜全雌性基因(M)、黄瓜果瘤基因(Tu)、黄瓜果实表皮毛基因(Gl)以及黄瓜抗白粉病基因(pm5.1)等进行精细定位和克隆,并开发出与性状紧密连锁的分子标记,应用于黄瓜新品种的选育。

    课题组将常规杂交育种与分子标记辅助育种技术紧密结合,在国内率先构建了黄瓜分子标记育种技术体系,培育出6个温室专用的‘申绿’系列水果黄瓜品种。‘申绿’系列水果黄瓜年亩产达1.6万公斤,商品瓜率达95%左右。‘申绿’系列果实长度在10-18cm不等,满足了不同地区和不同消费者的市场需求,植株全雌性(雌花率100%),果皮光滑无刺瘤,直果性,清脆爽口,并且具有较高的白粉病和霜霉病抗性,减少了农药的使用,提高了食品安全性,且降低了使用农药对环境造成的影响。‘申绿’系列黄瓜品种的成功选育,改变了我国水果黄瓜品种依赖进口的被动局面,进一步取代了国外同类品种,促进国内黄瓜产业的品种更新。

‘申绿’系列(申绿72、申绿64、申绿03、申绿04、申绿05、申绿06)

    上海的本地黄瓜受到广大市民的青睐,但在种植过程中,由于上海地区春季温度低、日照短,植株表现为强雌性,结实率高;但夏季气温高、日照长,造成雄花过多,结实率大大降低,需要喷施乙烯利诱导雌花的分化来增加产量,导致了果实品质的降低,同时对环境也会造成一定的影响。上海交通大学黄瓜课题组通过图位克隆将黄瓜的全雌性基因进行了精细定位和克隆,开发出与黄瓜全雌性性状共分离的分子标记,并成功应用于上海本地黄瓜的新品种选育中。培育出4个全雌性的华南型‘申杂’系列本地黄瓜新品种,实现了本地黄瓜节节结瓜的育种目标。

‘申杂’系列(申杂2号、申杂3号、申杂4号)

    课题组培育出高产、优质、抗病、耐高温多湿的欧洲型和华南型新品种共10个。这些国产化的黄瓜品种,更适合中国的气候特点,且植株抗病性强,果实品质好,甚至比国外的黄瓜更好一些;也大大降低了种子的成本价格,有利于全国范围内的推广。新的黄瓜品种不仅可以降低国内对外国黄瓜种子的需求量,也充分说明了我国科研成果的进步,凸显了中国在科学界的权威性。

助力农户增收致富 服务社会获充分肯定

    为了替代国外同类品种,加快国内黄瓜品种更新,针对不同地区的管棚、日光温室和连栋温室栽培,新品种配备了相应的种植技术和良种良法。同时,蔡润教授牵头开展了新品种新技术示范推广等一系列工作,通过多种途径推广新品种:1)建立新品种转化网络,将园艺场和种植大户的技术人员集中技术培训,充分发挥示范带动效应;2)参加种子展销会,向用户展示‘申绿’黄瓜;3)与种子公司和园艺场合作,通过示范基地展示新品种;4)与大型种子种苗公司(如上海惠和种业、上海乾德种业、天津德瑞特种业)合作,通过工厂化育苗大量推广应用新品种。‘申绿’黄瓜为农民增收致富提供了优良品种,促进水果黄瓜品种应用的快速提升,民众受益,市场反响热烈,在中国园艺学会黄瓜分会历年的品种展示中位于同类品种前列。

蔡润教授主持育苗集中培训

    宁海绿色城堡基地是交大黄瓜新品种重点示范推广基地之一,上海交通大学农业与生物学院于2016年1月16日正式签订战略合作协议,交大黄瓜课题组的服务工作也得到进一步发挥。该团队具有人才、成果和研究开发能力,可提供一定的新技术、新成果、新知识。绿色城堡在上海交通大学农业与生物学院黄瓜研究团队提供技术支持的条件下,积极配合,其将科研成果运用到实践当中,同时根据蔡润教授的指导和安排进行黄瓜相关农业知识的科普与技术推广,并最大限度的为广大民众提供物美价廉的安全农产品。

蔡润教授在山东兖州作田间指导

    2012-2015年期间,新品种黄瓜在新疆、四川、山东、浙江、江苏、云南、江西、广东、广西、上海等地试种推广,由于抗性、品质与产量突出,广受农户好评,累计种植面积30.1万亩次,产值达20亿元,显著促进种植户与经营者增收,满足消费者需求,在农业结构调整中发挥巨大作用。由此先后获得2002年度上海市科技进步三等奖和2008年度上海市科技进步二等奖。

    课题组带头人蔡润教授不仅担负教学任务,还积极参加科教兴农工作。蔡教授热衷于科技钻研,充分运用在国外学到的先进知识,切合实际地开展课题研究。在科技普及和农业生产方面,蔡润教授也发挥了重要作用,多年来先后到上海市各区县以及外省市进行科技咨询,讲解农业科技,深受群众好评。

    在新形势下,课题组将进一步改善科研基础条件,加大科研投入,实现育种技术和方法创新,建成黄瓜高新技术育种平台,实现生物技术在育种上的规模化应用,选育出满足市场要求的系列化、多样化的黄瓜优良新品种,依靠科技创新,推动中国黄瓜良种产业升级。