烏鳳章

（大連大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，遼寧大連116622）

越橘抗寒性研究進展

烏鳳章

（大連大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，遼寧大連116622）

低溫是限制越橘栽培區(qū)域和影響果實產(chǎn)量的重要環(huán)境脅迫因子。近年來，利用基因組學和轉(zhuǎn)錄組學方法鑒定許多與越橘抗寒性有關(guān)的基因或蛋白，為開發(fā)抗寒越橘新品種提供依據(jù)。文章從越橘抗寒性特點、內(nèi)在冰核分布特征、抗寒分子機制及分子標記輔助育種等方面歸納和總結(jié)，并預(yù)測今后越橘抗寒性研究方向。

越橘；抗寒性；低溫鍛煉；研究進展

越橘是杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium spp.）多年生灌木性植物，果實花色苷具有抗氧化、清除自由基、抗癌和改善視力等生物活性，具有保健功能[1]。中國栽培越橘起步于20世紀80年代中期，21世紀初開始推廣，目前栽培面積達26 000 hm2，發(fā)展迅速[2]，已成為我國最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d經(jīng)濟樹種之一。但我國北方地區(qū)經(jīng)常發(fā)生冬季凍害、晚秋及早春霜凍害和生理干旱傷害，降低果實產(chǎn)量，成為制約越橘產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展主要因子之一[3-4]。因此開發(fā)適應(yīng)北方寒冷地區(qū)的高抗寒性品種，已成越橘育種重要目標之一。近年來，有關(guān)越橘抗寒性研究，尤其是越橘低溫鍛煉的基因組學和功能基因組學研究取得很大進展。本文對越橘抗寒性特點、內(nèi)在冰核分布特征、抗寒分子機制及分子標記輔助育種等加以綜述，以期為越橘栽培及育種提供參考。

1 越橘抗寒性特點

1.1 越橘越冬傷害主要類型

越橘越冬傷害主要包括凍害、霜凍害和冬季生理干旱傷害。雖然經(jīng)過充分低溫鍛煉的越橘抗寒力較強，但低溫仍會造成越橘枝條和芽凍害。凍害發(fā)生及程度取決于冬季低溫程度、持續(xù)時間及發(fā)生時間。霜凍主要發(fā)生在秋季后期耐寒性不高情況下，或是春天樹液已開始流動，耐寒性逐漸喪失時，冷空氣突然來臨使樹木遭受霜凍害。霜凍害比冬季最低溫度造成的凍害更常見[5-6]，易導(dǎo)致花芽、花和幼果受害。如2009～2010年度秋末冬初低溫鍛煉未完成時的突然降溫，導(dǎo)致青島地區(qū)越橘霜凍害發(fā)生[7]。冬季生理干旱也稱“凍旱”。相對于森林和苔原地帶，在林線地帶針葉樹針葉角質(zhì)層發(fā)育不充分及磨損引起的緩慢但長期水分損失，加上因寒冷或凍土引起的水分供應(yīng)限制，最容易導(dǎo)致樹木失水而枯死[8]。對亞寒帶冬季除雪條件下歐洲越橘（Vaccinium myrtillus L.）越冬性研究表明，越冬期間樹木未出現(xiàn)致命的冰凍脅迫及顯著冰凍誘導(dǎo)脫水，卻遭受嚴重的冬季生理干旱傷害[9]。研究表明，越冬期地上芽植物常經(jīng)歷冰凍和生理干旱脅迫，但在不同地理位置及樹種中相互影響關(guān)系不同[10]。樹木發(fā)生冬季生理干旱傷害與否主要與樹種、品種、砧木遺傳特性差異、樹體越冬時狀態(tài)，特別是一年生枝條越冬狀態(tài)有關(guān)。根據(jù)對傷害的特征推斷，遼南地區(qū)及山東青島地區(qū)越橘越冬傷害主要是由冬季生理干旱引起[3,11]。而在遼寧丹東地區(qū)露地越橘越冬傷害是由枝條和花芽失水或凍害引起[12]。目前有關(guān)越橘生理干旱引起的傷害過程及其與生理代謝和環(huán)境因子關(guān)系、越橘枝條的解剖結(jié)構(gòu)與發(fā)生生理干旱關(guān)系尚缺乏深入研究。

1.2 越橘抗寒性與基因型的關(guān)系

在不同類型越橘中，抗寒能力以矮叢越橘最強，半高叢越橘次之，高叢越橘最差。高叢、半高叢和矮叢越橘一般能忍耐至少-28.9℃低溫，但有些品種會更弱些[13]。同一類型不同品種抗寒性不同，Lee等基于仲冬枝條半致死溫度大小，確定21個高叢越橘品種抗寒性順序如下：‘澤西’＞‘北陸’＞‘北藍’＞‘迪西’＞‘伯克利’=‘塞拉’＞‘齊佩瓦’＞‘藍金’＞‘伯靈頓’＞‘藍線’＞‘斯巴坦’＞‘藍豐’=‘北極星’＞‘日出’＞‘公爵’＞‘考林’＞‘赫伯特’＞‘夏普藍’＞‘考林’＞‘藍港’＞‘納爾森’，半致死溫度范圍在-31.8～-41.1℃[14]。而魏鑫等研究認為幾個高叢越橘枝條抗寒性由大至小順序為‘藍鳥’‘澤西’‘斯巴坦’‘伯克利’‘達柔’和‘凱瓦’，半致死溫度范圍在-18.6～-24.1℃[15]。兩個研究結(jié)果存在較大差異，可能與植物生長環(huán)境條件及低溫鍛煉程度有關(guān)。兔眼越橘中‘梯芙藍’抗凍性最強[13]。越橘抗寒性大小與葉片結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常柵欄組織與海綿組織厚度比值越大、葉肉組織結(jié)構(gòu)疏松度值越小的品種抗寒性越強[16]。

1.3 越橘不同器官及部位抗寒性差異

在充分休眠的越橘植物中，莖干抗寒性通常略高于芽和根，如北高叢越橘‘早藍’花芽在-29℃枯死，休眠枝在-34℃枯死。一般葉芽比花芽抗寒。在果樹中開放的花朵損傷常由于晚冬或早春霜凍引起，可能導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低。Rowland等對‘藍豐’‘埃利奧特’‘漢娜’選擇系、‘墨菲’和‘維口’等5個高叢越橘品種開放花的不同部位抗凍性進行測定，表明對冰凍溫度敏感性由高到低的花部位分別為花冠、花絲、花藥、花柱、子房外部、柱頭、胚珠、子房內(nèi)部和胎座；不同越橘基因型之間花柱、花絲、花藥和子房外部抗凍性差異顯著[17]?？傮w而言，‘藍豐’的花對冰凍溫度最敏感，而‘漢娜’選擇系和‘墨菲’的花最抗凍。因此可以利用高叢越橘基因型對霜凍抗性變異，培育更多抗霜凍品種。

1.4 不同越冬階段越橘抗寒性變化

Ehlenfeldt等對7個具有不同遺傳背景的越橘低溫鍛煉及脫鍛煉過程抗寒性變化進行評估，觀察到7個基因型的最高抗寒水平和達到該水平的日期以及最大低溫鍛煉水平不再持續(xù)和脫鍛煉開始日期存在差異。高叢越橘品種‘藍豐’‘遺產(chǎn)’、兔眼品種‘梯芙蘭’和兩個兔眼越橘雜交種（‘US1043’和‘US1056’）在12月下旬均達到最大或接近最大抗寒性（半致死溫度為-22～-27℃）。半高叢越橘‘北空’和V.constablaei Gray×V.ashei‘Little Giant’的雜交種在11月結(jié)束后獲得-28℃或更低的低溫鍛煉溫度。12月下旬達到其最大抗凍性后，‘遺產(chǎn)’‘梯芙蘭’和‘US1043’開始持續(xù)且呈相對線性的脫鍛煉；而‘US1056’‘藍豐’‘北空’和‘小巨人’維持更長的最大抗寒時間，直到3月初‘藍豐’和‘US1056’才開始脫鍛煉，3月下旬‘小巨人’和‘北空’抗寒性低于-25℃后才開始脫鍛煉[18]。不同類型越橘脫鍛煉后的抗寒性不同，如帶有南方兔眼或常綠越橘（V.ashei或V.darrowi）基因的南高叢越橘品種‘遺產(chǎn)’‘奧扎克藍’和兔眼越橘‘梯芙藍’為-12～-14℃，而帶有較多傘房花越橘（V.corymbosum L.）和矮叢越橘（V.angustifolium Ait.）基因的北高叢越橘‘藍豐’和‘維口’為-15℃[19]。作為越橘行業(yè)標準的‘藍豐’在低溫鍛煉、脫鍛煉速度和最大抗凍性方面均處于中間水平。這些研究表明越橘脫鍛煉開始時期并不總是與低溫鍛煉能力或隆冬抗寒性相關(guān)，它們表現(xiàn)為不同屬性，獨立遺傳[20]。因此在越橘品種冬季抗寒性選擇和培育時，應(yīng)對其分別評估。

2 越橘抗寒機制

2.1 內(nèi)在冰核

在物體表面或體內(nèi)結(jié)冰需要冰核的誘導(dǎo)和催化?，F(xiàn)已證明，內(nèi)在冰核劑在零下低溫具有活性，尤其在木本植物中[21]。即使不存在外源性冰核劑，這些內(nèi)在冰核劑的存在也限制植物在0℃以下深過冷卻能力。耐寒木本植物組織在冰點以下溫度具有不同的、可控的凍結(jié)行為，包括細胞外結(jié)凍（如樹皮）、深過冷卻（木質(zhì)部射線薄壁組織）和外部器官結(jié)凍（如花芽和葉芽）。這幾種結(jié)凍類型具有物種和組織專一性，是決定其抗寒性和冬季生存程度重要因素[22]。

控制冰核形成是耐寒植物組織為誘導(dǎo)細胞外結(jié)凍和/或用于在特定組織容納冰晶避免原生質(zhì)過度過冷卻的重要機制。冰核活性（Ice nucleation activity，INA），指一個組織誘導(dǎo)異構(gòu)冰核形成的能力。在抗寒性存在差異的高叢越橘品種‘維口’和兔眼越橘‘伍德’中發(fā)現(xiàn)極高水平的INA（-1～-4℃），比其他耐寒樹種更大，沿當年生長莖均勻分布。莖INA主要定位于樹皮，而木質(zhì)部和髓部的INA非常低。樹皮INA大多位于細胞壁部分（細胞壁和細胞間的結(jié)構(gòu)成分）。胞內(nèi)成分具有很少INA。不同品種INA差異與在干燥表面條件下樹皮的內(nèi)在凍結(jié)行為（細胞外凍結(jié)）、樹皮冰柱堆積和初始冰核的形成一致。莖干INA能夠忍耐各種抗菌處理。這些特性和具體定位意味著越橘莖中高INA起源于內(nèi)部，作為冰點以下溫度傳感器有助于樹皮胞外空間凍結(jié)自發(fā)開始[23]。

2.2 越橘抗寒的分子機制

近年來，越橘低溫鍛煉的基因組學和轉(zhuǎn)錄組學研究取得較快進展，鑒定一些與越橘低溫鍛煉有關(guān)或有助于抗寒的基因。Dhanaraj等使用來自低溫鍛煉和非低溫鍛煉的越橘花芽RNA建造cDNA文庫，分析表明，在兩種條件下β-淀粉酶、脫水蛋白、早期光誘導(dǎo)蛋白和衰老相關(guān)蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)有顯著差異[24]。Naik等使用抑制差減雜交方法鑒定高叢越橘在需冷量為400 h（低溫鍛煉后）和0 h（低溫鍛煉開始）時花芽差異表達基因，表明編碼鈣調(diào)蛋白、幾丁質(zhì)酶、推測的myb相關(guān)蛋白、推測的bZlP蛋白、鋅指蛋白、AP2結(jié)構(gòu)域蛋白、堿性-螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子的基因與越橘抗寒性有關(guān)[25]。Dhanaraj和Rowland等利用微陣列技術(shù)提供冷室和野外兩種低溫鍛煉條件下越橘基因表達差異證據(jù)，鑒定兩個低溫鍛煉體系中與擬南芥（Arabidopsis thaliana）冷響應(yīng)途徑相同的部分基因，比如編碼肌醇半乳糖苷合成酶、β-淀粉酶、胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白（LEAs）、脫水蛋白以及ELIPS基因，同時鑒定擬南芥中沒有出現(xiàn)而在越橘中受低溫誘導(dǎo)的基因，其中包括編碼生長素抑制蛋白、蛋白激酶PINOID、裂解酶樣蛋白和S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶基因[26-27]。在冷室內(nèi)受誘導(dǎo)基因的數(shù)目是野外受誘導(dǎo)基因的兩倍，但越橘植株在野外條件下比冷室內(nèi)抗凍力低3℃，這表明不是所有冷室環(huán)境誘導(dǎo)基因都有利于提高抗寒性。某些基因在這兩種環(huán)境下誘導(dǎo)，尤其是與光脅迫相關(guān)基因，但在野外條件下的水平高于冷室條件。

Rowland等在微陣列研究基礎(chǔ)上使用新一代Roche 454測序技術(shù)進行越橘低溫鍛煉的轉(zhuǎn)錄組研究[28]。鑒定以前研究中未發(fā)現(xiàn)的差異表達的轉(zhuǎn)錄本，例如編碼焦磷酸依賴性磷酸果糖激酶、精氨酸脫羧酶、脂氧合酶、脫落酸脅迫成熟蛋白和推定蛋白均在低溫鍛煉的最早階段（0個需冷單位）水平高，隨低溫鍛煉進行而下調(diào)，脫鍛煉開始后又上調(diào)。另一方面，編碼脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白、氨基酸選擇性通道蛋白、Pointed First Leaf和高遷移率族蛋白在0個需冷單位時低水平表達，隨低溫鍛煉進行而上調(diào)，后在脫鍛煉過程中下調(diào)。Die等通過使用新一代轉(zhuǎn)錄組測序方法對越橘花芽兩個庫（0和397個需冷量單位）低溫鍛煉響應(yīng)途徑進行數(shù)據(jù)挖掘[29]。在397個需冷單位庫中唯一表達的基因包括：①編碼與冷信號傳導(dǎo)有關(guān)的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酶、三磷酸肌醇基因、Ca2+介導(dǎo)的信號和Ca2+通道基因；②編碼與甘露醇、肌醇和山梨糖醇等冷凍保護劑生物合成有關(guān)的基因；③編碼轉(zhuǎn)錄因子bZIP、CO-like、MYB和C3H型鋅指蛋白的基因。

綜上研究表明，越橘低溫鍛煉后上調(diào)基因主要分為：①與冷信號傳導(dǎo)有關(guān)的基因；②與冷凍保護劑生物合成有關(guān)的基因；③脫水蛋白基因；④抗凍蛋白基因；⑤與光合作用有關(guān)蛋白的基因；⑥轉(zhuǎn)錄因子基因。

2.2.1 冷誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)基因和調(diào)節(jié)蛋白

近年來，發(fā)現(xiàn)部分冷誘導(dǎo)基因編碼蛋白具有調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用。這類蛋白主要為轉(zhuǎn)錄因子類，最典型的是CBF（CRT/DRE binding factor）、鋅指蛋白和堿性亮氨酸拉鏈蛋白（Basic leucine zipper，bZip）家族成員等，但對其下游目標相對了解有限[30]。CBF基因在熱帶、亞熱帶植物和溫帶木本植物中廣泛存在，具有保守結(jié)構(gòu)和功能。Naik等鑒定高叢越橘花芽抗凍鍛煉誘導(dǎo)的CBF基因，與CBF基因家族成員具有顯著同源性[25]。研究表明，與南方冷敏感品種相比，抗凍性強的北高叢越橘品種中的一個BB-CBF基因在低溫鍛煉早期高水平表達，隨后使克隆的高叢越橘CBF基因在擬南芥中超表達，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植物COR（冷調(diào)節(jié)基因）的誘導(dǎo)表達和抗寒性形成。表明越橘低溫鍛煉途徑保留和利用CBF系統(tǒng)的功能組件[31]。此外，BB-CBF基因在非低溫鍛煉的冷敏感南方越橘品種花芽和葉片中過表達，提高抗寒性[32]。歐洲越橘CBF基因也與抗寒性形成有關(guān)。但篤斯越橘（Vaccinium uligiuosum L.）和紅豆越橘（Vaccinium vitis-idaea L.）與北高叢越橘‘藍豐’和歐洲越橘不同，低溫誘導(dǎo)的CBF基因與抗寒性關(guān)系不大，原因是定位于篤斯越橘細胞核中的CBF基因不穩(wěn)定，而紅豆越橘中CBF基因的功能可能發(fā)生變化[33]。

2.2.2 低溫誘導(dǎo)的功能基因及表達產(chǎn)物

抗凍蛋白通常含有多個親水性冰晶結(jié)合域，具有較強的抑制冰晶重結(jié)晶活性。PR-AFPs屬于抗凍蛋白，如幾丁質(zhì)酶。幾丁質(zhì)酶因具有抗菌、抗寒和抗凍等多種抗逆作用而受到廣泛關(guān)注[34]。Kikuchi等在高叢越橘莖皮中發(fā)現(xiàn)一個27 ku儲藏蛋白，從該蛋白質(zhì)的cDNA推導(dǎo)出氨基酸序列表現(xiàn)出與幾丁質(zhì)酶顯著的相似之處，在低溫鍛煉后一直到春季保持一定的積累水平，表明其參與冬季及春季越橘莖的低溫抗性反應(yīng)[35]。此外，在經(jīng)過充分低溫鍛煉的越橘花芽中也鑒定出幾丁質(zhì)酶基因[25]。表明幾丁質(zhì)酶可能在越橘抗凍中發(fā)揮重要作用。

在低溫誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)中，包括一些與滲透脅迫有關(guān)的蛋白，如脫水蛋白以及LEA蛋白。由于胞外冰晶存在，在胞內(nèi)產(chǎn)生明顯的滲透脅迫，所以防御冰凍脅迫也需一些類似的處理滲透脅迫的方法。越橘花芽中65、60和14 ku脫水蛋白水平在需冷量積累和低溫鍛煉期間增加，在脫鍛煉和恢復(fù)生長過程中減少，表明脫水蛋白在越橘冬季存活機制中具有重要作用[36-37]。但這種滲透保護和抗冰凍的確切機制尚不清楚。Dhanaraj等研究抗凍品種‘藍豐’和不抗凍品種‘杰兔’在冷脅迫環(huán)境中莖和葉中14 ku脫水蛋白基因的轉(zhuǎn)錄和表達水平，表明冷脅迫環(huán)境誘導(dǎo)14 ku脫水蛋白表達，此外還發(fā)現(xiàn)‘藍豐’中寒冷誘導(dǎo)表達的14 ku的脫水蛋白水平比在‘杰兔’中更高[38]。

Lee等對高叢越橘‘澤西’和‘夏普藍’枝條在低溫鍛煉和脫鍛煉期間抗凍性、碳水化合物含量和β-淀粉酶基因表達情況進行測定，表明可溶性糖中葡萄糖、果糖和棉子糖含量與抗凍性顯著相關(guān)；在低溫鍛煉中期淀粉含量急劇減少，與β-淀粉酶基因表達水平一致，表明淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖[39]。引起高叢越橘抗寒性與可溶性總糖含量差異原因，可能是由相關(guān)VcBMY基因表達驅(qū)動。

在自然環(huán)境中，影響植物越冬生存環(huán)境因子不僅是氣溫，光也可成為脅迫因素，光可能導(dǎo)致光氧化損傷[40]。ELIPS是核編碼、光脅迫誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)，位于類囊體膜，屬于葉綠素a/b結(jié)合蛋白家族，在植物中廣泛分布。ELIPs作為臨時色素載體發(fā)揮光保護作用[41]。在越橘花芽[24,29]和杜鵑（Rhododendron catawbiense）葉[42]中發(fā)現(xiàn)低溫鍛煉高度誘導(dǎo)的ELIP基因，支持ELIP在冬季合成組織中對高光脅迫適應(yīng)機制發(fā)揮作用。

3 越橘抗寒性分子標記及育種

傳統(tǒng)越橘雜交育種需要人工雜交、育苗、成熟后進行子代選擇、品系繁殖檢測、品種鑒定等過程，需要10年以上才能培育一個新品種。遺傳標記和基因工程等現(xiàn)代育種技術(shù)可加快越橘育種進程。

3.1 越橘抗寒性遺傳分析

大多數(shù)植物抗寒性遺傳復(fù)雜。不同植物遺傳方式不同，甚至同一植物研究結(jié)果也不同。如蘋果（Malus domestica）對寒害的敏感性，屬于微效多基因控制數(shù)量性狀；梨（Pyurs spp.）抗寒性是多基因控制的數(shù)量性狀，雜種后代趨中變異，平均抗寒水平介于雙親之間，但有超親植株出現(xiàn)[43]。Arora等利用二倍體越橘Vaccinium darrowi和Vaccinium caesariense作為親本進行雜交，分析F1及F1與雙親回交獲得的兩個F2回交群體中抗寒相關(guān)基因的遺傳和分離，其抗寒性評估結(jié)果表明，兩個親本抗寒基因是純合的；親本和F1抗寒能力的評價表明抗寒性是不完全顯性性狀；F2群體測試結(jié)果表明不同個體間抗寒能力無顯著差異，主要由基因加性效應(yīng)控制[44]。

3.2 越橘抗凍性分子標記及輔助育種

將氣候適應(yīng)性及其他重要特征（如果實營養(yǎng)品質(zhì)相結(jié)合）的分子標記有效利用對于遺傳改良非常有利。越橘等木本植物具有世代周期長、雜合度高、自交不育、近交衰退以及商業(yè)類型的多倍性等特點，尤其適合于分子標記輔助育種進行遺傳改良。在越橘中已構(gòu)建二倍體與四倍體的RAPD標記的遺傳連鎖圖譜，鑒定出能夠區(qū)分20%基因型差異的抗寒性數(shù)量性狀位點（QTL）。Qu等利用RAPD技術(shù)建立基于四倍體越橘的遺傳連鎖圖譜，定位果實品質(zhì)、耐熱性和耐寒性的連鎖基因。作圖群體由‘US 75’[四倍體雜種由二倍體‘Fla 4B’（Vaccinium darrowi）選擇系和四倍體‘藍豐’雜交的后代]和高叢越橘‘藍塔’雜交得到，獲得140個RAPD標記，覆蓋29個連鎖群。由于‘US 75’通過四分體模式遺傳，可能使用標記輔助選擇鑒定有足夠抗寒力和需冷量的越橘分離子代[45]。Rowland等利用花芽發(fā)育、低溫鍛煉、需冷量積累和果實發(fā)育過程轉(zhuǎn)錄組測序獲得EST開發(fā)SSR標記，對四倍體作圖群體和二倍體作圖群體多態(tài)性測定，結(jié)果表明SSR引物整體放大率達68%，而多態(tài)率達43%[28]。Panta等報道脫水蛋白基因與已有越橘遺傳連鎖圖譜中的連鎖群12有關(guān)[46]。劉肖選取‘藍豐’‘粉藍’‘夏普藍’‘美登’及兩個我國特有野生越橘資源進行SNP標記開發(fā)，確定與抗寒性性狀相關(guān)的SNP標記SL8088，同時利用與抗凍性性狀相關(guān)的SNP標記對29份雜交F1代實生苗DNA進行早期鑒定，篩選出2個抗寒性突出的雜交優(yōu)株[47]。Rowland等建立種間雜交二倍體越橘[（Vaccinium darrowii‘Fla 4B’×Vaccinium corymbosum‘W85-20’）F1‘#10’×V.corymbosum‘W85-23’]遺傳圖譜，包括12個連鎖群，總長1740 cM[48]。圖譜包含基于簡單重復(fù)序列、表達序列標簽聚合酶鏈式反應(yīng)、單核苷酸多態(tài)性以及隨機擴增多態(tài)性DNA的265個標記。使用圖譜群體評估控制條件下2個周期的冬芽抗寒性，其廣義遺傳力為0.88；鑒定抗寒性數(shù)量性狀位點至少在2年內(nèi)一致。

綜上所述，雖然國內(nèi)外越橘抗寒性分子標記輔助育種研究取得一定進展，但與生產(chǎn)需要還有很大距離，需要開展進一步研究，發(fā)現(xiàn)更多與抗寒性連鎖的基因位點，篩選和培育抗寒品種。

3.3 越橘抗寒基因工程育種

隨著對抗寒分子機理認識不斷深入，基因工程手段培育抗寒新品種方法以周期短、見效快的優(yōu)點逐漸在植物遺傳育種中占有重要地位。分離于北高叢越橘品種‘藍豐’的CBF基因，通過使用CaMV 35S啟動子控制其在南高叢越橘品種‘遺產(chǎn)’植株中過表達，結(jié)果顯示，后者抗寒性增強，表明操縱CBF系統(tǒng)可能有益于改善木本果樹抗寒性[32]。Zhao等將來自檉柳（Tamarix androssowii）的LEA基因轉(zhuǎn)入半高叢越橘‘北陸’中，對其抗寒性進行研究[49]，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)入的LEA基因大部分均能正常表達，提高越橘抗寒性。盡管在越橘中已鑒定出許多與抗寒性有關(guān)的基因，但真正用于轉(zhuǎn)基因育種的很少。

4 存在的問題及展望

近年來，越橘作為經(jīng)濟價值較高的溫帶經(jīng)濟樹種受到重視。其抗寒性基因組和功能基因組研究取得較快進展，鑒定一些參與抗寒鍛煉基因，如CBF/DRE基因、抗凍蛋白基因以及脫水蛋白基因。但越橘抗寒分子機制研究相對薄弱，今后應(yīng)從以下方面開展研究：

①越橘感受和轉(zhuǎn)導(dǎo)信號機制；②通過低溫脅迫蛋白質(zhì)組學和代謝組學解釋越橘抗寒分子機制；③研究除CBF轉(zhuǎn)錄因子外其他轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控抗寒基因表達機制及其在越橘轉(zhuǎn)基因抗寒育種中的應(yīng)用；④越橘屬植物資源豐富，如我國北方地區(qū)的紅豆越橘、篤斯越橘、朝鮮越橘（V.koreanum）等，但對抗寒性研究較少，應(yīng)對引進的國外優(yōu)良品種和我國野生種質(zhì)資源抗寒性進行深入研究，開發(fā)抗寒性強、適應(yīng)我國寒冷地區(qū)栽植的越橘品種資源及基因資源；將分子標記輔助育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)結(jié)合，加速越橘抗寒育種進程。

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Research advance of blueberry cold hardiness

/
WU Fengzhang
(Modern Agriculture ResearchAcademy of Dalian University,Dalian Liaoning 116622,China)

Low temperature is an important environmental stress factor limited blueberry cultivation region and affected fruit yield.In recent years,using genomics and transcriptomics approach identified many genes or proteins related to blueberry cold hardiness,provided the basis for developing new blueberry cold hardiness cultivars.The characteristics of blueberry cold hardiness,internal ice nucleation distribution, molecular mechanisms of cold hardiness and molecular marker assisted breeding were summarized in the paper,and prospecting the research direction of blueberry cold hardiness.

blueberry;cold hardiness;low-temperature acclimation;research progress

S727.3

A

1005-9369（2015）09-0102-07

時間2015-9-23 9：38：09[URL]http：//www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150923.0938.008.html

烏鳳章.越橘抗寒性研究進展[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2015,46(9):102-108.

Wu Fengzhang.Research advance of blueberry cold hardiness[J].Journal of Northeast Agricultural University,2015,46(9): 102-108.(in Chinese with English abstract)

2015-05-06

遼寧省科技攻關(guān)及成果產(chǎn)業(yè)化項目（2013204001）；遼寧省教育廳科學技術(shù)研究項目（L2014497）

烏鳳章（1965-），男，副教授，博士，研究方向為果樹學。E-mail：wfz1965@126.com