苹果和梨新品种优质高效育种和生产技术研究与应用——推动水果产业新旧动能转换，助力乡村振兴

陈学森，王志刚

(山东省农业专家顾问团林果分团)

苹果和梨分别是中国落叶果树的第一和第二大水果，面积和产量均占世界总量的50%以上，是推动中国区域经济社会发展、增加农民收入的支柱产业，也是维护生态安全的重要屏障。针对苹果和梨产业品种结构不合理、加工滞后、良种良法不配套、劳动力成本高及春旱秋涝等不平衡的共性问题，并考虑到果树遗传育种难度大、周期长，育种技术发明专利的公益性、知识性、实用性，育成品种的创新性以及研究成果的系统性，陈学森教授团队以“果实品质”为核心，坚持理论创新与技术创新并重的研究思路，提出并实施了“四品一线、七位一体”的苹果和梨系统创新成果研发与推广体系。四品一线指理论与技术创新并重、良种良法配套的系统性，七位一体着力解决科技成果转化最后一公里问题的一致性，显著提高了研究的效率与效益(图1)。历经10余年的时间，构建了杂种一代(F1)及二代(F2)分离群体40个，育成新品种(系)20余个；对杂种后代分离群体及新品系等育种材料进行性状遗传和发育机理研究，先后发表论文100余篇，创建了资源与育种的理论体系；将理论成果转化为专利技术，授权和申报发明专利52项，创建了优质高效育种和生产技术体系，实现了良种良法配套，加速了新品种的推广应用，充分发挥了新品种的基因效益，推动水果产业新旧动能转换，助力乡村振兴。

1 苹果和梨“四品一线”的系统创新成果

1.1 创建了苹果、梨资源和育种的理论体系(品质形成)

对新疆野苹果(Malussieversii)等世界范围内的苹果属24个种的117份种质进行重测序，在国际上首次揭示了苹果起源、演化和驯化的规律，明确了世界栽培苹果起源于新疆[1]；探讨了新疆野苹果及牡丹江野生秋子梨群体遗传结构和遗传多样性特征及杂种后代遗传变异特点，明确了后代株系着色和类黄酮差异的分子机理，提出了“高类黄酮苹果”的概念及育种思路，并申报了12项功能基因发明专利[2-8]。

图1 “四品一线、七位一体”的苹果和梨系统创新成果研发与推广体系

1.2 创建了苹果和梨优质高效育种技术体系(品质育种)

以理论研究的数据成果为基础，以育成新品种为实施例，授权育种技术发明专利8项，创建了表观遗传与孟德尔遗传优势互补、常规杂交育种和芽变选种与生物技术相结合的苹果和梨优质高效育种技术体系(图2)。

图2苹果和梨优质高效育种技术体系

1.3 育成了苹果和梨系列优质新品种(优质品种)

1.3.1山东省的苹果芽变选种为中国苹果产业做出了突出贡献。芽变选种是优中选优，具有投入少、见效快的突出特点，是果树育种的重要途径之一。针对从日本引进的长富2号等红富士(着色系富士)苹果品种着色差的问题，1990年以来，在山东省农业良种工程和水果创新团队项目支持下，烟台市果树工作站的邵达元等率先组织开展了大规模的群众性苹果芽变选种工作，先后选育并审定了烟富1-10号烟富系列红色芽变新品种，其中以烟富3号推广应用面积最大，并获省科技进步二等奖。2009年以来，山东农业大学从国光、长富2号等苹果品种中选育并审定了山农红、龙富等红色芽变新品种。新品种和配套高效栽培技术在中国苹果主产区的大面积推广应用，有力地推动了苹果产业的高效发展和转型升级。

以苹果芽变品种为试材或实施例，研究明确了苹果短枝和红色芽变属于表观遗传，并在国际上率先揭示了苹果红色芽变的脱氧核糖核酸(DNA)去甲基分子机理，申报了持续多代的宏观思路与“一把尺子、一杆秤、用牙咬、用眼瞪”传统方法和现代分子技术有机结合的“持续多代芽变选种及其与杂交育种联合对苹果红色性状持续改良的方法”发明专利，为进一步有效利用芽变选种对苹果品种进行持续改良提供了科学、高效的技术手段[9-11]。

1.3.2 育成了系列高类黄酮苹果新品种(系) 药食同源，吃营养，吃健康已成为人们的共识。苹果果实含有较高比例的、人体比较容易吸收利用的游离多酚(类黄酮)，在抗氧化、预防心脑血管疾病及抗肿瘤等方面均具有较好的作用；针对苹果类黄酮被忽视的问题，利用创建的优质高效育种技术体系，山东农业大学率先以新疆红肉苹果为亲本杂交育成了类黄酮含量高、保健价值大、易着色可免套袋、可鲜食或加工的华红、夏红、福红、贵红、美红和满红等高类黄酮苹果新品种(系)10个，申报植物新品种权6项，其中美红苹果果肉全红，酥脆多汁，酸甜可口，鲜食品质全面超过瑞士的红色之爱(Redlove)系列品种，市场前景广阔。

1.3.3 育成了能填补高端市场空白的优质梨新品种山农酥 梨生津润燥且有止咳、化痰、润肺等医疗保健功效，是人们药食兼用的常备水果，尤其在感冒易发生的冬春季节，是最受消费者喜爱的水果之一。中国梨种质资源数量、栽培面积和总产量均居世界首位，是世界梨资源、生产和消费大国。目前，中国梨栽培面积120hm2(1800万亩)，其中栽培面积均在13.3hm2(200万亩)左右、排名第一和第二位的晚熟地方名产品种为砀山酥梨和鸭梨。虽然是传统名产，但由于其品质难以满足高端市场的质量要求，据中国果品流通学会的统计，近几年的收购和批发价在每千克1.8元和3.5元左右，果农和经销商的盈利空间均有限；而国内近几年育成的中梨1-4号、早冠、冀硕及早金酥等新品种，也主要是季产季销的极早熟、早熟和中熟梨品种。中国梨产业缺乏能满足高端市场需求、果实发育期在175天以上、优质、耐贮、晚熟尤其口感品质上乘的梨品种，以推动梨产业提档升级和高效发展。

山东农业大学利用“果树多种源品质育种法”发明专利技术(ZL 201510428448.8)育成的山农酥梨新品种(新梨7号×砀山酥梨)，在山东省冠县4月上旬开花，10月上旬成熟，果实发育期180天左右；平均单果重460g，最大738g。果肉白色，皮薄肉细，汁多味甜，酥脆可口，具香味，可溶性固形物含量达14.7%，鲜食品质极佳。耐贮性好，货架期长，配合相应措施可满足高端梨市场的周年供应。对梨黑星病、轮纹病及叶斑与褐斑病等病害具有较强抗性。目前，已在山东省烟台、莱芜、临沂、泰安、菏泽及聊城等10个地市示范推广667余hm2(1万余亩)，正努力创建禾硕酥梨、汶阳酥梨及沂蒙怪梨等企业品牌，积极打造鲁西酥梨区域品牌，力争为乡村振兴齐鲁版做出重要贡献(图3，图4)。

图3 山农酥梨品种及其亲本果实特征比较

1.4 创建了苹果和梨新品种优质高效生产技术体系，实现了良种良法配套(品质维持)

为实现良种与良法配套，加速新品种的推广应用，在对新品种特征特性、苹果重茬障碍形成机理及苹果营养生理研究的基础上，研发了果树三芽二度一单轴快速整形早期丰产栽培法、三位一体的中国式苹果宽行高干省力高效栽培法、果园种植长毛野豌豆的省力高效培肥地力法、苹果连作障碍防控法及苹果高效施肥法等[12,13]；按照"纯天然、无添加"的新理念，采用发明的高类黄酮苹果酒加工新设备和新工艺，研发出的高类黄酮苹果酒新产品，含有类黄酮等苹果特有的功能保健成分，将推进中国白酒文化进入新时代，申报发明和实用新型专利32项(图5)。

图4 果树多种源品质育种法及山农酥梨系谱图

图5 苹果和梨新品种优质高效生产技术体系及其产品

2 创建并实施了“七位一体”的科技成果推广转化体系

针对果树科研成果的特点及转化难、转化慢的问题，提出并实施了“自主推广、多家许可、独家转让、集成示范、网络媒体、技术培训及科普文章”七位一体的科技成果推广转化体系，有效解决了成果转化最后一公里的问题，尤其是将复杂的科学问题简单化，撰写发表果农看得懂、用得上、能管用的科普文章，是加速农业科技成果转化应用的有效途径之一，也是农业科学家的社会责任。为此，陈学森教授团队2017年撰写发表了中国苹果产业节本增效关键技术Ⅰ易着色苹果品种培育技术、Ⅱ现代栽培模式创建技术、Ⅲ果园生草地力培肥技术、Ⅳ苹果高效平衡施肥技术、Ⅴ苹果连作障碍防控技术等5篇科普文章，加快苹果和梨产业新旧动能转换，助力乡村振兴。