江苏省芦笋栽培、育种进展及展望
2019-01-09惠林冲杨海峰陈微李威亚何林玉郇国磊缪美华陈振泰潘美红
惠林冲,杨海峰,陈微,李威亚,何林玉,郇国磊,缪美华,陈振泰,潘美红*
(1.连云港市农业科学院,江苏 连云港 222000; 2.江苏省云台农场有限公司,江苏 连云港 222000)
芦笋(Asparagusofficinalis)又名石刁柏,属单子叶植物百合科天门冬属,是一种雌雄异株多年生宿根草本植物,原产于欧洲、亚洲大陆及北非草原和河谷地带,因其营养价值高、具有抗癌保健功效,素有“蔬菜之王”的美称[1]。中国芦笋栽培面积和出口量均居世界首位,但芦笋是舶来蔬菜,栽培时间短,品种选育晚,研究团队少,种子大部分由国外进口,价格昂贵,有些品种产量、抗病性因环境因素不适应本地环境,经济效益低,种植户积极性受影响。针对江苏省内芦笋栽培和育种现状,提出芦笋产业发展的建议。
1 芦笋栽培、育种研究情况
江苏芦笋主要产区集中在徐州丰县、沛县,连云港赣榆及南通、盐城、泰州等地,常年栽培面积约6 700 hm2。芦笋主要以露天大田栽培为主,设施栽培为辅,20世纪90年代主要以白芦笋为主,用于罐头加工出口,鲜芦笋保鲜出口,加工企业主要集中在连云港、徐州等地农产品出口贸易公司。近十多年来,随着消费水平提高,绿芦笋深受消费者喜爱,国内鲜销售份额逐步提高。
目前,省内芦笋栽培属于劳动密集型产业,栽培技术相对传统,需要大量劳动力,产区主要集中在苏北地区,种植采摘后按等级包装,主要销售到苏南等地区。生产栽培中很多种植户年龄偏大,采收芦笋劳动力强,外加市场行情变动大,农户种植芦笋积极性锐减。
江苏省内芦笋育种单位较少,90年代初开始芦笋育种技术研究。以连云港市农业科学院为例,连云港农科院从1986年开始指导芦笋栽培、病虫害防治等技术,1990年开始参加芦笋品种选育工作,至今已从国内外引进40多份资源,杂交选育优质抗病材料50余份。其中,1993年连云港农科院参加“芦笋组织培养快繁技术及其在育种上的应用”项目获中华人民共和国对外贸易经济合作部颁发的重大成果二等奖;先后育成优质高产、抗病芦笋新品系96-1、993A、997C、全雄X0812等11份。1996年通过单交组合、无性系扩繁选芦笋新品种系42-1和37-4,1997年进入赣榆“省万亩芦笋示范园区示范”种植。2005年选育的993A、997C的产量比当地主栽品种UC800提高15%以上,符合出口标准芦笋率提高10%,且茎枯病发病率降低25%以上,993A、997C品种获连云港市科技进步一等奖。2013年经多年配组杂交,自然筛选出抗病、耐盐、品质优良的耐盐碱芦笋新品种NY-1,该品种在含0.75%盐的土壤环境下表现优良,每667 m2产1 321 kg,标准笋率达82%。
2 芦笋育种核心技术
2.1 芦笋田间选择育种技术
通过田间变异株或人工诱导进行优良株的选择和繁育,经扩繁选育出新的品系。如芦笋蜡粉多,抗茎枯病、抗虫、出笋早、茎尖松紧度等材料,原始种多采用田间观察、集团选育。
2.2 芦笋杂交无性系选育技术
无性系繁殖杂交育种是我国芦笋育种的主要方法。通过对搜集芦笋种质资源的丰产性、抗病性、熟性、茎尖松紧度及幼茎综合性状的系统评价,根据育种目标筛选出作为杂交亲本的雌、雄株,组配杂交组合,进行单株配合力测定,筛选出具有最高生产力的组合,结合组培快繁技术,扩繁2个亲本的单株无性系,利用离体优良无性系建立制种田,繁育新品种。芦笋是雌雄异株植物,异交结实,选育周期长,育种难度大。
2.3 全雄株育种技术
芦笋为雌雄异株,雄株因不结实,消耗养分少,比同条件下雌株产量高20%以上,具备品质好、抗性强、寿命长等优势,全雄品种选育是芦笋育种的重要方向之一。由单基因M控制其分化,雄株为异质结合,基因型为Mm,雌株为同质结合,基因型为mm。获得超雄株(MM)是芦笋全雄育种的核心,只有超雄株(MM)与正常雌株(mm)杂交,得到的后代才是全雄株(Mm)。
获得超雄株主要有2种途径:(1)花药培养筛选出单倍体植株,经染色体加倍后获得雄株(MM);(2)雄性系两性株自交产生3/4的雄株,其中1/3为同质型,采用测交法把同质型雄株与异质型雄株区别开,获得同质型雄株(MM)。
2.4 组织培养技术
通过诱导芦笋组织分化形成愈伤组织,愈伤诱导成苗、生根,快速扩繁芦笋品系资源,因芦笋杂交配组后,急需扩大父母本材料,常规分株栽培速度慢,需组培技术辅助扩繁,能够在短期内得到大量亲本材料。
2.5 分子标记辅助育种技术
目前,分子标记辅助技术正在很多作物中直接应用,加快植物品种选育进程。芦笋利用与性别决定基因紧密连锁的DNA分子标记进行辅助选择,可在苗期鉴定芦笋性别,有利于芦笋杂交制种的亲本选择,缩短育种年限。芦笋耐盐基因、抗茎枯病基因、品质等基因克隆、功能验证等研究,以及转基因和基因编辑技术的研究都将加快芦笋育种进程[2-4],尤其近年来基因编辑技术的应用,能够快速、精准辅助选育不同品质、类型、熟期的芦笋,且芦笋基因组测序完成和芦笋愈伤体系技术的成熟更加方便基因编辑技术在芦笋中的应用。
2.6 芦笋多倍体育种技术
芦笋主要采食幼嫩笋芽,不以果实为食,所以适宜用染色体加倍方法改良品种。多倍体芦笋植株健壮,抗病性及抗逆能力强,尤其是三倍体芦笋不仅具有多倍体优势,而且不结籽,养分消耗少,其产量与品质均优于二倍体雄株。
3 芦笋育种目标
3.1 全雄株品种选育
芦笋雄株的产量比雌株高20%以上,育种中的关键技术是获得超雄株。上文已讲述超雄株获得途径及重要性,各育种单位都在努力筛选超雄株材料,以此作为父本与雌株杂交获得全雄株,并进行配组试验。
3.2 耐盐品种材料选育
中国是世界上盐碱地面积最大的国家之一,尤其江苏的滨海滩涂面积也非常大,而芦笋的生物学特性之一就是耐盐碱能力强,可在含盐量≤0.3%的土壤中正常生长。利用芦笋耐盐碱能力强的特点开展滨海盐碱地芦笋种植,对于调整农业产业结构、缓解人多地少矛盾、增加农民收入具有重要的战略意义,为中国滨海盐碱地的开发利用开辟了新途径[5]。同时,耐盐机理研究、分子辅助育种加快了耐盐芦笋品种选育和推广应用,江苏沿海滩涂条件更有利于耐盐碱芦笋的品种选育。
3.3 抗茎枯病品种选育
由于原产地气候冷凉,干燥少雨,芦笋栽培茎枯病发生较低,而引入国内种植后,南北差异大、雨水多,易发生茎枯病,且感病株很难存活。开展芦笋抗茎枯病遗传育种研究是防治芦笋茎枯病的根本途径。第一、广泛收集抗茎枯病资源,通过杂交对抗源的抗性表现进行遗传分析,进而作为育种亲本来利用。田间观察感病较轻的植株,推断芦笋中存在茎枯病抗性。不同耐病株间杂交,基因重组有可能获得基因累加的抗病植株。第二、利用野生芦笋或文竹、天门冬等芦笋的近缘植物通过远缘杂交使抗性导入栽培芦笋中来获得抗源,经菌种诱发筛选、鉴定,较短期内育成抗茎枯病的新品种[6-7]。同时,进行分子机理研究,利用分子辅助技术进行加快抗茎枯病芦笋选育。
3.4 专用品种的研制
芦笋专用品种主要包括设施栽培专用品种和机械化采收专用品种,机械化采收又分白芦笋和绿芦笋两种机械采收方式[8]。为了周年供应鲜芦笋,可采用设施栽培进行“春提前、秋延后”的栽培,要求品种抗寒性强,出笋早、纤维束含量低等特点。创新性的改变栽培模式及套种来减低生产成本和提高经济效益。
国外种植芦笋的国家已基本实现全程机械化作业,我国随着芦笋种植面积的不断扩大,且生产管理过程用工多、强度大,年轻劳动力紧缺,在发展机械化的同时要与农机农艺相结合,尤其要有配套的专用化品种。两者结合,制定统一的种植模式,统一品种、种植行距、垄宽等条件,有利于机械化种植、收获及田间管理机械化作业。
4 芦笋产业发展建议
4.1 结合江苏省区域特点规划布局芦笋产业
江苏省连云港和徐州等地具有栽培芦笋时间长、经验丰富、种植户接受程度高等基础,同时连云港、徐州又是蔬菜加工出口企业集中地区,更有利于发展芦笋产业;连云港市农业科学院具有20多年的芦笋育种经验,为芦笋种子繁育和标准化生产基地建设提供种子、技术;芦笋具有耐盐碱特点,开发江苏沿海滩涂具有重要意义,有利于形成区域化和规模化种植,形成芦笋集研发、种植、加工、销售为一体的产业带。
4.2 加大芦笋科研开发投入、提高科技含量
加强对相关科研单位资金投入,建立先进性、跨学科、创新性强的芦笋科研团队,以市场为导向,经济效益为目标,创制、引进优良资源,加强芦笋病虫害抗性和耐盐性机理等的研究。建立芦笋资源库,收集国内外资源,因地制宜研究机械化、现代化栽培技术,形成良种良法配套、农机农艺融合、生产生态协调技术体系,获得优质芦笋品种,保障农户丰产丰收。同时,替代国外进口种子,降低种植户生产成本。
鼓励芦笋出口企业芦笋深加工产品创新性开发,研制配套加工新技术,提升加工装备水平,开发芦笋特色产品,如芦笋即食产品、芦笋茶、酒、面食等,芦笋延伸产业链,为芦笋市场销售提供保障。
连云港市是著名的“药港”,鼓励药企研究院研发芦笋相关抗炎、肿瘤等药物,开发芦笋保健品、化妆品等系列产品,提高芦笋产品科技含金量。
4.3 促进市场经济开放发展
芦笋产业的发展离不开市场经济的需求,需要产业链各级市场人员的共同发展,专业合作社、加工企业发展初期均需要政策扶持,对芦笋龙头企业在资金、政策等方面给予扶持,提高在国内外市场中的竞争力。同时,建立长期安全保障检测监督机制,联合相关部门定期、定点对芦笋种植、采收、加工等前后产业链进行安全品质检测,达到各级深加工需求标准[9]。鼓励各单位创建标准化芦笋种植、加工示范区,形成江苏沿海地区特色芦笋种植体系,在国内外芦笋市场经济中有影响、有地位。