“十三五”期间广西桑树育种取得的进展与展望

邱长玉，朱方容，朱光书，曾燕蓉，张朝华，李韬，唐燕梅，林强*

（1.广西壮族自治区蚕业技术推广站，南宁市530007;2.广西壮族自治区蚕业科学研究院，南宁市530007）

广西是全国最大的蚕业省区，2020年全区桑园面积19.88 万hm2，其中广西自主创新选育的“桂桑优”系列和“桑特优”系列桑品种种植面积占全区桑园面积的85%以上，约占全国桑园面积的25%。桑树品种的选育与推广为广西脱贫攻坚做出了应有的贡献。“十三五”（2016—2020年）期间，以广西壮族自治区蚕业技术推广站（以下简称广西蚕业站）为主力的科研机构，在桑树育种方面取得了显著的进步，分别获得3项广西重点研发计划项目、1项广西科技重大专项资助。广西蚕业站的桑树育种研究获得多项奖励和成果，于2018年获得广西科技进步奖一等奖1项、2017年广西科技进步奖二等奖1项、2019年全国农牧渔业丰收奖一等奖1项、广西农牧渔业丰收奖一等奖1 项，先后获国家发明专利授权5 项、国家实用新型专利授权8 项，发布地方标准2 项，获得计算机软件著作权3 项，获植物新品种保护权品种5 个，新申请植物保护权品种7个，发表学术论文30余篇。广西在开展桑树种质资源的收集、引进、保存和创新，多用途桑品种选育、繁育和推广等方面开展了大量的工作，取得了优异的成绩，为广西成为我国蚕业第一大省做出了重要贡献。本文旨在回顾“十三五”期间广西桑树育种取得的重要进展，为下一步更好地开展桑树育种工作提供参考和依据。

1 广西桑树种质资源的研究进展

1.1 完成了200多份桑树种质资源的收集、保存

经过多次大型的桑树品种资源收集、考察活动，广西的桑树品种资源已经较为丰富，目前广西蚕业站桑树资源圃保存有国内桑树种质资源共1 600 多份［1］，其中广西地方栽培品种有250 份，广西野生品种资源有31份，引进的国内外其它品种现保存有438份，杂交选育的品种资源现保存有71份，人工创造四倍体种质资源有812份。其中“十三五”期间，广西蚕业站从浙江、安徽、云南、江苏、山东等地收集引进桑树种质资源约200 份，利用多倍体诱导技术，通过田间定向培育鉴定，创制并筛选出优质多倍体育种材料260余份，丰富了原有的桑树种质类型。

1.2 桑树种质资源品种筛选

通过收集、引进、创新和保存桑树种质资源，广西建立了热带—亚热带桑树种质资源库，并进行了农艺性状调查，建立并完善了热带—亚热带桑树品种资源库信息系统。广西开展了地方桑品种枝、叶蛋白质、多糖、黄酮、生物碱等活性成分含量测定，筛选出高蛋白的桑种质（桂诱92L26、桂诱94109、桂诱92L12、塘10、桂诱93564 等）、多糖含量高的桑种质（桂诱2028、7315、丁50、桂诱2083、伦教40、灵陆6号、板那1号等）、DNJ含量高的桑种质（恭城2号、板那1 号、桂诱92L06、桂诱92202、桂诱94109 等）以及黄酮含量高的种质（桂诱2028、恭城2 号、伦教40、7315等）。为了探索桑树品种的抗性和适应性，分别筛选出抗花叶病品种（桑特优3 号）、耐旱桑品种（桂桑优62、桂桑优12、桑特优1 号、桑特优2 号）以及耐盐碱品种（桂桑优12、桑特优2号），丰富了桑树种质资源库。

1.3 进行了部分桑树种质资源品种的功能性研究

广西桑树种质资源品种的桑枝功能性成分的相关研究较多。陶程等［2］系统地研究了广西12个不同桑树品种在生产季节1—5月龄桑枝条中的DNJ 含量，研究桑枝条不同品种和月龄增长对桑枝中DNJ含量变化的影响。结果表明：在1—5月生长期中，12种不同桑品种间桑枝条DNJ平均含量存在极显著差异，DNJ 的平均含量为1.20 mg/g，强桑1 号品种DNJ含量最高。生长月龄不同的桑枝条DNJ 含量差异很大，其含量总体上是随着枝条月龄增长而逐渐增加，到4月龄时含量达到最高，随后开始下降。何雪梅等［3］以广西16 个桑树品种的桑枝为材料，研究了桑枝主要功能活性成分（多酚、总黄酮、总生物碱、多糖、绿原酸）、特征化学成分含量（槲皮素、芦丁、1—脱氧野尻霉素），总结出其中3 个品种——桂诱M200、桂诱M161和桂诱M208可作为桑枝药用开发的专用桑树品种。

1.4 完成了部分种质资源的创新利用

2016—2020年广西蚕业站主要完成了500 多份育种材料的鉴定、评价与分析。同时利用历年积累的亲本材料，新组配杂交组合400 多对，经过性状调查、产量测定等方法，选育出性状优异的杂交组合20余对。通过对资源圃1 600份资源进行筛选，选育出广西系列特色品种：桂诱93200、桂诱P58、桂诱94168、桂诱2172 及桂椹92L54 等，这些品种已获得植物新品种保护权，为广西优良桑树新品种的培育奠定了坚实基础。

1.5 初步建成了桑树种质资源数据库

广西蚕业站于2019年建成了广西桑树种质资源信息管理系统、果桑品种信息管理系统及桑树推广品种信息管理系统3 个数据库。其中桑树种质资源信息管理系统里包含有1 600 多份资源的株型、枝、叶、花、果、产量等信息；果桑品种信息管理系统里面包含了10 个果桑品种的枝、叶、果等信息；桑树推广品种信息管理系统里面包含了7 个广西推广品种的群体表现、产量、栽培特点等信息。这些管理系统既具有大数据平台的作用，又能方便品种资源的查询。

1.6 创新了大棚室内育苗技术

在广西南宁市夏季和秋季，受温度、日照、降雨及白绢病危害等因素的影响下，桑树育苗成活率常比较低，这使得桑树种质资源保护基础工作的完成具有一定的难度。创新摸索大棚室内育苗技术能够解决桑树良种即时繁育的问题。2019年广西蚕业站在武鸣基地建设现代标准化育苗大棚1 200 m2，配套可移动式育苗架、控温、控湿等系统，每批可育苗3万株，全年可连续育4 批次。该技术攻克了棚内高温、低温非正常环境下育苗的关键技术，出苗率达到95%以上，并采用精准播种法使得用种量少，出苗整齐，长势一致，育苗周期短，大大提高了育苗效率。

2 桑树育种技术研究取得的进展

桑树优良品种是重要的蚕业生产资料，桑叶产量及其品质与养蚕成绩、经济效益密切相关，要提高桑园的生产能力，重要的是栽培优良品种。因此，在桑树育种领域开展研究至关重要。

2.1 多倍体育种研究取得的进展

广西加大对桑树多倍体育种方面的研究力度。作物的多倍体特别是三倍体、四倍体具有高产优质高抗等较好的经济性状，人工多倍体的诱导与培育引起了育种专家的广泛关注。化学诱导是培育多倍体品种的常用手段之一。秋水仙碱是染色体加倍最有效的诱导剂，但因其能麻痹人类和动物的中枢神经，同时会对环境造成严重的污染等无法克服的缺陷［4］，所以研究者一直在寻找一种相对安全的诱导剂。氟乐灵对皮肤无刺激，慢性毒力低，是染色体加倍的理想诱导剂。广西蚕业站以氟乐灵和秋水仙碱进行染色体加倍对比试验，结果显示，经药物处理过的茎尖生长受到一定的抑制，生长缓慢。0.10%的氟乐灵、0.20%的秋水仙碱具有较好的加倍效果，浓度为0.10%的氟乐灵诱导率为17.31%，使用0.20%的氟乐灵则浓度偏大，出现部分死株，浓度为0.20%的秋水仙碱诱导率为21.76%［5］。

多倍体倍性鉴定初期可通过观察芽、叶、枝等性状特征来鉴别，也可利用植物细胞染色体压片制片计数染色体来进一步确认。广西蚕业站创新研究了流式细胞术鉴定桑树细胞染色体倍数性方法，对广西地方种质和野生桑种质约260份、广东等外省种质约160 份及部分人工创造的多倍体种质资源的细胞染色体倍数性进行了鉴定［6］。该研究发现，根据未知样品所检测的DNA 荧光强度分布峰值来鉴定二倍体、三倍体、四倍体，DNA 荧光强度分布峰值在二倍体、三倍体之间时为二倍体与三倍体的混倍体、DNA荧光强度分布峰值在二倍体与四倍体间时为二倍体与四倍体的混倍体。由于桑树染色体形体较小，数目较多，很难制出又好又分散的标本来进行染色体计数。流式细胞术检测细胞染色体的倍数性具有突出的技术优势，检测简单快速、检测数量大，被广泛用于基础研究，为桑树的倍性测定和育种提供了便利。

2.2 桑树抗青枯病杂交组合的选育

2016—2020年广西蚕业站先后用鲁桑、白桑与广东桑品种组配成28个抗青枯病的杂交组合，以广东桑沙2×伦109为对照，建立抗病品种比较试验圃，连续3年进行了测产试验。数据结果显示，有5个杂交组合——抗283×化45（3 670.17 kg）、桂诱93200×伦109（3 816.91 kg）、7862×2058（4 015.34 kg）、试11×桂诱94908（3 624.03 kg）、桂诱93187×伦109（4 256.02 kg）的产量均比对照沙2×伦109（3 194.05 kg）高出10%以上。广西蚕业站下一步将进行抗病性鉴定试验，以广西青枯病的优势菌株来筛选所组配的28个杂交组合，以期筛选出经济性状好、抗病较强的杂交组合。

2.3 多用途桑树品种的筛选

2.3.1 菜用桑品种筛选 2016—2020年，广西蚕业站对100份桑树种质资源进行了桑芽菜产量、营养物质、活性成分的检测，单株芽产量为700～1 500 g，单株产芽头数为200～500个，单芽重1.75～6.72 g。粗蛋白的含量为22.0%～33.0%，粗脂肪的含量为2.2%～5.0%，总糖含量为18.4%～30.2%，粗纤维含量为8.1%～10.5%。筛选出产量高、营养物质含量高的菜用桑种质：桂诱94469、桂诱94208、桂诱2056、桂诱94426。

广西蚕业站对桂桑优12、桂桑优62、桂桑6 号、粤桑51号等4个在全区推广应用面积较大的杂交桑品种进行了筛选，试验根据不同行距、不同株距共设置了9种栽培模式，进行了连续两年的测产。研究结果表明桂桑优12最适合作为菜用桑。其最佳栽培模式为行距为1.2 m，株距为0.15 m，每667 m2种植密度为3 700株，每667 m2产量可达1 500 kg，单芽重2.15 g。

2.3.2 果桑品种资源的筛选 广西蚕业站以桑叶产量高、桑果品质优为选育目标，筛选了600 多份四倍体种质，共选育出果叶经济性状较优的7 个果叶两用桑品系：桂椹92L38、桂椹92L54、桂椹94257、桂椹90191、桂椹90161、桂椹94208、桂椹9270。比较试验发现，与对照果桑品种粤椹大10 相比，这7个果桑品系的桑果年产量为1 788.40～2 454.21 kg，分别比对照增产2.53%～40.70%；糖度质量分数为8.64%～10.79%，接近或超过对照；每667 m2桑叶年产量2 067～2 513.63 kg，分别比对照增产4.93%～13.55%；用这几个品系的桑叶养蚕，全茧量提高了2.54%～24.67%，茧层量提高了4.33%～13.08%，茧层率提高了1.43%～7.19%，综合表现为果大、叶大，枝叶生长旺盛。目前，这些品系已在南宁、河池、百色、柳城、象州、宜州、宾阳、昭平等地示范种植［7］。

2.4 桑树品种资源抗逆性分子机理研究

2.4.1 桑树亚精胺合成酶基因的研究 广西开展了关于桑树亚精胺合成酶基因的研究。亚精胺（spermidine，SPD）可以作为信号分子参与植物响应逆境胁迫。在SPD 的生物合成中，亚精胺合成酶（spermidine synthase，SPDS）是催化腐胺合成SPD 的关键酶。研究表明，当植物遭受干旱、盐、热、低温、重金属等胁迫时，SPDS基因的表达量增加［8］。广西蚕业站2020年克隆并初步鉴定了桑树SPDS基因的功能，具体包括SPDS候选基因的确定、生物信息学分析、逆境胁迫处理试验、SPDS基因的启动子顺式作用元件分析。试验结果表明，与对照相比，SPDS基因mRNA转录水平在干旱和灰霉菌（Botrytis cinerea）胁迫下变化显著。特别是在干旱胁迫下，MnSPDS2基因的转录水平是MnSPDS1基因的3.2倍，但是，灰霉菌处理后，MnSPDS1基因的转录水平是MnSPDS2基因的4.2倍。

2.4.2 桑树类胡萝卜素裂解双加氧酶基因的研究 类胡萝卜素是广泛分布于自然界的一种色素，同时其裂解产物也是合成多种活性物质的前体，在植物生长发育及胁迫响应中发挥着重要作用。类胡萝卜素裂解双加氧酶（carotenoid cleavage dioxygenases，CCDs）是类胡萝卜素裂解的关键酶，包括CCDs和9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶（9-cis-epoxycarotenoid dioxy genases，NCEDs）两个亚家族。广西蚕业站在桑叶中鉴定到了8条类胡萝卜素裂解双加氧酶基因，并通过设计全长特异引物克隆到了8 条类胡萝卜素裂解双加氧酶基因的全长编码序列。保守结构域分析表明桑树CCD 均属于RPE65 超家族，再分别对其进行信号肽、叶绿体转运肽以及亚细胞定位在线预测，结果表明桑树NCED 亚家族的蛋白都不含有信号肽，但都含有叶绿体转运肽，亚细胞定位在线预测结果表明，MnNCED1 和MnNCED3 定位在叶绿体中。亚细胞定位在线预测结果表明MnCCD4 定位在叶绿体中而其他的定位在细胞质中，这可能与它们的功能分化有关。

3 今后研究方向

3.1 继续深入开展桑树种质资源的引进、鉴定与利用的研究

蚕桑产业是广西具有优势特色的新兴产业，随着广西蚕桑生产的快速发展，对桑树种质的需求呈多元化趋势。种质资源是育种工作的基础，目前广西桑树种质资源还不够丰富，特别是抗青枯病和抗线虫病等优良种质资源还相对匮乏。今后应继续从国内外广泛收集优良种质资源，并深入开展种质资源的鉴定和评价工作。综合考虑育种和生产需求，广泛开展田间农艺性状、经济性状的系统鉴定和综合评价；应用现代高新技术与常规育种技术相结合进行桑树种质创新，加快新品种培育，选育出具有应用价值的优良种质供生产上应用。

3.2 继续加强应用基础和育种技术研究，提升桑树育种水平

广西现阶段桑树育种方面的基础研究相对薄弱，特别是抗病育种基础研究有待进一步加强。随着三代测序技术的完善和发展，二代和三代测序技术的结合已广泛应用于植物基因组、转录组、代谢组和蛋白组等分析中，不同作物遗传信息的大数据库正在建设中，数据共享和利用平台不断优化，可以充分利用大数据来辅助桑树育种，从而提高育种水平，不断加快育种进程。

3.3 继续根据生产和市场需求多元化育种

随着蚕桑产业的发展，对桑树育种提出了更高标准的要求，高产、优质、抗性强、适应范围广、多元化等桑树新品种才能满足产业的需求。而目前广西推广种植的桑树品种大多是叶用桑，品种比较单一。今后需加强对种质资源的深入评价，发掘优质高产抗病种质、优良多倍体种质、种茧育专用种质、小蚕专用种质、牧用型饲料专用种质、食用的果桑和菜用桑、景观用的观赏桑等特异性种质以满足生产需求。同时，为了降低生产成本、减少劳动力，应该向密植化种植、采收机械化、种养省力化等方向发展。