龍眼育種研究進(jìn)展

龍眼育種研究進(jìn)展

龍眼科龍眼科屬于無患子科龍眼科，該科約有20種植物分布在亞洲和南亞。中國有四種龍眼、龍龍眼、刺槐、云南龍眼和雙叉樹。龍眼的生長(zhǎng)歷史約為2000年，被稱為“嶺南優(yōu)良的水果”。龍眼營(yíng)養(yǎng)豐富，口感獨(dú)特，可以作為新鮮食品和加工產(chǎn)品深受消費(fèi)者喜愛?，F(xiàn)在，龍眼已經(jīng)是中國南方最重要的經(jīng)濟(jì)果樹之一。其主要產(chǎn)于福建省、廣東省、廣東省和臺(tái)灣，以及云南和四川的一些栽培。自2006年以來，龍眼種植面積超過40萬個(gè)hyu，占世界的73.6%，總面積超過110萬噸。這是世界上龍眼產(chǎn)量最多的國家。為了提高和鞏固國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,增加農(nóng)民收入,我們必須大力發(fā)展龍眼產(chǎn)業(yè).這對(duì)于保護(hù)巨大的國內(nèi)市場(chǎng)及品種資源、開拓廣闊的國外市場(chǎng)等都有著重要而深遠(yuǎn)的意義.但是當(dāng)前龍眼的遺傳育種工作還比較滯后,所以調(diào)查、引進(jìn)或選育新品種對(duì)龍眼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要.本文綜述了近年來龍眼育種所取得的成就和存在的問題,旨在為龍眼育種工作的開展提供參考.1種類及含量我國擁有豐富的龍眼種質(zhì)資源,其中廣西、海南和云南分布著大量的野生、半野生種質(zhì).在云南省,從孟連縣的南壘河水系往北到施甸縣波多河流域,分布著7萬株左右野生龍眼大樹.其中,在孟連縣發(fā)現(xiàn)了2萬余株,臨滄縣瀾滄江流域發(fā)現(xiàn)了約3萬株,耿馬縣和鎮(zhèn)康縣各發(fā)現(xiàn)了1萬余株,施甸縣和永德縣共發(fā)現(xiàn)了5千株左右.在海南島中南部的五指山區(qū)、尖峰嶺、萬蓋山、霸王嶺等熱帶雨林中也發(fā)現(xiàn)了野生龍眼種質(zhì).在廣西的北流、靈川、玉林等縣還發(fā)現(xiàn)了性狀介于龍眼和荔枝之間的龍荔,這對(duì)研究龍眼與荔枝的系統(tǒng)演化和親緣關(guān)系以及育種實(shí)踐均具有重要的意義.另外,還發(fā)現(xiàn)了“裂葉”龍眼等珍稀種質(zhì)資源.在我國華南和西南的熱帶、南亞熱帶地區(qū),由于氣候條件適宜,野生龍眼經(jīng)長(zhǎng)期的自然演化和人工馴化,產(chǎn)生了非常豐富的種質(zhì)資源.目前,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),龍眼有400多個(gè)栽培品種,分布于亞洲的熱帶、南亞熱帶地區(qū).我國是龍眼的原產(chǎn)地和主產(chǎn)國,其栽培面積和產(chǎn)量均居世界第一,但在龍眼生產(chǎn)上存在著大小年、產(chǎn)量低和品種良莠不齊等問題,一直是限制我國龍眼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題.2出臺(tái)大量中國對(duì)途徑的龍眼品種引種需要的時(shí)間較短,投入的人力、物力少而收效快,因此在果樹品種改良中占有重要的地位.自20世紀(jì)80年代以來,我國有一些省農(nóng)科院及相關(guān)農(nóng)林院校先后從泰國引入了大量的龍眼品種.如1981年,福建農(nóng)科院果樹研究所引入了“苗翹”品種;1986年和1993年,福建熱作所先后共從泰國引入了“苗翹”“伊登”“伊囂”“伊多”“番通”和“施仲蒲”等6個(gè)品種;1990年,廣東農(nóng)科院從泰國引入了“雙季”龍眼,經(jīng)觀察,該品系雙季開花的遺傳特性穩(wěn)定,坐果性能好,果實(shí)外觀及食用品質(zhì)俱佳,是一個(gè)頗有發(fā)展前景的優(yōu)稀品系.經(jīng)過多年的觀察發(fā)現(xiàn),這些引入的品種能夠適應(yīng)新的環(huán)境,其生長(zhǎng)結(jié)果習(xí)性表現(xiàn)較好,可進(jìn)行推廣栽培.3選擇繁殖3.1通過實(shí)生選種選育龍頭企業(yè)品種在木本果樹上,實(shí)生選種是其新品種選育的重要途徑.龍眼由于其植株高大、童期長(zhǎng)、分布地區(qū)較狹窄,長(zhǎng)期以來其新品種的選育主要依靠實(shí)生選種,如目前較為出名的龍眼品種“八一早”“龍優(yōu)”和“青殼寶圓”等是分別從“赤殼”“大鼻龍”和“寶圓”的實(shí)生植株中選育出來的.前些年還從“烏龍嶺”“油潭本”和“柴螺”等品種中選出了若干較優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的龍眼新品種.此外,“立冬本”“水南1號(hào)”“松風(fēng)本”“巨龍105”“友誼106”“水南6號(hào)”和“靈山晚優(yōu)”等品種也是通過實(shí)生選種選出來的龍眼新品種.3.2品種選育潛力對(duì)于龍眼而言,由于其樹體較大、修剪頻繁等原因?qū)е吕醚孔冞x育的新品種較少,但芽變選種在龍眼種質(zhì)發(fā)掘和品種選育中潛力巨大,且事半功倍.目前,已報(bào)道的有“刺殼福眼”“花殼福眼”“白殼福眼”“青皮福眼”“大寶?！焙汀俺鄽ぁ钡绕贩N均來源于“福眼”品種的芽變.此外,還通過芽變選育出“鳳梨味”“桂花味”“檀香味”和“香蕉味”等特異品種.4混合品種在龍眼品種的改進(jìn)中的作用4.1d20e,20果樹有性雜交育種由于耗時(shí)、耗力、耗材及占地大而開展緩慢,但通過雜交,結(jié)合父母本有利基因,可以得到具有父母本優(yōu)良性狀甚至超親的類型,且可以一次性獲得很多變異類型,因此,有性雜交育種在育種工作中占有重要的地位.龍眼的育種目標(biāo)是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、大果及極端成熟期.為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),1994年福建農(nóng)科院果樹研究所在國內(nèi)外首次開展了龍眼的有性雜交育種,選用極晚熟品種“立冬本”為父本與優(yōu)質(zhì)、大果的晚熟品種“青殼寶圓”進(jìn)行雜交,從雜種后代中篩選出了優(yōu)質(zhì)、大果的晚熟品種“冬寶9號(hào)”.此外,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉成明課題組以廣東省主栽的龍眼品種“石硤”為母本,創(chuàng)建了“石硤×中秋1號(hào)”的F1群體,共得到284個(gè)單株;2002年春又通過人工雜交創(chuàng)建了“鳳梨朵”與“大烏圓”的正反交F1群體,現(xiàn)在共保存正交組合實(shí)生后代375株,反交組合實(shí)生后代88株,其中第65號(hào)和95號(hào)單株經(jīng)過果品測(cè)定后,獲得好評(píng),有望成為廣東部分龍眼產(chǎn)區(qū)的主栽品種.4.2“龍眼龍眼”屬間雜品種選育遠(yuǎn)緣雜交育種是創(chuàng)造植物新種質(zhì)的有效途徑.荔枝和龍眼具有許多相似的生物學(xué)特征,且互補(bǔ)有利基因較多,國內(nèi)外一些研究者一直力圖實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)屬間的基因交流.然而,直至20世紀(jì)90年代后才取得了局部的成功,獲得了“荔枝×龍眼”的屬間雜種苗,但反交組合“龍眼×荔枝”的研究卻一直沒有成功的報(bào)道.直到2007~2008年,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉成明課題組配置了荔枝品種“紫娘喜”與龍眼品種“石硤”“早熟”“古山2號(hào)”的4個(gè)正反交組合,最終共獲得90粒雜交種子,播種后得到35株雜交苗,其中“紫娘喜×石硤”獲得10株,“石硤×紫娘喜”獲得9株,“早熟×紫娘喜”獲得15株,“古山2號(hào)×紫娘喜”獲得1株.2009年春,劉成明課題組又以“石硤”龍眼為母本雜交“紫娘喜”荔枝,初期坐果情況較好,但后期落果嚴(yán)重,最終獲得了30株雜種苗.5含過秋水仙素誘導(dǎo)的龍眼細(xì)胞一直以來,人們普遍認(rèn)為龍眼品種的體細(xì)胞染色體數(shù)目為2n=2x=30,無自然單倍體或多倍體的存在.但張永福等通過對(duì)一些珍稀的荔枝、龍眼染色體數(shù)目觀察發(fā)現(xiàn),“裂葉”龍眼為自然單倍體2n=x=15,可通過秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍以獲得純合二倍體或多倍體,這一發(fā)現(xiàn)對(duì)龍眼細(xì)胞學(xué)研究及倍性育種具有重大意義.另外,賴鐘雄等從龍眼幼胚培養(yǎng)誘導(dǎo)并篩選出的松散型胚性愈傷組織,經(jīng)細(xì)胞學(xué)檢查,其中個(gè)別愈傷組織系的部分愈傷組織團(tuán)發(fā)現(xiàn)有2n=3x=45或2n=4x=60等染色體數(shù)目的變異細(xì)胞,這對(duì)于離體篩選龍眼細(xì)胞突變體具有重要價(jià)值.在誘變育種方面,1988年,由華僑大學(xué)劉文達(dá)等牽頭,利用60Co2γ射線輻射泉州雙陽農(nóng)場(chǎng)龍眼試驗(yàn)站的“東壁”龍眼枝條和莆田華亭的“烏龍嶺”及“油潭本”龍眼枝條,并于輻射后的翌日進(jìn)行嫁接.砧木為“福眼”“烏龍嶺”“油潭本”和“霞花本”的龍眼實(shí)生成年樹,但并未選育出有較大價(jià)值的突變體.6生物技術(shù)在龍眼育種中的應(yīng)用6.1獨(dú)立培養(yǎng)6.1.1帶菌帶幼莖的放養(yǎng)龍眼多酚類含量高,在離體培養(yǎng)的過程中容易發(fā)生褐變而死亡,培養(yǎng)成功率低.通過培養(yǎng)實(shí)生苗的幼莖獲得了少量試管苗,但試管苗的成活率、增殖率和生根率均很低.后來,通過改變?nèi)〔暮拖痉椒ê?試管苗的成活率和增殖率均有所提高,且結(jié)合熱處理脫除了龍眼鬼帚病毒,但沒有用于生產(chǎn).此外,通過培養(yǎng)30a生以上“kohala”龍眼品種成年樹的幼葉,得到了再生植株.6.1.2幼胚的培養(yǎng)最先報(bào)道的是通過“東壁”和“紅核子”兩個(gè)品種的幼胚培養(yǎng)形成了愈傷組織,最終獲得了再生植株.隨后,通過“焦核”龍眼敗育之前的幼胚培養(yǎng),可直接萌發(fā)成苗或通過胚狀體發(fā)生獲得再生植株,且發(fā)現(xiàn)對(duì)謝花后60~70d的幼胚進(jìn)行培養(yǎng)效果最佳.賴鐘雄等對(duì)“紅核子”“東壁”和“12月龍眼”等品種進(jìn)行幼胚培養(yǎng),得到松散型胚性愈傷組織,其胚胎發(fā)生能力極其強(qiáng),且成苗率在60%以上.通過“東壁”的花藥培養(yǎng),獲得了單倍體花粉植株.6.1.3冷刺茶屬冷茶茶抗氧化植株的誘導(dǎo)誘導(dǎo)誘導(dǎo)染色體雜交目前,已從幼胚和花藥培養(yǎng)中獲得了胚性愈傷組織,建立了龍眼胚性懸浮細(xì)胞系,該細(xì)胞系分散性好,胚胎發(fā)生能力強(qiáng),分離單細(xì)胞培養(yǎng)形成了胚狀體,最終獲得了單細(xì)胞再生植株.通過體細(xì)胞雜交,可使栽培龍眼品種與龍眼屬其他種,乃至龍眼屬與荔枝屬進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交,獲得有價(jià)值的育種材料.進(jìn)行體細(xì)胞雜交首先要分離和培養(yǎng)原生質(zhì)體,但目前這方面的研究報(bào)道較少.王鋒等報(bào)道了通過“東壁”幼胚培養(yǎng)形成塊狀愈傷組織,并分離原生質(zhì)體,但再生頻率很低.賴忠熊等報(bào)道了由胚性懸浮細(xì)胞系分離出原生質(zhì)體,并獲得了高頻率再生體系.6.2rapd標(biāo)記聚類分析和雜種鑒定早期的研究多集中在同工酶的電泳分析上.對(duì)52個(gè)龍眼品種成熟葉片進(jìn)行POD和PPO同工酶譜的研究結(jié)果顯示,由慢帶區(qū)的特征把參試種質(zhì)分為3組,再由快帶區(qū)的特征把參試種質(zhì)分為13類,各類均有自己的特征譜型.通過POD同工酶分析,10個(gè)福建主栽龍眼品種被分為3大類,這一結(jié)果與利用形態(tài)特征分類的結(jié)果基本一致.通過POD同工酶分析得出龍荔是以龍眼為母本和荔枝為父本的自然屬間雜種的結(jié)論.通過對(duì)“荔枝×龍眼”的屬間雜種苗進(jìn)行POD同工酶分析,鑒定出了真雜種植株.通過對(duì)廣東省龍眼品種葉片6種酶的同工酶譜進(jìn)行聚類分析,39個(gè)品種被分為13類.隨著DNA分子標(biāo)記技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,目前其已成為種質(zhì)鑒定和親緣關(guān)系分析的重要手段.通過RAPD標(biāo)記分析,35個(gè)龍眼樣品被聚為6類.通過RAPD標(biāo)記分析發(fā)現(xiàn),“熱引17號(hào)”是廣西的一個(gè)優(yōu)良新品種.通過AFLP標(biāo)記分析證明,龍荔與荔枝的親緣關(guān)系較遠(yuǎn),而與龍眼的親緣關(guān)系較近,屬于龍眼屬.通過RAPD標(biāo)記聚類分析發(fā)現(xiàn),在相似系數(shù)為0.59之處,來自3個(gè)國家的16份龍眼種質(zhì)被分為3個(gè)大類.利用AFLP標(biāo)記聚類分析結(jié)果顯示,46份龍眼種質(zhì)在相似系數(shù)為0.76之處分為11個(gè)遺傳群體.此外報(bào)道的還有,利用RAPD技術(shù)分析熱帶龍眼和非熱帶龍眼的遺傳關(guān)系;利用RAPD技術(shù)對(duì)“石峽”龍眼芽變系進(jìn)行了鑒定;利用RAPD技術(shù)對(duì)龍眼雜種后代進(jìn)行了真假雜種的鑒定;利用RAPD標(biāo)記分析了龍眼栽培資源與野生資源的親緣關(guān)系.在真假雜種的鑒定和遺傳圖譜的構(gòu)建方面,DNA分子標(biāo)記表現(xiàn)出了巨大的利用潛力.任鵬榮應(yīng)用RAPD和ISSR分子標(biāo)記技術(shù),對(duì)廣東省的主栽品種“石硤”為母本創(chuàng)建的“石硤×中秋1號(hào)”的F1群體共284株進(jìn)行了真假雜種的鑒定,根據(jù)父本的一個(gè)純合顯性位點(diǎn),鑒定出真雜種88株;對(duì)龍眼的6個(gè)品種“白露”“石硤”“赤殼”“馬崗埔”“鳳梨朵”和“大烏圓”的自交后代進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)不同品種的遺傳雜合度差異較大,可把遺傳雜合度作為親本選擇的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),遺傳距離則可作為參考.郭印山采用RAPD技術(shù)對(duì)“鳳梨朵×大烏圓”雜交后代實(shí)生苗進(jìn)行了雜種鑒定,確定其中的94株真雜種作為作圖群體.采用SRAP技術(shù)對(duì)作圖群體進(jìn)行了遺傳相似性和聚類分析結(jié)果表明,遺傳位點(diǎn)在94個(gè)單株中分離均衡,沒有明顯的母本和父本相似基因型個(gè)體,子代間也沒有出現(xiàn)明顯的相似性個(gè)體,說明該作圖群體的遺傳結(jié)構(gòu)合理,符合遺傳作圖的要求.并應(yīng)用MapQTL5.0作圖軟件,對(duì)樹體童期、干周、樹高、單果重(單果質(zhì)量)、含糖量、含酸量等17個(gè)生長(zhǎng)及果實(shí)性狀進(jìn)行QTL定位與分析.趙玉輝等經(jīng)SRAP-PCR分析,在“紫娘喜×石硤”組合中鑒定出2株真雜種苗,真雜種苗生長(zhǎng)健壯,葉片寬大,從形態(tài)學(xué)和分子標(biāo)記分析的結(jié)果均顯示獲得了荔枝和龍眼的屬間遠(yuǎn)緣雜種.張永福同樣利用SRAP分子標(biāo)記分析了69株屬間雜種苗進(jìn)行真假雜種的鑒定結(jié)果發(fā)現(xiàn),“中秋×紫娘喜”的8號(hào)和12號(hào)單株,“石硤×紫娘喜”的2號(hào)和9號(hào)單株,“紫娘喜×石硤”的1號(hào)和6號(hào)單株,“早熟×紫娘喜”的1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、9號(hào)、10號(hào)和18號(hào)單株,“靈龍×紫娘喜”的1號(hào)單株具有父本特征帶,從分子角度上證實(shí)了這13個(gè)單株為真雜種.7面臨的問題及展望目前,雖然已經(jīng)明確了中國是龍眼的起源中心之一,但其種質(zhì)評(píng)價(jià)和鑒定方法還比較滯后,如龍眼種質(zhì)的評(píng)價(jià)和鑒定更多地還停留在表型性狀上.為了保存龍眼種質(zhì)資源,現(xiàn)已建立了種質(zhì)庫,保存的種質(zhì)資源雖多,但用于育種的親本材料卻很少.在龍眼種質(zhì)分類上,要充分利用現(xiàn)代分子標(biāo)記技術(shù),改變那種以形態(tài)分類為主,易受環(huán)境和人為因素的影響,所得結(jié)果誤差大的現(xiàn)實(shí).今后,可依靠現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù),仰仗我們龍眼種質(zhì)豐富的優(yōu)勢(shì),大力推進(jìn)分子育種的進(jìn)程,如龍眼種質(zhì)資源的鑒定、親緣關(guān)系分析、遺傳差異性檢測(cè)的方法還需利用分子標(biāo)記技術(shù)來進(jìn)一步完善.此外,為了完善龍眼目標(biāo)基因定位及連鎖遺傳圖譜繪制等研究,基因組測(cè)序和高密度遺傳圖譜的構(gòu)建也是今后龍眼分子育種發(fā)展的一個(gè)重要方向.龍眼是多年生木本果樹,由于世代周期長(zhǎng)、童期長(zhǎng)以及基因型高度雜合等特點(diǎn)決定了其新品種選育的進(jìn)程比其他作物緩慢得多,而且需要花費(fèi)大量的資金投入,并存在一定的盲目性.長(zhǎng)期以來,對(duì)于龍眼品種的遺傳改良,主要是依賴于自然界的恩賜,幾乎所有的人物力都投