山西省梨种质资源概况及研究进展
2021-11-30白牡丹付宝春郝国伟张晓伟王燕平
白牡丹,付宝春,郝国伟,张晓伟,杨 盛,王燕平,朱 凯
(山西农业大学果树研究所/果树种质创制和利用山西省重点实验室,山西 太原 030031)
梨(Pyrus spp.)是重要的仁果类果树之一,属蔷薇科(Rosaceae)梨属(Pyrus L.)。梨是山西省主要的栽培树种之一,栽培历史悠久,是山西省第二大果树栽培树种。梨不仅肉质脆嫩、汁多味甜,含有多种营养成分,还具芳香,适合广大消费者的口味。除生食外,还可以加工成梨汁、梨膏、梨干、梨脯、梨罐头、梨酒及梨醋等[1]。梨树不仅果实具有很高的经济价值,而且梨木质地细致,软硬适度,是雕刻印章和制作高级家具的重要原料。
1 山西省自然条件与种质资源分布
山西省位于黄河中游东岸,华北平原西面的黄土高原,介于北纬34°34′~40°44′,东经110°14′~114°33′,属温带大陆性季风气候区,全年日照时数2 200~2 950 h,平均年降雨量358~621 mm,年平均气温在4.2~14.2 ℃,无霜期110~220 d。山西省地貌复杂多样,昼夜温差大,具备生产优质梨果的独特自然资源,是我国及世界梨的主要生产地区之一,已成为我国北方梨品的重要生产基地。
近些年来,随着全省果树产业结构调整,根据自然环境和传统的栽培分布,将全省梨区划分为忻定梨区、晋中梨区、晋东南梨区、晋南梨区。由于山西地形错综复杂,各区域地方气候相当悬殊,因此各梨区梨的种类、品种、品质及栽培数量均各有异。
2 山西省梨种质资源的调查、收集与保存
通过1956-1958年的调查,山西梨的种类已发现有7个种,其中栽培种除白梨(Pyrus Bretschneideri Rehder)、西洋梨(Pyrus Communis L.)外,尚有秋子梨(Pyrus Ussuriendis Maxin)、砂梨(Pyrus Pyrifolia(Burm) Nakai)两种;野生种则有杜梨(Pyrus Betulae-folia Bge)、褐梨(Pyrus Phaeoecarpa Rehder)及麻梨(Pyrus Serrulata Rehder)3种。各地栽培品种达60种左右,诸如晋南、晋东南抗旱力强的金梨、大黄梨,果大而耐贮,汁多而香浓;忻定、晋中抗病力强的油梨,果形整齐,极耐贮藏;小白梨、库尔勒香梨,柔软多汁,外形美观[2]。1991年山西省园艺协会编纂的《山西果树志》梨篇,对山西省梨品种进行了较为详尽的描述,其中包括白梨品种59份,砂梨品种16份,西洋梨品种11份和秋子梨品种9份[3]。2020年第3次农作物种质资源普查和收集,先后收集到全省果树资源1 042份,其中梨种质资源具体份数暂无公布[4]。通过实地普查发现,1991年《山西果树志》上记载的一些梨种质资源已被市场上的主栽梨新品种逐步替代。因此,亟需对我省地方梨种质资源进行保护并引种到梨品种资源圃,这对保护梨种质资源的多样性具有重要的科学意义,为山西梨产业发展提供资源支撑。目前,山西农业大学果树研究所梨种质资源圃保存有梨品种226份,其中白梨品种148个,砂梨品种32个,西洋梨品种25个和秋子梨品种21个;梨杂交育种圃现有杂交后代11 000多株,筛选出70多个优良单系。
3 山西省梨种质资源评价、创新和利用研究
3.1 亲缘关系及起源演化
邹乐敏等[5]利用扫描电镜对52个梨品种根据花粉形态进行了亲缘关系分析。毕红园[6]采用EST-SSR标记分析24个山西梨属主要栽培品种的遗传多样性,分为5个类群,并列出亲缘关系谱;结果显示,苹果梨、硕丰梨和中梨3号为一个类群,中梨3号和中华玉梨并不是同一品种,而玉露香梨和库尔勒香梨亲缘关系较近。白牡丹等[7]利用SLAF-seq测序对30个山西省地方梨品种群体结构进行了聚类分析,所有梨种质聚为4个组;金梨与大黄梨虽田间性状比较相似,但在进化树上显示两者亲缘关系较远。
3.2 梨种质评价
梨种质资源评价主要是依据曹玉芬等[8]主编的《梨种质资源描述规范和数据标准》开展系统的评价。多年来,山西农业大学果树研究所梨课题组通过对收集到的梨种质资源表型性状进行鉴定和评价,已经完成105份梨种质资源102项个性数据和20项共性数据的数据库,并筛选出了一些特异梨资源和适宜山西省栽培的优质梨品种,展示了梨种质在农艺性状、果实性状和抗性等方面丰富的遗传多样性。
3.3 梨种质引进与创新
为了丰富我省梨区优良品种,从上个世纪50年代开始,科研工作者先后从国内外引入梨优良品种100余份,在我省重点梨区或果树所梨试验园高接以观察其适应情况,作品种区域化初步选择的参考。
经过多年对引入梨品种的观察和调查,发现表现较好的梨品种有鸭梨、苹果梨、库尔勒香梨、砀山酥梨、绿宝石、红香酥、黄冠梨、派克汉姆、康弗伦斯、安古烈姆、初夏绿、翠玉、秋月、特早熟D-2等(按引种时间排序)。在这些优良品种中,以鸭梨、苹果梨适应性最广,抗冻力强,不易受晚霜危害;初夏绿、翠玉和特早熟D-2为早熟梨品种,易成花,萌芽率高,早果,抗病性强。
近些年来,我省梨种质资源创新多采用传统育种技术,像胚培养、染色体加倍等新技术进行品种的创新利用较少。山西农业大学果树研究所通过杂交育种和引种选优等方法选育出晋酥梨、硕丰梨、晋蜜梨、玉露香梨、玉酥梨、晋早酥和阿巴特等梨新品种(系)[9-14]。选育的‘晋蜜梨’1988年获山西省科技进步一等奖,‘硕丰梨’1998年获山西省科技进步二等奖,‘玉露香梨选育研究及示范推广’2007年获得山西省科技进步二等奖。
4 山西省梨育种研究进展
4.1 梨杂交后代遗传倾向研究
邹乐敏等[15]研究分析了酥梨与象牙梨、猪嘴梨、香水梨、苹果梨、油梨、黄梨、晋酥梨等亲本杂交后代果实主要经济性状的遗传倾向,结果表明,酥梨早果、外观端正、味甜、汁液多、肉质酥脆、丰产的优良性状可以遗传给后代,选配具有肉质细、汁液多、果心小、香气浓等性状的亲本与之杂交,获得优质杂交后代的概率较高。
随后,邹乐敏等[16]又研究分析了库尔勒香梨、二宫白梨杂种后代果实主要经济性状的遗传倾向,结果表明,香梨作为亲本,其肉细、汁多、味甜、有香气的性状可以遗传,但其果实小、果心大的遗传力较强,后代一般外观欠佳;二宫白梨无论以其作为母本还是父本,其早果、果实外形、肉质细、风味浓、具香气、丰产等性状的遗传力均较强。
郭黄萍等[17]研究分析了库尔勒香梨部分果实性状的遗传倾向,杂交后代果实形状、肉质遗传倾向于亲本;杂交后代果个分离广泛,果实普遍变小;杂交后代果实可溶性固形物含量分离较广,其组合传递力高于90%。
白牡丹等[18]研究分析了玉露香梨与黄冠杂交后代果实主要经济性状的遗传倾向,结果表明,杂交后代平均单果重、果形指数和果柄长度表现为趋小方向的回归;可溶性固形物含量平均值大于亲中值;果实硬度整体呈正态分布趋势。
4.2 梨杂交育种研究
山西农业大学果树研究所梨课题组,1957—1958年,开展了以小白梨、茄梨、夏梨、油梨、鸭梨、金梨等为亲本的22个杂交组合试验,获杂种实生苗751株。
1971—1974年,开展了苹果梨×酥梨、晋酥梨×酥梨、酥梨×猪嘴梨、猪嘴梨×酥梨、香水梨×酥梨、黄梨×酥梨、油梨×酥梨和象牙×酥梨8个杂交组合试验,获杂种实生苗432株。
1980—1981年,开展了以久保、身不知、朝鲜洋梨、二十世纪、菊水、象牙梨等10多个具矮化倾向的品种为亲本的29个杂交组合,获杂种实生苗2 144株,从中选育出早果、丰产、质优、嫁接亲和性好、易繁殖、抗逆性强、适于我国自然条件生长的梨K系矮化砧木[19]。
2001—2005年,开展了以玉露香梨、香梨、黄冠梨、晋蜜梨、硕丰梨等为亲本的9个杂交组合;2006—2010年,开展了以玉露香梨、香梨、晋蜜梨、黄冠梨、雪花梨、圆黄、满天红等为亲本的20个杂交组合;2011—2015年,开展了以玉露香梨、新世纪、云红1号、丰水、翠冠、翠玉、西子绿等为亲本的26个杂交组合;2016—2020年,开展了以玉露香梨、新梨七号、秋月、高平黄梨、早酥红等为亲本的12个杂交组合。
4.3 梨果实风味化学组分研究
杨盛等[20]采用高效液相色谱法,对玉露香梨果实发育过程中糖、酸组分含量进行了测定,结果表明玉露香梨为高果糖型、苹果酸型果实。赵欣等[21]对玉露香梨、库尔勒香梨、红香酥梨等梨品种进行糖酸类物质、维生素类物质、矿物质、风味特征物质等测定分析。蒙秋霞等[22]对3个不同产地的玉露香梨进行石细胞、可滴定酸、可溶性固形物、叶绿素、总黄酮、总酚酸含量及出汁率、果实硬度等评价分析,并用快速气相色谱-离子迁移谱仪分析其挥发性有机物成分。
5 山西省梨种质资源存在问题与展望
在对山西省梨种质资源鉴定和评价的基础上,很多果实品质优良的梨品种被直接应用于生产,如玉露香梨、晋蜜梨、高平黄梨、金梨、小白梨等。一些果实品质较差但其他性状表现优良的梨种质没有被充分利用,如兔头红、酸疙芦、车头梨、铁梨等。野生杜梨种质资源研究不深入,仅有关于杜梨资源遗传多样性及矮化特性评价的相关报道[23]。另外,对红皮梨种质资源研究利用较少。
今后,我省应加强梨种质资源的评价和利用工作,对地方梨种质资源进行就地保护并引种到梨种质资源圃,对其开展生物学特性调查研究,挖掘出一些优良的性状;对于一些果实品质较差但其他性状表现优良的地方梨品种可选为杂交亲本或研究材料。充分利用这些梨种质资源,为我省梨产业发展提供强大的资源支撑。