山西省果树种质资源保护利用现状及发展建议

2021-03-08付宝春李登科赵旗峰王永康

山西果树 2021年1期

付宝春李登科赵旗峰王永康

摘要：以山西省果树种质资源保护利用为核心，阐述了山西果树种质资源在全国的地位和特色，尤其是收集保存和鉴定评价及开发利用等保护利用现状，指出了亟待解决的主要问题和困难，最后提出了今后果树种质资源的保护利用建议。

关键词：果树;种质资源;保护利用

文章编号：2096-8108（2021）01-0007-04 中图分类号：S602.4 文献标识码：A

Abstract：To focus on fruit tree germplasm resources conservation and utilization in Shanxi Province， the status and characteristics of fruit tree germplasm resources in this area， especially the collection and appraisal evaluation and and utilization of protection， were expounded. Then the main problems and difficulties to be solved urgently had been pointed out. Finally the suggestions on protection and utilization of the fruit tree germplasm resources in the future were proposed.

Keywords：fruit tree;germplasm;protection and utilization

1 保护利用现状

1.1 我省果树种质资源的地位和特色

我省地处黄河中游，黄土高原东缘有太行山、吕梁山、太岳山、中条山等南北走向山脉，汾河、沁河、滹沱河、清漳河等水系贯穿其中，山地、高原、丘陵占80%以上，地形地貌复杂多样。自然区划气候带划分为温带半干旱气候区和暖温带半湿润气候区，南北跨越6个纬度，海拔最大高差2 800 m，平均气温4～13 ℃，无霜期110～220 d，降水量400～700 mm，气候类型多样，孕育着丰富的果树种质资源，突出表现在具有抗旱、抗寒、耐盐碱、优质等特性的种质资源类型繁多[1-2]。椐不完全统计，我省境内共有果树种质资源28科，51属，194个种，其中栽培果树15科，21属，84个种，18个变种，1 328个品种[2];野生果树13科，30属，110个树种[3]。

我省境内山地丘陵面积大，土层深厚，气候温和，光照充足，雨量适中，是我国果树起源演化和多样性中心之一，是除云南、新疆等个别省份外少有的种质资源富集的省份，如我省黄河流域和汾河流域是枣、核桃、杏、沙果、海棠等多种果树及其野生近缘种的起源地，同时也是全国的优质、特色果树主产区，栽培历史悠久，拥有一大批名、特、优、稀地方品种资源，如稷山板枣、临猗疆石榴、永济青柿、夏县板栗、汾阳核桃、太谷沙果、清徐沙金红杏、河曲海红果、高平大黄梨和泽州红山楂等。同时拥有果树栽培种的野生近缘种，可作为果树的优良砧木资源，如山定子作苹果的抗寒砧木，海棠果作苹果耐旱耐盐碱的砧木，武乡海棠作苹果的矮化砧，毛樱桃作樱桃的矮化砧，山桃作耐旱寒的砧木，杜梨和秋子梨抗火疫病，山葡萄抗寒等。另外，我省小杂果类特色果树资源类型丰富，具有广泛的开发利用前景，如欧李、沙棘、文冠果、翅果油树等已成为近年来果树产业发展、退耕还林及脱贫致富的先锋树种[2-3]。

多年来，围绕我省果树种质资源的调查区划、收集保存、鉴定评价和保护利用等领域，编辑出版了《山西省果树种质资源及区划》《山西果树志》和《山西野生果树》《桃种质资源》《山西之梨》等专著及山西主要优势特色果树种质资源调查报告等第一手材料，为山西省果树种质资源的进一步保护和利用提供了科学依据和基础保障[1-5]。

1.2 果树种质资源的收集保存

我省的山西农业大学果树研究所、山西省林业科学院、山西省林业厅和农业厅等果树科研教学和生产管理机构，从20世纪五六十年代开始果树种质资源的全面普查、系统调查和收集保存工作。其中山西农业大学果树研究所作为我省从事北方落叶果树研究的专业科研机构，收集保存的果树种质资源类型和数量最多，共收集保存了6科15属69种3 273份种质资源，种质资源类型主要包括野生资源、地方品种和特色珍稀濒危资源，建立了包括苹果、梨、桃、葡萄、枣、核桃、樱桃、柿、杏、李、扁桃、榛子、草莓、树莓、山楂等15个树种的种质资源圃（表1），其中枣和葡萄为国家果树种质资源圃，分别收集保存2个种共930份和16个种739份种质资源，处于全国领先地位。种质资源的保存方式均为资源圃田间异地保存，占地面积67 hm2，每份种质保存3～5株。

1.3 果树种质资源的鉴定评价

近年来，山西农业大学果树研究所等单位对收集保存的主要果树种质资源，按照果树种质资源描述规范和数据标准要求开展了主要植物学特征、生物学特性、果实经济性状、抗逆性和育种特性等性状的鉴定评价，共计鉴定评价1 130份种质资源的表型农艺性状，数据量达120个数据项，共计20多万个数据。数据项主要包括树形、树势、萌芽期、成熟期等形态物候期特征，生长特性、开花结果习性、丰产性等生物学特性，单果重、果实形状、果實颜色、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、可溶性糖含量等果实特性，以及抗裂果、抗旱性、抗寒性等抗性性状。采集整理了大量的植株、枝叶、花果等图像数据。筛选出了具有矮化特性的武乡海棠苹果砧木、耐盐碱的八棱海棠、抗逆性强的杜梨等果树砧木种质资源和红富士苹果、保德海红、酥梨、玫瑰香葡萄、红不软桃、穗状核桃、冬枣、玉皇李、沙金红杏等综合性状优异的品种资源，已广泛应用于果树生产和育种研究。作为国家自然科技资源共享平台的国家枣、葡萄种质资源子平台，国家枣、葡萄种质资源圃制定了《枣种质资源描述规范和数据标准》《葡萄种质资源描述规范和数据标准》和《枣种质资源鉴定评价技术规范》等行业标准，对枣和葡萄资源的鉴定评价起到了重要作用，保证了采集数据的科学性、规范性、可比性和可靠性[6-8]。

1.4 果树种质资源的开发利用

1.4.1 支撑了果树新品种选育和产业发展

以收集保存的果树种质资源为代表性材料和育种核心亲本，我省的科研院所和高等院校等单位广泛开展了杂交、实生、胚培养和诱变等育种技术研究、遗传多样性以及功能基因分析等研究，累计数量10万余份次，资源利用率达60%以上。尤其是山西农业大学果树研究所以其为育种材料先后选育出了SH系和Y系苹果矮化砧木、丹霞和晋霞苹果、早黑宝和无核翠宝葡萄、晋蜜和玉露香梨、金秋和霞光桃、临黄1号和金谷大枣、红玛瑙和晶铃樱桃、亚杏和晋梅杏、金薄香系列核桃、晋扁系列扁桃等新优品种100多个[9-14]。常年为省内外果树科研教学和生产单位及果农等提供优良品种资源接穗和苗木5 000份次以上，累计示范应用面积50万hm2以上，为果树产业发展提供了良种支撑服务。尤其是利用库尔勒香梨和雪花梨品种杂交选育的玉露香梨新品种具有果个大、肉质细腻、汁液多、可食率高、品质优异、耐贮藏等优良特性，被农业农村部列为全国主推果树品种之一，目前已成为我省隰县、汾西、寿阳等县市的特色农产品和主导产业，全省发展面积已达近百万亩。葡萄新品种无核翠宝具有粒大、质优、味浓等特性，已作为国家葡萄产业技术体系的主推品种之一向全国示范推广。国家枣种质资源圃筛选的、原产我省的大果优质地方品种壶瓶枣引入新疆后表现优异，已成为当地主栽品种，应用面积20万hm2以上，产生了巨大的经济和社会效益。

1.4.2 支撑了重大科研项目和科技成果

多年來，依托我省果树种质资源圃为国家重点研发计划项目、国家科技支撑计划、国家农业产业技术体系、科技基础性工作专项和省级自然基金、重大研发项目等100多个国家和省部级项目的立项和顺利实施提供了重要的研究平台和种质资源支撑。如山西农业大学果树研究所依托果树和土地资源优势支撑承担了国家农业产业技术体系苹果、梨、葡萄的4个专家岗位、综合试验站和省产业技术体系的干果、水果的6个首席、岗位专家和试验站的科研生产任务，彰显了我省果树科研水平和在全国的地位。

近年来，以果树种质资源研究和利用成效支撑获得了多项国家和省部级科研成果奖励，其中国家科技进步二等奖3项。其中山西农业大学果树研究所依托国家枣种质资源圃多年研究成果作为主要支撑内容获得2011年度国家科技进步二等奖;利用原产我省的武乡海棠苹果矮化砧木资源选育的SH系苹果矮化砧木得到了普遍应用，SH1矮化砧木的选育利用作为主要支撑成果获得2012年度国家科技进步二等奖。山西省林业科学院选育的系列核桃优良品种，作为核桃增产潜势技术创新体系成果的重要组成部分获得2011年度国家科技进步二等奖。另外，山西农业大学果树研究所选育的‘早黑宝葡萄和‘金昌1号枣新品种成果获得省科技进步一等奖。

2 存在的主要问题

2.1 种质资源的消失风险加剧

随着城镇化、现代化和工业化进程的快速推进，加之气候变化、环境污染和外来物种入侵等因素影响，以及近30年来未组织开展种质资源普查和调查，致使我省果树种质资源家底不清、原生境资源保护不到位、地方品种和野生种等特异种质资源生存空间变小。而且由于研究机构人员不专业、制度不健全、设施不完善等原因造成收集保存种质分散甚至丢失，有时仅考虑育种和生产急需临时引进保存，无长效保护机制，随时存在丢失风险。

2.2 优特异种质资源的鉴定评价和深度挖掘利用滞后

现有资源已开展深度鉴定评价的资源仅占2%左右，种质资源表型精准鉴定和全基因组水平基因型鉴定以及新基因发掘不够，难以满足品种选育对优特异新种质和新基因的需求，资源优势难以转化为经济优势。主要原因是实验室和仪器设备条件不完善，尤其是专业化、智能化和标准化的设施设备缺乏，不利于种质资源的鉴定评价，而且专业研究机构和高水平科研人员缺乏。在鉴定评价技术手段方面还仅限于主要表型性状的鉴定评价，抗逆性状特性鉴定评价条件手段较差，重要性状的基因型水平挖掘深度不够。

2.3 种质资源的保护设施不完善、容量不足

现有15个果树树种种质资源圃除国家枣和葡萄资源圃因有国家经费支持具有较完备的基础保护设施外，大多缺乏基本的水利灌溉、防护网、田间道路、安全监控检测设施以及鉴定评价必需的仪器设备条件，还存在异地保存自有土地容量不足的问题，甚至存在由于经费不足连正常的田间管理都难以为继的情况。

2.4 种质资源的有效交流与共享利用不够

由于法律法规不完善、体制机制不健全，致使种质资源的交流渠道不畅，收集保存的种质资源难以高效共享利用。如利用单位不按要求提供应用证明和反馈利用信息、不遵守保密规定使用造成泄密、恶意索取种质资源等不良行为，而且现行考核和成果转化机制不利于交流和共享种质资源，影响了提供种质资源的主动性和积极性。

3 保护与利用建议

果树种质资源是农业种质资源的重要组成部分，是保障我国重要农产品安全和供给的战略性资源，是果树科技创新与种业发展的物质基础，种质资源的保护与利用是一项基础性、公益性、战略性和长期性的工作。据此，应围绕果树科技原始创新和现代种业发展的重大需求，遵循广泛收集、妥善保存、深入评价、积极创新、共享利用的原则，确保果树种质资源安全保护和高效利用，突出系统性、前瞻性和创新性，统筹规划，分步实施，集中力量攻克种质资源保护和利用中的重大科学问题和关键技术难题，进一步增加我省果树种质资源保存数量、丰富多样性，发掘创制优异种质和基因资源，为选育果树新品种、发展现代果树种业提供优特异种质支撑。

3.1 系统开展果树种质资源的收集保存工作

充分利用第3次全国种质资源普查与收集行动契机，开展果树种质资源的全面普查、系统调查和抢救性征集，加快查清我省果树种质资源家底，加大珍稀、濒危、特有资源和特色地方品种收集力度，确保资源不丢失，实现应保尽保。主要工作包括以下几方面。一是加强我省地方特色果树种质资源收集保存工作，将沙棘、欧李、石榴、板栗、文冠果等特色树种纳入收集保存范围，并建立省级种质资源圃;二是加强野生果树资源的考察收集，重点是果树砧木、酸枣、野生葡萄等适应性和抗逆性强、营养功能性成分富集及专用用途的优特异资源的考察搜集，基本摸清野生资源的遗传多样性;三是加强我省原产的优势特色果树种质资源的原产地地域标志和原生境保护，如清徐县马峪的黑鸡心葡萄、稷山县稷峰的稷山板枣、汾阳市南偏城的绵核桃、武乡县的武乡海棠苹果矮化砧木、高平市的大黄梨、太谷县的沙果、河曲县的海红子、临县的玉皇李等区域资源进行原产地地理标志或原生境保护，支持申报重要农业文化遗产保护[1-3]。

3.2 加强种质资源的精准鉴定评价和创新利用

以山西农业大学果树研究所和园艺学院等优势科研院所和高等院校为依托，搭建专业化、智能化资源鉴定评价平台和基因发掘平台，建立全省统筹、分工协作的种质资源鉴定评价体系。主要开展在对种质资源表型性状鉴定评价的基础上进行基因型精准鉴定评价，深度挖掘优特异种质基因，构建分子指纹图谱库，强化育种创新基础。同时根据我省果树育种创新利用的迫切需求组织实施优异种质资源创制应用研究，新种质的规模化创制，推进良种重大科研联合攻关，尤其要重点开展品质、抗性和功能性等性状精准评价及重要经济性状形成机制研究，系统分析优异种质资源的关键基因效应，阐明关键效应新基因在育种中的价值与有效利用途径。在此基础上加强种质资源的创新利用，重点开展苹果、梨、葡萄、枣、核桃等主要果树性状的鉴定评价技术研究;丰产、优质等主要农艺性状和高功能性营养成分、次生代谢物质的鉴定;抗逆（抗旱、抗寒、耐盐碱等）性状鉴定评价。挖掘高產、优质、矮化、无核、高抗等功能基因，并进行识别、鉴定、克隆，探索基因的结构、功能及其相互关系分析以及基因的表达调控，为进一步利用这些功能基因进行品种改良奠定基础。

3.3 建立健全果树种质资源保护利用体系

构建以国家枣和葡萄种质资源圃为核心，以我省其他果树收集保存圃和原生境保护点为依托的果树种质资源保护体系。在山西农业大学果树研究所建立以收集保存为主要功能的17个主要果树的种质资源圃，在现有树种基础上增加2个树种，在现有规模面积基础上扩容面积20 hm2。在全省范围内建立13～15个主要果树地方品种资源原生境保护点。建立主要果树种质资源精准鉴定评价中心。以山西农业大学果树研究所、山西农业大学园艺学院和山西省农业农村厅为主导分别建立主要果树表型鉴定、基因型鉴定和生产性能鉴定中心。建设山西全省果树种质资源大数据平台和科技文化博物馆。建立种质资源圃、原生境保护点和鉴定评价中心为一体的种质资源大数据平台，实时汇集、整理、挖掘种质资源的收集保存、鉴定评价、共享利用等信息，完善种质资源分发查询和获取服务功能，实现互联互通和信息共享。充分利用我省唯一的国家枣葡萄种质资源圃已具备的基础设施和仪器设备条件以及丰富的种质资源平台优势，建设集历史文化宣传、科普教育和资源多样性展示、科学技术交流合作等功能于一体的综合性枣葡萄科技文化博物馆。

参考文献

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[2]山西省园艺学会.山西果树志[M].中国经济出版社，1991.

[3]田建保，戴桂林.山西野生果树[M].中国农业出版社，2008.

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[5]山西省果树科学研究所.山西之梨[M].农业出版社，1959.

[6]李登科.枣种质资源描述规范和数据标准[M].中国农业出版社，2006.

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[10]陈俊，唐晓萍，李登科，等.早熟大粒优质葡萄新品种-早黑宝[J].园艺学报，2001（3）：277-186.

[11]唐晓萍，陈俊，马小河，等.早熟无核葡萄新品种‘无核翠宝[J].园艺学报，2012，39（11）：2307-2308.