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世界草莓属种质资源种类与分布综述

2018-03-19侯丽媛董艳辉聂园军张春芬曹秋芬

山西农业科学 2018年1期
关键词:针形萼片匍匐茎

侯丽媛 ,董艳辉 ,聂园军 ,张春芬 ,肖 蓉 ,邓 舒 ,李 倩 ,曹秋芬

(1.山西省农业科学院生物技术研究中心,山西 太原 030031;2.山西省农业科学院农业资源与经济研究所,山西 太原 030031;3.山西省农业科学院果树研究所,山西 太原 030031;4.山西省农业科学院小麦研究所,山西临汾041000)

草莓(Fragaria spp.)为多年生常绿草本植物,属蔷薇科(Rosaceae)草莓属(Fragaria)。园艺学上草莓属浆果类果树,果实风味鲜美,营养丰富,具有较高的经济价值、营养价值、药用和医疗保健价值。经过育种学家的不断选育,草莓栽培品种已有2 000多个,目前儿乎世界各国都有草莓栽培[1-5]。现代全世界广泛栽培利用的是偶然由2个八倍体种美洲种弗州草莓(F.virginiana Duch.)和智利草莓(F.chiloensis Duch.)杂交而得到的八倍体凤梨草莓(F.×ananassa Duch.,2n=8x=56)。除凤梨草莓外,草莓属中其余均为野生状态或半野生状态。野生草莓具有诸多优良性状,遗传多样性丰富,尤其在抗逆性,如抗寒、抗旱、耐瘠薄、抗病性等,在具有独特香气和观赏性等方面也表现突出,是草莓产业发展的宝贵资源库[6-8]。因此,为更好地利用这些野生草莓资源,对全世界及我国草莓属种质资源概括介绍。

近年来,德国著名草莓分类学家STAUDT[5]通过对全世界范围内收集到的300多份野生草莓的多年研究认为,自然界草莓属植物约有24个种,按其倍性可分成六组:二倍体种(2n=2x=14),四倍体种(2n=4x=28),五倍体种(2n=5x=35),六倍体种(2n=6x=42),八倍体种(2n=8x=56)和十倍体种(2n=10x=70)。全世界草莓属植物有三大起源中心,分别是亚洲中心、欧洲中心和美洲中心。国外育种学家对野生草莓的研究起步较早,并取得了较大成绩[9-12]。

1 世界草莓属种质资源起源或分布及特征概况

1.1 二倍体种(2n=2x=14)

1.1.1 森林草莓(F.vesca L.) 其又称野草莓或林丛草莓,起源于北美洲、亚洲北部和欧洲[13-16],现全世界都有分布,北温带较多,为草莓属植物中分布最广泛的一个种。植株高10~15 cm,较矮小细弱。茎、叶柄及小叶下面的毛被疏密不一,有时脱离近于无毛。叶片小而薄,椭圆形。匍匐茎合轴分枝,其上茸毛向前紧贴。花序聚伞状,花3~7朵,花序高于或平于叶面,花梗被紧贴茸毛。两性花,花较小,绝大多数可以自花结实,花瓣白色、倒卵圆形,前端具缺刻,雄蕊20枚、不等长,雌蕊多数。萼片卵状披针形,副萼片细披针形。果实较小、鲜红色,长圆锥形或圆锥形,果软、汁很少,香味特浓,果肉间隙多、白色略黄,可溶性固形物含量12.5%。种子凸于果面,红色。有白果类型。

1.1.2 绿色草莓(F.viridis Duch.) 其因匍匐茎少而短又称短蔓草莓。起源于欧洲和东亚,分布于欧洲、亚洲东部高加索和西比利亚地区及加那利群岛的山坡、草地、林边及灌木丛中。植株高15~20 cm,较纤细,新茎较多。叶片较薄,深绿色,卵圆形至长椭圆形。匍匐茎单轴分枝,其上茸毛直立或向前紧贴。花序聚伞状,常高于叶面,花4~10朵,花较小,花瓣重叠、圆形,两性。三角形萼片,细披针形副萼片。果实绿色,较小,相对较硬,阳面略红,有香味,果肉近白色,可溶性固形物11.3%。种子凹于或平于果面,黄绿色,个大。宿存萼片紧贴于果实。通常在春天和晚夏2次开花。

1.1.3 黄毛草莓(F.nilgerrensis Schlecht.) 其起源于亚洲东南部,在尼泊尔、锡金、印度东部、越南北部也有分布。植株高5~25 cm、粗壮,生长旺盛。小叶倒卵圆形,叶厚,色深,前端平楔。匍匐茎抽生能力强,合轴分枝,红色,偶数节位形成幼苗。叶、叶柄、花梗、匍匐茎上棕黄色茸毛直立密被。花序聚伞状,略高于或平于叶面。两性花,花瓣白色,卵圆形,离生。三角形萼片,细披针形副萼片。果实白色、淡白黄色或红色,圆球形、较软、具香味。种子极小,凹陷于果面,黄绿色。宿存萼片紧贴于果实。抗叶斑病,抗寒性差。

1.1.4 裂萼草莓(F.daltoniana Gay) 其别名锡金草莓(F.sikkimensis Kurz.),起源于喜马拉雅山脉,分布于我国西藏,生长于海拔3 360~5 000 m的地区,多生长于山顶草甸及灌丛下,锡金也有分布。株高4~6 cm,植株矮小细弱。匍匐茎合轴分枝,很纤细,被稀疏茸毛或几无毛。叶为羽状3小叶,长圆形或卵圆形,具小叶柄。叶片近无毛,正面深绿色,背面淡绿色。花单生。卵形萼片,长圆形副萼片。果实较大,鲜红色,长卵圆形或纺锤形,近无味,果肉海绵质。宿存萼片开展。

1.1.5 西藏草莓(F.nubicola Lindl.) 其起源于我国西藏喜马拉雅山脉海拔1 500~4 000 m处。锡金、巴基斯坦、阿富汗、克什米尔等有分布。植株高4~26 cm,纤细。匍匐茎单轴分枝,被茸毛。叶片椭圆形或倒卵圆形,边缘具尖锯齿,顶端圆钝,无柄或具短柄。花序有花1至数朵,花瓣倒卵椭圆形,雄蕊20枚,雌蕊多数。卵状披针形或卵状长圆形萼片,披针形副萼。果实卵球形。宿存萼片紧贴果实。

1.1.6 五叶草莓(F.pentaphylla Lozinsk) 其分布于我国西北部。植株高6~15 cm,较矮小,新茎分枝能力强。匍匐茎单轴分枝,红色,其上茸毛直立。叶为羽状5小叶,稀3小叶,中心小叶叶柄长。叶片小而厚,长椭圆形。匍匐茎被直立茸毛,红色。花序聚伞状,高于叶面。花瓣白色,近圆形,前端平楔。雄蕊20枚,雌蕊多数。宽披针形萼片,细披针形副萼片。果实有白色和红色2种类型,白果类型果实椭圆形,具颈,有香味;红果类型果实卵圆形,个小,无颈,无香味,味酸。宿存萼片显著反折。2种类型的种子均深凹于果面。抗寒、抗病性强。

1.1.7 东北草莓(F.mandschurica Staudt) 其分布于我国东北部。植株高15~25 cm,较高。匍匐茎合轴分枝。中心小叶呈长椭圆形或卵圆形。花序聚伞状,花3~16朵。全株茸毛多,叶、叶柄、匍匐茎、花序梗上被直立白色茸毛。花瓣稍叠生或离生。宽披针形萼片,细披针形副萼片。果实圆锥形,红色,香味浓,汁液多,果肉白色,可溶性固形物12%。种子凸于果面,黄绿色。抗寒性强。

1.1.8 中国草莓(F.chinensis Lozinsk.) 其起源于我国的西部和西南部,主要分布于青海、甘肃、四川、湖北、陕西、西藏、河南等省。植株纤细。羽状3小叶。匍匐茎近无毛,单轴分枝。花序聚伞状,花2~6朵。花瓣稍叠生或离生,花两性。果实球形或圆柱形,个小,浅红色至红色,味酸,不具香味。种子凹于果面,浅黄色或棕色。宿萼平展。

1.1.9 日本草莓(F.nipponica Makino) 其起源于日本,分布于日本本州岛东南部至南千岛。植株活力旺盛。中心小叶卵圆形至长椭圆形,羽状3小叶。花序聚伞状,花朵常2~4朵,花中等大小,白色。果实红色,卵圆形或近圆球形,萼片窄卵圆形,副萼片披针形。种子平滑。植株在冬季休眠。

1.1.10 饭沼草莓(F.iinumae Makino.) 其起源于日本,分布在日本北海道、本州岛的山地等。植株较矮小。小叶倒卵圆形,基部楔形,羽状3小叶,叶片数较少,叶柄上被长且斜向上的茸毛。花序聚伞状,花少,1~3朵,花梗细,花瓣窄。果卵圆形,无味,果肉海绵质。种子平滑。

1.1.11 两季草莓(F.×bifera Duch.) 其分布于俄罗斯、德国、法国、芬兰、意大利等。植物学性状介于2个亲本森林草莓(F.vesca)和绿色草莓(F.viridis)中间,是二者的杂交种。果实绿色,种子凹陷,宿萼紧贴。

1.1.12 布哈拉草莓(F.bucharica Lozinsk) 其分布在阿富汗、塔吉克斯坦、巴基斯坦和印度。植株高5~20 cm、纤细。匍匐茎合轴分枝,极纤细,被紧贴茸毛。小叶椭圆形或倒椭圆形,边缘具尖锯齿、顶端圆钝,无柄或具短柄。花序常1~4朵。卵状披针形萼片,披针形副萼片。果实卵圆形,宿存萼片紧贴于果实。

1.2 四倍体种(2n=4x=28)

1.2.1 东方草莓(F.orientalis Lozinsk.) 其起源于西伯利亚西南部、蒙古、中国东北部及朝鲜[1,17]。植株高10~20 cm,中等高度。匍匐茎合轴分枝,红色,抽生能力强。中心小叶倒卵圆形、近无柄或具极短柄。花序多歧聚伞状,分歧处常有2个苞片或1枚三出复叶,花序6~13朵花,高于叶面。花瓣叠生、近圆形。雌雄异株,雄株花药大,雌株花药瘪小或脱落。三角形至宽披针形萼片,细披针形副萼片。果实红色,圆锥形或圆球形,较软,有微香味、果肉白色。宿存萼片平展。种子凸于果面。抗寒性强。

1.2.2 西南草莓(F.moupinensis(Franch)Card.)其原产于我国的西南部。植株高5 cm,极矮小纤细。小叶椭圆形或长椭圆形。匍匐茎单轴分枝,红色,其上茸毛向前紧贴。每花序1~3朵花,花瓣卵圆形。雄株花药大,雌株花药瘪小或脱落。萼片三角形,副萼片披针形。果实个小,卵球形、球形或椭圆形,橙红色至浅红色。种子深红色,果实阴面种子凹陷,阳面种子不凹陷。雌雄异株。宿存萼片紧贴于果实。

1.2.3 伞房草莓(F.corymbosa Lozinsk.) 其分布于我国西北部。植株高15 cm。叶片多为3小叶、少为羽状5小叶。叶片较小、倒卵圆形,前端平楔。匍匐茎单轴分枝,红色。伞房花序,高于叶面。雌雄异株,雄株花药大,雌株花小,花瓣叠生,花药常瘪小或掉落。宽披针形至三角形萼片,细披针形副萼片。果实卵形,红色,味淡、酸,果肉粉白色。种子深凹于果面。宿存萼片平展或反折。

1.2.4 纤细草莓(F.gracilis Lozinsk.) 其分布于我国西北部。植株高3~10 cm,极纤细矮小。羽状3小叶,倒卵形,无柄或中心小叶短柄。匍匐茎单轴分枝,纤细,红色,被稀疏开展茸毛。雌雄异株。每花序常1~2朵花,单性。披针形萼片,线状披针形副萼片。果实半球形或椭圆形,个小,红色,无味。种子凹陷于果面,红色,个很小。宿萼反折。

1.2.5 高原草莓(F.tibetica Staudt et Dickoré) 植株较矮。叶为羽状5小叶或3出复叶,小叶长椭圆形,无柄或中心小叶具极短的柄。匍匐茎较粗,单轴分枝,其上茸毛向前紧贴。花序上花常2朵,低于叶面。雌雄异株。果实卵球形,橙红色至浅红色,无香味,果肉浅红色。种子凹于果面,黄绿色。宿萼紧贴于果实。抗寒。

1.3 五倍体种(2n=5x=35)

布氏草莓(F.×bringhurstii Staudt)起源于美国加利福尼亚州,植物学性状介于2个亲本智利草莓(F.chiloensis)和森林草莓(F.vesca)之间,是二者的自然五倍体杂交种。

1.4 六倍体种(2n=6x=42)

麝香草莓(F.moschata Duch.(F.elatior Ehrh.))起源于北欧和中欧,主要分布于欧洲中北部东至俄罗斯[1,17]。植株高 10~14 cm,生长势旺盛,不产生或很少发生匍匐茎。叶为羽状3小叶,叶片宽而薄,淡灰绿色至绿色,倒卵圆形至长椭圆形。雌雄异株,偶见雌雄同株。花序高于叶面。果实具麝香味,卵圆形或不规则球形,颜色变化很大,淡红色至暗红色或暗紫红色,甚至略带绿的红色,果肉较软。种子凸于果面。萼片极反折。

1.5 八倍体种(2n=8x=56)

1.5.1 智利草莓(F.chiloensis(L.)Duch.) 其起源于北美和智利,主要分布于太平洋西海岸、智利海滨及夏威夷山区[1,17]。植株较矮,生长势强。匍匐茎繁殖能力强。叶为羽状3小叶,叶片厚、深绿色,具光泽。大多数雌雄异株,偶有雌雄同株。花很大,花瓣较宽、倒卵圆形。果实深红或鲜红色,卵圆形至扁圆形,果个较大,硬,无香味,口味清淡,果肉白色。种子凸于果面,也可见稍凹陷于果面的,浅黑色。易除萼。

1.5.2 弗州草莓(F.virginiana Duch.) 其又称弗吉尼亚草莓。起源于北美洲的中部和东部。植株较高、较细弱,产生匍匐茎能力强。叶为羽状3小叶,叶片淡灰绿色至绿色,倒卵形至长椭圆形,薄。雌雄异株,偶有雌雄同株。花大,雄花明显大于雌花。果实圆球或圆锥形,红色至深红色,果实较软,有香味,汁多,味酸,果肉白色。种子凹陷于果面。

1.5.3 凤梨草莓(F.×ananassa Duch.(F.grandiflora Ehrh.)) 其原产于欧洲(法国),现代栽培的大果草莓品种均属于这个种,是智利草莓和弗州草莓的自然杂种,于1714—1759年间形成。植株粗壮。叶为羽状3小叶,叶片大。花序大多低于或平于叶面。果实个大、产量高、香味浓。

1.6 十倍体种(2n=10x=70)

1.6.1 择捉草莓(F.iturupensis Staudt) 其分布于日本东北部千岛群岛靠南部的择捉岛上。雌雄同株,完全可育。叶片灰绿色,倒卵圆形。果实近圆形,个较大。种子凸于果面,红色。萼片反折。

1.6.2 瀑布草莓(F.cascadensis Hummer) 其分布于美国俄勒冈州卡斯喀山脉西部,生长于高山草甸、林缘、河岸边或路旁。植株直立。叶为羽状3小叶,蓝绿色,偶见4或5小叶。匍匐茎合轴分枝。花性3类,雌株、雄株、雌雄同株。花瓣白色,萼片和副萼片区别不大。自然结实率低,果实红色,畸形、球形或椭圆形,甜微酸,果肉白色。种子凹于果面、个小。

2 我国草莓属种质资源起源或分布

我国是世界野生草莓的起源地之一[1,18],是野生草莓资源种类最丰富的国家[19-21]。草莓属植物在我国自然分布约有13个种[22],但我国利用野生草莓资源进行种间杂交育种工作起步较晚。

2.1 二倍体种(2n=2x=14)

2.1.1 森林草莓(F.vesca L.) 其分布于我国黑龙江、吉林、新疆、陕西、甘肃、山西、山东、云南、贵州、河南等地的林丛、山坡和草原。

2.1.2 绿色草莓(F.viridis Duch.) 其分布于我国新疆天山山脉。

2.1.3 黄毛草莓(F.nilgerrensis Schlecht.) 其分布于亚洲南部,在我国分布于湖南、湖北、云南、贵州、四川、陕西、台湾等海拔700~3 000 m山地或草原。

2.1.4 裂萼草莓(F.daltoniana Gay) 其分布于我国西藏海拔3 360~5 000 m的山顶、草甸、灌丛下。

2.1.5 西藏草莓(F.nubicola Lindl.) 其原产于我国西藏喜马拉雅罔底斯山海拔1 500~3 900 m的山间、草原、林边。

2.1.6 五叶草莓(F.pentaphylla Lozinsk) 其分布于我国陕西、四川、甘肃、青海、河南海拔700~2 300 m的草原。

2.1.7 东北草莓(F.mandschurica Staudt) 其分布于我国吉林、黑龙江、内蒙古。

2.1.8 中国草莓(F.chinensis Lozinsk.) 其分布于我国西藏、甘肃、青海、四川、陕西、河南、湖北等地。

2.2 四倍体种(2n=4x=28)

2.2.1 东方草莓(F.orientalis Lozinsk.) 其分布于我国辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、陕西、山西、甘肃、青海、山东、湖北、河北等地。

2.2.2 西南草莓(F.moupinensis(Franch)Card.)

其原产于我国西南部,分布于我国陕西、甘肃、四川、云南、西藏、青海等海拔1 400~4 000 m的山间、草原和林边。

2.2.3 伞房草莓(F.corymbosa Lozinsk.) 其分布于我国吉林、甘肃、河南、河北、陕西、山西等地。

2.2.4 纤细草莓(F.gracilis Lozinsk.) 其分布于我国河南、湖北、陕西、甘肃、青海、四川、西藏等海拔1 600~3 900 m的丘陵、山地、草原。

2.2.5 高原草莓(F.tibetica Staudt et Dickoré) 其分布于我国四川、西藏等地。

3 结论与期望

草莓属植物分布广泛,欧亚两洲习见,美洲也有分布。欧洲和北美洲到处有分布,南美洲则主要分布在太平洋沿岸;亚洲分布在中国、日本、俄罗斯的西伯利亚、伊朗、阿富汗以及黑海沿岸各国。我国是世界上野生草莓资源最丰富的国家之一,主要分布在西北、西南、东北及中部地区,即新疆、甘肃、青海、内蒙古、西藏、云南、广西、贵州、四川、黑龙江、吉林、辽宁、山西、陕西等省,而东部和东南部如浙江、福建、上海等无分布或很少分布。

草莓属种质资源有重要的开发利用价值。种质资源是作物遗传多样性育种的重要保障。一直以来,全世界草莓属24个种中只有八倍体的凤梨草莓(F.×ananassa Duch.)为现代广泛栽培,其余均为野生状态或半野生状态。野生草莓在抗逆性、抗病性、独特香气和观赏性等许多方面具有独特的优势,其中有许多珍稀的种质资源[23],如智利草莓、弗州草莓及森林草莓中的一些无性系具有抗病性,对黄萎病表现为中抗或高抗,可以用作抗性育种的亲本。就果实硬度来讲,智利草莓中有硬肉基因,而弗州草莓的果实硬度较小。如果将野生草莓资源应用于草莓育种事业,必将为草莓产业的发展提供宝贵的基因资源库。近年来,随着现代育种技术的不断发展和深入,野生草莓资源得到了一定程度的应用,雷家军等[23]通过对低倍性的野生草莓资源进行利用,在种间杂交的茎尖、种子开展染色体加倍处理的工作,并建立起相应的方法体系,使我国在野生草莓倍性创新等方面取得很大进展[11,24-26]。未来在高速发展的生物技术的影响与支持下,草莓属种质资源必定会得到更加广泛的应用。

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