猕猴桃种质资源收集保存与种质创新可研报告.docx

猕猴桃种质资源收集与创制研究可行性研究报告一、研究背景、进展概述及研究意义猕猴桃隶属猕猴桃科猕猴桃属，该属有54种，21个变种，共约75个分类单元。湖南省的猕猴桃野生种质资源极其丰富，种类繁多。经初步查明，湖南省拥有猕猴桃野生资源22种，变种15个。湖南是全国猕猴桃的重点产区之一，全省80%以上的县（市）均有野生猕猴桃资源。据2013年年报，猕猴桃年产量达11.3万吨，占全国猕猴桃总产量的9.2%，在全国排名第三，仅次于陕西省和四川省。湖南省猕猴桃产业近年发展势头迅猛，潜力巨大。目前我省猕猴桃水果产业正处在良性、高速发展阶段。虽然我省猕猴桃水果产业发展总体向好，但也存在诸多问题，如：种类、品种结构不合理，品种较单一，现有品种品质退化，亟待选育和推广具有创新特色的符合市场需求的原创性替代品种；种质资源的研究严重滞后于产业发展的需要，具有优良商品性状的资源亟待发掘、评价与利用；危险性病虫害的发生蔓延对产业的持续发展构成严重威胁，如猕猴桃溃疡病的防控形势较为严峻；采后处理难度大。目前，我省发展的猕猴桃大多数都存在不耐贮运，果实货架期短的问题。这些问题是制约我省乃至我国猕猴桃产业发展的核心问题。而要从根本上解决这些问题必须不断发掘特性资源、创新相关种质资源，培育特色品种。但目前这些特色资源得不到有效地保护和开发利用。种质资源是人类赖以繁衍、生存和发展最根本的物质基础和战略资源，也是人类进行农作物品种改良和新品种选育的物质基础。中国是猕猴桃属植物的起源地和分布中心，自然资源异常丰富。湖南，特别是湖南西部山区，蕴藏着异常丰富的猕猴桃自然资源。但从古代典籍来看，我国古代仅有零星的栽培尝试，似乎未进行过系统的驯化栽培，对种质资源的开发利用也是非常之少。因此，该项目的实施有利于收集、保存和合理开发利用湖南丰富而珍贵的猕猴桃种质资源，变资源优势为产业优势，促进我国中部地区猕猴桃水果产业的可持续发展，提高猕猴桃的产量、品质和整体竞争力，加速我国猕猴桃产业的转型升级，为推动我国由猕猴桃大国向猕猴桃强国的跨越式发展作出贡献。二、研究的主要内容： 通过广泛调查收集我省猕猴桃野生、半野生种质资源以及丰富的地方品种资源，建立猕猴桃种质资源异地田间保存圃和室内保存库，对全省猕猴桃种质资源进行完整系统的保存。收集保存猕猴桃野生、半野生种质资源以及地方品种资源50份左右。建成我国猕猴桃野生、半野生种质资源与地方种质资源的异地保存中心，建立野生、半野生种质资源保存圃30亩。在系统地观察猕猴桃种质资源的生物学特征特性的基础上，着重开展野生种质资源的整理、评价与利用研究，对各种猕猴桃种质资源利用途径作出评价，利用现代生物技术手段开展猕猴桃种质的创新研究。以常规杂交育种为主，分子标记辅助育种，创新一批新种质。通过对猕猴桃砧木资源的研究，筛选出适合不同土壤与异常环境条件的砧木资源。从收集保存的地方品种资源和现有保存的猕猴桃品种资源中筛选出一批优良品种或材料，应用于猕猴桃生产，促进我省乃至我国猕猴桃产业稳健可持续发展，提升我国猕猴桃产业在国际上的竞争力。具体分为以下几个方面：1. 资源调查、收集与保存在湖南全省开展猕猴桃野生资源和特色地方品种的调查与收集。猕猴桃是雌雄异株植物，对植物育种家来说，雌雄异株植物的育种改良相对比较困难。因此，利用野外天然群体选优是雌雄异株植物品种改良的便捷的途径之一。同时，猕猴桃也是多倍体植物，有二倍体、四倍体、还有八倍体，倍性变异大，染色体组成复杂，使得长期适应性进化的自然变异中，存在着丰富的基因型和表型变异，为育种者创造了极为有利的选择空间及品种改良余地。同时，有目的地对野生群体中蕴含的倍性或倍性小种进行选育，无疑是有效发掘和利用资源的重要途径。湖南是猕猴桃野生资源最丰富的省份之一，特别是在武陵山脉、罗霄山脉、雪峰山脉等地，猕猴桃野生资源尤为丰富和集中，有针对性地对以上地区的猕猴桃野生资源进行调查、收集与保存，就显得尤为重要。计划每年收集特色资源25份左右，在项目期共收集50份左右。新建猕猴桃异地保存资源圃30亩，对收集到的相关资源进行集中保护，同时便于观测研究。2.种质资源的创新利用种质资源是现代育种的物质基础，利用收集的各种资源开展种质资源的创制工作：2.1野生选优 目前我国栽培的中华猕猴桃与美味猕猴桃品种大多是直接或间接从野生群体中选育而成。通常从野生优株上采集接穗经过高接形成结果成年株系进行综合性状评价、株系遗传稳定性检验、区域试验、果园小试栽培评估等选育程序，然后繁殖推广。例如，中国种植最广泛的的品种之一秦美，是从陕西周至县的野生猕猴桃资源中优选单株直接选育的，主栽品种米良1号同样也是从湖南凤凰县米良镇自然猕猴桃野生群体中野生单株直接选育的。另一广泛种植的美味猕猴桃品种金魁则是个间接选育的特例，为野生单株的种子谱系实生选育而成。中华猕猴桃系列中一些较好的品种多为四倍体，他们多选自湖北与江西相接的幕阜山脉。新品种楚红作为一个比较有前景的中华猕猴桃系列红肉品种，也来源于湖南的野生资源。美味猕猴桃系列中的红肉优选株系红美，则来自四川北部山区。我国大部分优选株系的选育归功于1978年开始的猕猴桃资源普查和科研协作计划，国家和省级众多研究机构和高校形成的联合攻关协作。中国现有猕猴桃品种的多样性充分体现了这次对我国野生猕猴桃种质资源的全面普查、系统的资源收集评价及野生优选的成果，中国猕猴桃产业的遗传育种资源基础积累奠定了我国猕猴桃资源研究将引领全球的趋势。某些野生优选并育种改良的的中国猕猴桃品种已经在国外开始广泛商业栽培，例如，在欧洲商业化推广的黄肉中华猕猴桃品种金桃，是从江西武宁县野生猕猴桃植株中筛选出并经过多年选育改良而成。金桃表现出对不同的气候条件具有很好的适应性，果个大，风味好，贮藏期与货架期长。计划从新建的资源圃中画出10亩左右的地专门用来繁殖砧木和野生资源嫁接苗的繁育，优株的筛选及新品种的区域试验等，直接从野生资源中选出以选育出个大、质优、抗逆性强、耐贮藏的材料或品种。2.2 实生选育 通过收集野生猕猴桃种子来选择株系，或者直接从野生环境下收集实生苗选育也是目前猕猴桃选育改良的重要途径之一。中华猕猴桃系列的优选株贵丰、贵露、贵蜜和徐州78-3就是以此种方法选育的。红肉品种红阳选自3213株实生苗，其实生苗源自河南省野生资源中收集的红肉猕猴桃的种子。法国的中华猕猴桃品种ChinaBell及其雄株PolliChina, 也选自野生种子培育的实生株群体。California雄株或称为Chino雄性品种是唯一来源于国外的美味猕猴桃雄性品种，根据文献记载，它也是从野生种子培育实生苗群体中选育。大部分新西兰的美味猕猴桃品种，如艾博特、艾利森、布鲁诺、葛雷西、海沃德以及蒙蒂也都是实生选育的，是从新西兰最初引种种子的第二代实生群体中选育。海沃德是从2040株实生苗中选育而成，葛雷西则很可能选自同样的群体。所有这些老栽培品种可能都是来自一株雄株与两株雌株繁殖的后代，它们直接来源于最早引进到新西兰的猕猴桃种子或者由此产生的第一批实生植株。它们的配套雄株也是实生选育的，但其来源不详。许多美味猕猴桃品种选自于已命名品种或优良株系的自然授粉产生的实生苗。最突出的例子是我国目前第三代美味猕猴桃栽培品种金魁，从野生到品种仅仅经过了一代，是从湖北竹溪县发现的野生优株竹溪2号自然授粉结实的果实中收集种子，从种子产生实生苗中选育出的新品种。从自然授粉的海沃德种子培育的新品种。从自然授粉的海沃德种子培育的实生苗也选育了一系列品种和品系，如Koryoku，Tewi、Vincent或中国的实选3号、徐冠以及徐香。MontCap是海沃德自然授粉产生的第二代品种。某些品种由于实生苗的来源不详，鉴定较难，但是世界各地注册命名的一些品种，除了中国之外，它们可能都是新西兰栽培品种自然授粉后代，因此原始来源都是最初从宜昌引进到新西兰的那批种子。这些品种包括新西兰的Brodie，南美洲的Donne及加拿大的Saanichton 12等。加利福尼亚的Blake可能源自早期几次引进到加利福尼亚的美味猕猴桃植株。我们拟从资源圃划出10亩地，专门从事实生选育工作，将收集的野生猕猴桃种籽播种，希望选育出个大、质优、抗逆性强、耐贮藏的材料或品种。2.3种间杂交育种对猕猴桃来说，通过人工杂交育种获得成功的栽培品种相对较少，此育种方法在Fergusonet et al.(1996)、Marsh et al.(1999)、Seal(2003)及Oliverira et al.(2005)等论著中都有描述。“Tomua”是新西兰通过“海沃德”与早花雄株（来自中国的美味猕猴桃种子） 杂交而产生的植株，其目的是选择一个收获期比“海沃德”早的品种。“Tomua”果个大，在很多方面与“海沃德”类似，但提前2-4周成熟。尽管其果实风味好，但在产业化栽培上没有成功，所以这个品种不再作为商业化栽培。目前较受关注的是意大利的两个美味猕猴桃优系，是“海沃德”与一个结果雄株的杂交后代。据报道，“summer 4605”比“海沃德”成熟期提早4-6周，“summer 3373”比“海沃德”提早成熟7-8周。种间杂交育种是多年生果树的品种改良的常用途径之一。最先从事猕猴桃种间杂交的是美国果树学家Fairchild（Fairchild，1927）,他采用软枣猕猴桃雌株与美味猕猴桃雄株花粉与美味猕猴桃雄株花粉杂交，得到的植株被称为A.fairchild,果实很小，没有商业价值。以后，许多其他中间杂交试验均取得了相当的成功。当然，杂交坐果率与种子会因特定基因型的杂交组合而异，但种间杂交，特别是远缘的种间杂交而得到的植株很少具有直接栽培价值，Kiri是个典型的例子，通过软枣猕猴桃与美味猕猴桃杂交后代再与美味猕猴桃回交而产生，果个大，平均单果重约100克，并与软枣猕猴桃类似，其表皮光滑可食，但缺陷是表皮容易受损，而且果实贮藏期很短。1999年日本报道的Kousui可能是中华猕猴桃与山梨猕猴桃杂交的后代，而Shinzan是软枣猕猴桃与美味猕猴桃杂交的后代，Sanryoku是美味猕猴桃与中华猕猴桃杂交的后代。在我国同样开展了美味猕猴桃与软枣猕猴桃及毛花猕猴桃与中华猕猴桃的杂交选育，实验研究表明，不同种类果实的良好性状可以通过杂交整合成优异组合。适于完全商业化的优株可能需要几代的回交优化或长期的遗传稳定性检测。至今为止，最成功的猕猴桃种间杂交育成品种的例子是中国科学院武汉植物园在1984年开展种间杂交获得的一个杂交组合，以毛花猕猴桃做母本和中华猕猴桃做父本，杂种F1代中选育出优株，并经多代无性子代高接鉴定，培育出晚熟且极耐贮藏的黄肉猕猴桃新品种金艳，获得国家品种审定和专利保护，并因突出的果实商品性状和优异的经济性状而迅速发展，果品深受市场欢迎，已实现大规模商业化栽培。观赏猕猴桃选育是武汉植物所自1983年启动种间育种计划以来得到的一个额外收获，当时的育种目标是培育出具有特殊性状的猕猴桃品种类型，如高含量的维生素C/贮藏期长及果实容易剥皮等。但育种过程中，选育出了两个种间杂交观赏品种，均是中华猕猴桃武植3号与毛花猕猴桃雄株的杂交后代，因植株花朵多且花粉艳丽，命名江山娇与满天星当前猕猴桃育种的主要目标特征包括果肉颜色、果皮毛被、果皮剥离难易程度、抗病性、耐贮藏性等。根据高产、优质、高抗逆、耐贮藏的主要育种目标 ，我们拟重点开展以下杂交育种工作（如下表）： 杂交组合 育种目标红阳徐香抗溃疡病的红心品种楚红磨山4号个大质优的红心品种翠玉大籽猕猴桃橘红色（或紫红色）果肉且耐贮型品种翠玉 金果黄肉型耐贮藏品种楚红美味具特殊性状的品种红阳磨山4号个大的红心品种红阳猕猴桃为绿肉红心型猕猴桃，品质极优，但最大的缺陷是对猕猴桃溃疡病高感；徐香为美味猕猴桃系列，对猕猴桃溃疡病高抗。两者杂交，可望获得对溃疡病高抗的红心品种。楚红为红肉型品种，但果实个小；磨山4号为优良的中华猕猴桃雄性品种，用它与楚红杂交，可望得到果大质优的品种。翠玉为绿肉品种，耐贮性很好；大籽猕猴桃成熟时果肉为橘红色，美观新奇。两者杂交，可望得到果肉为橘红色（或者紫红色），且耐贮藏的品种，满足不同消费人群的需要。金果为黄肉型品种，但耐贮性较差。金果与翠玉杂交，可望优势互补，得到黄肉型且耐贮藏的优良品种。从杂交F1代筛选优株，为进一步研究打下基础。我们拟从资源圃中划出10亩地，专门进行杂交育种工作，希望可以选出个大、质优、抗逆性强、耐贮藏、果肉颜色特异的材料或品种。三、技术关键和创新点： 1.收集湖南省区域内野生和半野生资源，建立猕猴桃种质资源圃，便于向全国各科研、教学单位提供试材，为猕猴桃科研工作提供充足的种质资源基础。 2.在占有丰富的种质资源基础上，开展各种种质资源创新工作，为猕猴桃产业提供一批优良品种。四、技术路线：建立高标准的猕猴桃资源圃和育种苗圃 收集各种野生半野生猕猴桃资源开展各种种质创新工作 实生选育野生选优杂交育种五、研究预期目标: 1.建设高标准的猕猴桃资源圃30亩，便于猕猴桃种质资源的异地保存。2.收集保存湖南特色猕猴桃种质资源50份左右；3.选育猕猴桃新材料或品种35个。 4、发表相关论文3-5篇。 六 应用前景、市场需求及效益分析本项目属公益性项目，项目的效益主要体现在社会效益与生态效益方面，体现的形式为完整保存的种质与基因资源以及配套栽培技术。项目建成后将依托保护基地，对猕猴桃野生、半野生种质资源以及日益稀少的地方种质资源进行有效的保存，收集保存各类猕猴桃资源50份以上。通过对猕猴桃种质资源进行性状的分析、鉴定与评价，特别是对种质资源的抗病性、抗虫性、抗旱性、抗涝性等特异性状的分析鉴定研究，对各种种质资源的利用途径作出评价，向其它科研、教学单位提供试材，对提高我国猕猴桃种质资源的收集、整理、评价与利用水平，减少基因资源的流失，无疑具有十分重要的意义。猕猴桃种质资源开发是具有生命力的，对国家来讲具有长远的战略意义。随着社会工业化的发展，人口的增加，各种工农业资源都在迅速减少或从地球上消失。而现在的生物技术和科学手段越来越先进，生物的基因资料已成为生物科学和未来高新生物技术产业以及人类未来生存与发展的重要条件，很多事物都还有待于我们重新认识。我国又是世界猕猴桃资源最为丰富的原产国，收集、保存、评价和应用猕猴桃基因资源，对我国未来猕猴桃产业的发展会产生无可估量的社会效益和经济效益，会对世界猕猴桃产业产生巨大影响。七 现有工作基础、条件与优势项目承担单位省园艺所是我省专门从事猕猴桃等园艺作物科研与技术示范事业单位，是我国最早开展猕猴桃研究的机构之一，至今已有30余年的历史，在猕猴桃育种、栽培、病虫害防治等方面一直处于全国领先地位，拥有农业部华中地区果树科学观测实验站、长沙市时鲜水果工程技术研究中心等平台。拥有试验基地300多亩，种质圃建设用地200多亩，8230平方米的设施连栋智能温室大棚，300平方米的分子生物学实验室、果品品质分析实验室，60多台分子生物学仪器设备，拥有较好的实验基地和分子实验条件。具备承担和完成本项目的条件和能力。我所拥有翠玉、丰硕、丰悦、米良、楚红等享誉中外的优良品种，还有较为丰富的野生资源品种。连续两年开展了猕猴桃杂交实验。2014年获得以“翠玉”为母本的杂交果实38个，“楚红”为母本的杂交果实28个，开展“楚红”、“米良1号”猕猴桃杂交实验。2015年将杂交得到的种子和金果、金艳、红阳等9个优良品种的种子播种，现已获得杂交后代428株，实生苗318株。正在观察记录其表现，以筛选出综合性状或特异性状优良的单株，开展定向育种工作。还开展了花粉管通道法遗传转化试验，等等。项目申请人在猕猴桃果树育种、栽培与示范推广等方面积累了丰富的理论与实践经验，先后主持和参加猕猴桃研究项目10多项，完全具有完成本项目的技术与经验基础，以及领导和组织项目实施的才能。项目执行的科研队