腰果品种DUS测试指南的研制
2022-06-02张中润黄伟坚黄海杰肖丽燕高玲徐丽
张中润 黄伟坚 黄海杰 肖丽燕 高玲 徐丽
摘 要:從19世纪60年代开始,经过多年的调查、收集和筛选,农业农村部乐东腰果种质资源圃已收集和保存了400余份腰果种质资源,这些腰果种质资源主要来自我国海南省和云南省,以及巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、越南、泰国等地,具有丰富的多样性,但目前国内外尚无腰果品种DUS测试指南,难以有效保护腰果种质资源和腰果育种者的合法利益。在参考腰果相关文献的基础上,通过对农业农村部“乐东腰果种质圃”的资源进行性状测试调查,收集了丰富的腰果种质资源各类性状数据,研制了腰果品种DUS测试指南。本研究详细介绍了指南的研制过程和主要内容,包括适用范围、繁殖材料的要求、测试性状的选择、DUS判定标准、性状表和技术问卷等,其中性状表是本测试指南的核心内容。腰果品种DUS测试指南仅适用于目前世界热区大规模商业化种植的腰果(Anacardium occidentaleL.)一个种。腰果的繁殖材料一般为嫁接苗,有时为了缩短测试时间,也可将接穗作为繁殖材料。测试性状总共41个,包括35个基本性状和6个选测性状。叶片、果梨和坚果是测试性状的主要来源,其测试性状分别为11个、11个和10个,分别占性状总数的26.8%,26.8%和24.4%。植株、枝条、花、果仁和物候的测试性状均较少,分别只有1个、2个、2个、3个和1个。分组性状6个,包括植株类型、叶片形状、果梨形状、果梨颜色、坚果基部形状和坚果缝合线突出部与顶点相对位置。标准品种共20个,其中优良腰果品种FL30和HL2-21的使用频次较高,分别为13次和10次。指南还提供了55张实物图和11张示意图,可为腰果品种DUS测试提供帮助。腰果品种DUS测试指南的研制填补了国内外空白,为申请腰果新品种权保护提供了技术支撑。
关键词:腰果;DUS测试;指南研制;测试性状中图分类号:Q949.748.5 文献标识码:A
Development of Test Guideline of Distinctness, Uniformity and Stabi lity for Cashew (Anacardium occidentale L.)
Abstract: Since 1960s, more than 400 cashew germplasm resources have been collected and well preserved in Ledong Cashew Germplasm Repository of Ministry of Agriculture and Rural Affairs of China after years of investigation, collection and screening. The cashew germplasm resources, with rich diversity, are mainly from Hainan and Yunnan provinces, as well as Brazil, Mozambique, Tanzania, Vietnam, Thailand, etc., where at present theres no cashew DUS test guidelines at home and abroad, the cashew germplasm resources and legitimate interest of cashew breeders cannot be protected effectively. Based on the characteristics test for the resources in Ledong Cashew Germplasm Repository of Ministry of Agriculture and Rural Affairs of China and referring to the cashew related literature, we collected vast number of different characteristics data for the cashew germplasm resources, developed DUS test guidelines for cashew varieties. This paper gave detail description of the development process and main contents of the guideline, including the subject, propagation materials required, selection of test characteristics, DUS assessment criteria, characteristic table and technical questionnaire, etc., among which the characteristic table is the key content. Cashew DUS test guidelines apply to only one specie—cashew (Anacardium occidentaleL.), which is large-scale commercially planted across the hot zone of the world. The propagation material of cashew is generally grafted seedlings, sometimes scions can also be used as the propagation material to shorten the test time. Totally 41 test characteristics were included in the cashew DUS test guidelines, including 35 basic characteristics and 6 selective characteristics. Leaf, apple and nut are major sources of test characteristics in cashew DUS test guidelines, the number of the test characteristics was 11, 11 and 10, which accounting for 26.8%, 26.8% and 24.4%, respectively. Less characteristics were from plant, branch, flower, kernel and phenology, and the number of the characteristics was only 1, 2, 2, 3 and 1, respectively. Six grouping characteristics, including plant type, leaf shape, cashew apple shape, cashew apple color, shape of nut base and relative position of nut suture protuberance and apex, were included in the guideline. 20 varieties were selected as standard varieties, and the use frequency of cashew fine varieties FL30 and HL2-21 was 13 and 10 respectively, which was much higher than that of other standard varieties. 55 physical maps and 11 sketch maps were also provided in the guideline, which would be much helpful for the cashew DUS testers. The development of cashew DUS test guideline would fill the blank both at home and abroad, provide technical support for the application of cashew new variety protection.50D83104-A8A0-41AD-8171-E788310037DF
Keywords:cashew; DUS test; guideline development; test characteristics
DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.05.009
腰果(Anacardium occidentaleL.)是多年生热带常绿灌木或乔木,属漆树科(Anacardiaceae)腰果族(Anacardieae)腰果属(Anacardium),与榛子、核桃和杏仁一起统称为世界四大干果[1]。腰果原产于巴西东北部,主要分布于东非、西非、东南亚和拉丁美洲。我国腰果在海南省乐东、东方、昌江、三亚、陵水、万宁等县(市)和云南省西双版纳州、红河州、保山市等地均有分布,其中海南省乐东县是我国主产区,栽培面积占60%以上[2-3]。
20世纪60年代,中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所(以下简称热科院品资所)通过对国外腰果种质资源考察,逐年收集和引进腰果种质资源,在海南省乐东县建成了我国唯一一个农业农村部和海南省双挂牌的腰果种质资源圃。依托种质圃内的腰果种质资源,开展了长期性的腰果种质资源评价和鉴定研究,收集了丰富的种质资源性状数据,为腰果品种DUS测试指南的研制奠定了良好的基础。
我国于1999年加入国际植物新品种保护联盟(UPOV),极大地推动了我国DUS(Distinctness、Uniformity、Stability)测试工作的发展,目前,DUS测试指南已经成为我国品种审定、品种登记和品种保护的技术依据[4]。早在20世纪90年代,我国就培育了FL30、HL2-21、GA63、HL2-13、CP63-36等优良腰果种质[5]。但迄今为止,国内外尚无腰果品种DUS测试指南,导致腰果未能列入植物新品种保护名录,培育出来的优良腰果品种也无法申请新品种保护权。所以,为了确保我国腰果新品种保护有技术标准可循,研制腰果品种DUS测试指南已成为首要工作之一。本研究详细介绍腰果品种DUS测试指南的研制过程,包括研制原则、适用范围、繁殖材料的要求、测试性状的选择、DUS判定标准、性状表和技术问卷的设计等,为腰果新品种DUS测试提供技术支撑。
1 腰果品种DUS测试指南研制原则和研制过程
1.1总体原则
腰果品种DUS测试指南按照GB/T 1.1—2020“标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则”给出的规则[6],并根据UPOV制定的“植物新品种测试指南的研制”文件(TGP/7/1)规定的程序和相关原则进行起草和研制[7]。
1.2测试性状筛选的原则
测试性状是DUS测试指南的核心,本指南主要按照以下原则筛选腰果测试性状:
(1)参照《腰果种质资源描述规范和数据标准》中各类性状和植物分类学知识等[8],结合腰果生产和育种需求,筛选、调整和补充本指南的基本性状。
(2)以主要的腰果形态性状为主,尤其是叶片、果梨和坚果部位为主,其他性状为辅。
(3)选择易于观测、稳定性较强的性状,以便于开展DUS测试,例如腰果的叶片形状、果梨形状、果梨颜色和坚果基部形状等性状。
1.3 腰果种质资源收集与保存
全世界的腰果种质资源种植范围较广,繁殖材料在不同区域和国家之间交流广泛,为腰果的生长、繁衍和演化创造了广阔的空间,加上腰果生产历史悠久,经过长期的自然选择和人工培育,形成了极为丰富的腰果资源。据估计,全世界腰果种质超过2000份,其中印度保存1000多份,是世界上腰果资源保存量最大的国家,巴西600多份,越南200多份,坦桑尼亚150多份,莫桑比克100多份。
作为典型的热带果树,腰果在我国具有较为悠久的种植历史,早在日据时期,台湾省就曾在嘉义农业试验所开展试验性种植[9]。约1960年,海南省从斯里兰卡进口种子进行大面积种植,从海南北部的文昌到南部的三亚均有分布,总面积约2000 hm2。大约1970年,海南省又从坦桑尼亚进口腰果种子大面积发展腰果产业,种植面积达1.3万hm2,为丰富腰果种质资源创造了有利条件。1987—1988年,热科院品資所在海南省乐东县、东方市、昌江县、万宁市、文昌市等地进行了腰果种质资源考察,收集了腰果种质21份,其中优异种质8份[10]。1990年7月,热科院品资所通过实生选种,培育了FL30、HL2-21、GA63、HL2-13、CP63-36等5个腰果优良种质[5]。从2005年开始,在“948”“物种资源保护”“政府间科技合作联委会”等国际合作项目的支持下,通过交流合作从巴西、越南、斯里兰卡、柬埔寨、泰国等国引进了一批国外优良腰果种质并保存于海南省乐东县腰果种质圃。特别是在2010—2013年,从莫桑比克和坦桑尼亚引进了一批优良的腰果种质资源。2013年,“乐东腰果种质资源圃”被农业农村部认定为农业农村部第三批热带作物种质资源圃,从而快速地推进了腰果圃的基础建设和圃内资源的收集、保存和利用等工作。2021年,该圃又被海南省农业农村厅认定为“省级腰果种质资源圃”。现在,乐东腰果种质圃已保存海南省、云南省和杂交选育品种,以及巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、泰国、越南、斯里兰卡等地的腰果种质415份,保存腰果资源量居世界第3位。50D83104-A8A0-41AD-8171-E788310037DF
1.4研制过程
腰果品种DUS测试指南的研制参考了芒果、龙眼、荔枝、可可、梨、枇杷属、木菠萝、柑橘、苹果等多年生木本果树的DUS测试指南,同时参考了腰果相关文献的内容,依据所掌握的腰果种质资源性状不同表达状态,并结合腰果育种水平和生产现状等实际情况进行编制。
依托农业农村部乐东腰果种质圃的资源,开展了多年的腰果种质资源农艺、经济和品质性状等评价和鉴定,取得了丰富的试验数据。通过对试验数据的分析和评价,筛选了一批判定腰果品种性状特异性、一致性和稳定性较为重要的性状,并划分了不同表达状态。同时为了易于开展腰果品种DUS测试,本指南还对一些性状的表达状态用图片或文字加以解释,从而使本指南的测试更易于理解和操作。
2020年腰果品种DUS测试指南形成征求意见稿,在征求种质资源、育种专家及我国多个DUS测试分中心专家的意见后,经过对专家修改意见的评估和修改,形成了较为完善的腰果DUS测试指南。2021年11月,腰果品种DUS测试指南通过专家审定并形成报批稿。
2 腰果品种DUS测试指南的主要内容
腰果品种DUS测试指南由9章组成(表1),其中适用范围、繁殖材料的要求、DUS结果的判定、性状表和技术问卷是测试指南研制的主要内容,而性状表中的附录A和附录B更是本指南的核心内容,是用于判定腰果申请品种是否具备特异性、一致性和稳定性的主要依据。附录A列出了腰果DUS测试的基本性状和选择性状,以及各个性状的观测时期和方法、表达状态、标准(标样)品种和代码等。附录B则对性状表中的测试性状进行了详细解释,并为田间开展测试提供了具体方法,也为判别不同测试性状的表达状态提供了详细参考。
2.1适用范围
腰果属(Anacardium L.)是被子植物门双子叶植物纲无患子目漆树科腰果族下的一个属,该属树种资源多样性丰富,具有很高的变异性。巴西东北部拥有的大量腰果属野生树种,是腰果的起源中心。已知的腰果屬树种有20余种,其中大多数分布在巴西,但仅有腰果A. occidentaleL.一个种在世界热区如科特迪瓦、印度、越南、巴西等地大规模商业化种植[11]。
本指南依托的测试种质来源于农业农村部乐东腰果种质资源圃,该圃的腰果种质均属于腰果A. occidentaleL.一个种。所以,腰果品种DUS测试指南规定了腰果品种DUS测试的技术要求和结果判定的一般原则,仅适用于腰果一个种的新品种测试。
2.2 繁殖材料的要求
腰果通常以嫁接苗或接穗形式繁殖,嫁接苗数量至少8株或接穗数量至少80个,一般测试至少2个独立生长周期。嫁接苗的具体质量要求为苗高不低于35 cm,叶片数为10~15片,新梢茎粗不小于0.50 cm。接穗则应选取腰果树冠中上部当年生品种纯正,生长健壮,芽眼饱满的老熟枝条。提交的繁殖材料应符合我国植物检疫的有关规定,一般不进行任何影响品种性状表达的处理。如果已处理,应提供处理的详细说明。
2.3 测试性状的选择
测试性状选择依据条件如下:基因表达的结果、在特定环境下具有一致性和可重复性、品种间具有特异性、易于观测和准确描述识别、具有一致性和稳定性,才可作为DUS测试的性状[7]。
2.3.1 测试性状 根据植物新品种DUS测试的原理和技术规则,结合农业农村部“乐东腰果种质圃”资源观测结果,腰果品种DUS测试指南共筛选了41个测试性状,其中有35个基本性状和6个选测性状(表2)。叶片和果实是不同腰果品种区分的重要依据,而果实由果梨和坚果组成,是腰果具有经济利用价值的重要部位,而且不同腰果种质资源的差异性也主要表现在叶片、果梨和坚果等部位上,因此本指南侧重于叶片、果梨和坚果性状的选择。
从植株部位(器官)来看,植株性状、枝条性状、叶片性状、花性状、果梨性状、坚果性状、果仁性状和物候期性状的测试性状数量分别为1个、2个、11个、2个、11个、10个、3个和1个,其中叶片性状、果梨性状和坚果性状占比分别为26.8%、26.8%和24.4%,这3个性状占性状总数的78.0%,说明了叶片、果梨和坚果的表型性状在腰果品种DUS测试中的重要性。从性状类型来看,质量性状、假质量性状和数量性状的测试性状数量分别为1个、14个和26个,其中数量性状占63.4%,说明数量性状是体现腰果种质资源性状差异的重要性状类型。从观测方法来看,群体测量、个体测量、群体和个体测量兼用、群体目测的测试性状数量分别为8个、9个、3个和21个,其中群体目测占51.2%,如果仅从基本性状来看,群体目测占比高达60.0%,充分体现了本指南在田间开展DUS测试时的便捷性。
2.3.2 测试性状表达状态划分及代码 对腰果品种DUS测试指南中的测试性状进行了表达状态划分(表2)。本指南中质量性状1个,其表达状态为“灌木型”和“乔木型”,用“1”和“2”代码。假质量性状14个,根据其表达状态依次对应“1、2、3……”代码,其中采用2、3、4、6个代码的性状分别为1、9、3个和1个。数量性状26个,采用了“1~9”尺度和“1~3”尺度2种代码来划分表达状态,分别为18个和8个。
2.3.3 分组性状 分组性状为植株类型、叶片形状、果梨形状、果梨颜色、坚果基部形状和坚果缝合线突出部与顶点相对位置等6个,均可用群体目测进行观测,其中质量性状1个,假质量性状4个,数量性状1个。6个分组性状在不同年份表现稳定,受环境条件影响小,且均以外观为主,在田间开展测试时具有便于操作、成本低、可靠性强等特点。50D83104-A8A0-41AD-8171-E788310037DF
2.3.4 标准品种 结合农业农村部乐东腰果种质资源圃内种质资源性状的测试数据,本指南确定了20个标准品种,分别为:B1、B1-10、B1-15、B2、B2-10、B3-2、B3-5、B4、B5、B5-1、B7、CP63-36、FL30、GA63、HL2-21、LDD1、MZ-7、MZ-11、YZ-TD和坦3-1(表3)。由于腰果的育成品种较少,能作为标準品种使用的更少,所以本指南中的标准品种大多为资源材料。从表中可见,除了FL30和HL2-21外,大多数标准品种的使用频次不高。
2.3.5 实物彩图和示意图 腰果品种DUS测试指南为26个测试性状提供了实物彩图或示意图,
占测试性状总数的63.4%。其中提供实物彩图的测试性状为植物类型、叶片幼叶花青甙显色强度、叶片形状、叶片叶基形状、叶片叶尖形状、叶片上表面绿色程度、叶片泡状突起、花花序基部宽度、花花冠花青甙显色强度、果梨幼果颜色、果梨长度、果梨宽度、果梨形状、果梨颜色、果梨果肉颜色、果梨梗洼深度、果梨顶洼深度、坚果幼果颜色、坚果长度、坚果宽度、坚果厚度、坚果颜色、坚果缝合线突出部与顶点相对位置等23个,共有55张实物彩图。提供示意图的测试性状为枝条分枝、叶片横切面形状、坚果基部形状等3个,共有11张示意图。
2.4 DUS判定标准
2.4.1 特异性判定 申请的腰果品种应明显区别于所有已知腰果品种,当有一个或以上性状存在明显且可重复的差异时,即可判定申请品种具有特异性。在腰果DUS测试中,需遵循营养繁殖的材料至少为2个独立生长周期的测试周期,从而判别该腰果品种是否满足一致性差异。
新品种特异性的判定标准受性状类型的影响。对于质量性状,当某个性状的性状表达处于不同级别,即可认定具有明显差异。例如申请测试腰果品种B7的质量性状“果梨:颜色”为“红色”时,和原品种“黄色”性状表达状态具有明显差异,则可判定该测试品种为具有特异性。对于数量性状,若某一性状的表达状态达到2个以上代码的差异,即可认为在该性状上具有明显差异;若性状表达为2个或2个以下代码的差异,个体测量性状应用生物统计方法,并采用1%的显著水平进行判定。对于假质量性状,位于连续区段表达状态的判定参照数量性状,位于非连续区段表达状态的判定参照质量性状[12]。
2.4.2 一致性的判定 与大多数果树DUS测试指南一样,腰果DUS测试的一致性判定也是采用1%的群体标准和至少95%的接受概率。当样本大小为6~10株时可以允许1个异型株出现。
2.4.3 稳定性的判定 具有一致性的腰果品种即可认为具备稳定性,在腰果DUS测试中一般不对稳定性进行测试,其判定通过一致性来推断。
2.5技术问卷
腰果技术问卷将腰果品种来源分为杂交、突变和其他3类。将植株类型、叶片幼叶花青甙显色强度、叶片长度、叶片宽度、叶片形状、叶片叶尖形状、果梨幼果颜色、果梨长度、果梨宽度、果梨形状、果梨颜色、坚果幼果颜色、坚果颜色、坚果基部形状、坚果缝合线突出部与顶点相对位置和坚果出仁率等16个性状列为技术问卷性状。
3 讨论
腰果是我国热区特色热带果树,是世界热区国家重要的出口创汇作物,是热区人民重要的经济收入来源,也是我国“一带一路”走出去和南南合作的重要对象作物[2, 13]。我国腰果研究自20世纪60年代开始至今,已经积累了丰富的腰果资源,这为腰果品种DUS测试指南的研制提供了丰富的材料。
腰果品种DUS测试指南的标准品种主要源自我国的腰果育成品种和收集保存的资源,在我国栽种大多超过20余年,具有较好的生态适应性。尽管标准品种在性状观测时具有直观的优点,但测试性状采用实物彩图和示意图说明更加直观,且一些性状的表达状态选择合适的标准品种较为困难,因此实物彩图和示意图是对标准品种的重要补充。为此,腰果品种DUS测试指南附有性状解释表中为大多数测试性状提供了实物彩图和示意图,为腰果新品种测试观察提供了直观的观测参考。
腰果品种DUS测试指南的测试性状涉及植株、枝条、叶、花、果梨、坚果、果仁、物候期等,对性状表达状态的描述较全面,可为开展腰果DUS测试提供详细参考。目前,UPOV的腰果品种DUS测试指南还未见有研制,所以本指南未能借鉴到国际腰果品种DUS测试指南。今后如果UPOV发布腰果品种DUS测试指南,我们将进行研究和比较,对我国的测试指南进行修订补充。同时,依托我国腰果品种DUS测试指南的研制,我们也将争取参与未来腰果国际测试指南的研制工作,以提高我国腰果DUS测试在国际领域的话语权。
随着我国乡村振兴战略的正式实施,国家种业面临植物新品种知识产权保护、激励育种原始创新、保障粮食安全的新形势。我国的《种子法》也迎来了第四次修改,今后我国植物新品种保护水平也越来越高,力度将越来越大。腰果品种DUS测试指南的研制有助于保护腰果新品种,对腰果品种培育也将起到积极的促进作用。同时,腰果品种DUS测试指南的研制也对推动腰果尽快纳入我国农业植物品种保护名录,进而开展腰果新品种测试,申请品种权保护奠定了基础。
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