朱振賢,蔡函江,畢毓芳,鐘哲科,杜旭華
1.浙江省森林資源監(jiān)測中心,浙江 杭州 310020; 2.國家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心,浙江 杭州 310012;3.浙江省竹子高效加工重點實驗室,浙江 杭州 310012)
植物新品種是指在國家植物新品種保護名錄范圍內,具備新穎性、特異性、一致性和穩(wěn)定性并有適當命名的植物品種[1]。只有通過特異性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和穩(wěn)定性(Stability)測試(簡稱DUS)并達到要求的新品種,才能被授予植物新品種權并獲得法律保護[2]。研制DUS測試指南是科學規(guī)范的開展DUS測試工作的基礎,是對申請品種進行實質審查和植物品種權的授予的重要依據(jù)[3]。簕竹屬(Bambusa)原產印度,是重要的經濟竹種,包括簕竹亞屬、孝順竹亞屬和單竹亞屬等3個亞屬,本屬100余種,分布于亞洲、非洲和大洋洲的熱帶及亞熱帶地區(qū)。簕竹屬在我國有60多種,主要產于我國華東、華南及西南部[4]。簕竹屬竹種具有較高的經濟價值和觀賞價值,新品種的應用前景廣闊。2002年12月,簕竹屬被國家林業(yè)局正式列入第三批《中華人民共和國植物新品種名錄(林業(yè)部分)》,而研制簕竹屬DUS測試指南是進行新品種保護的基礎。目前利用形態(tài)、生理、遺傳標記等方法對簕竹屬竹種進行研究不少,但對簕竹屬進行DUS相關的研究報道極少,在我國是項全新的工作。為此,本文以國際植物新品種保護聯(lián)盟(UPOV)制定的關于植物新品種測試指南研制的技術文件“TG/1 /3 植物新品種特異性、一致性、穩(wěn)定性測試及統(tǒng)一描述總則”[5]“TGP/7/1植物新品種測試指南的研制”[6]“TGP/9特異性測試”[7]“TGP/10一致性測試”[8]“TGP/11穩(wěn)定性測試”[9]以及我國“GB /T 19557.1 植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南總則”[10]等為標準和依據(jù),對簕竹屬植物新品種 DUS 測試指南性狀特征進行研究,以期為制定我國簕竹屬植物新品種 DUS 測試指南奠定基礎,為建立簕竹屬國內外已知品種數(shù)據(jù)庫提供性狀特征依據(jù)。
調查和整理中國現(xiàn)有簕竹屬竹種,構建中國簕竹屬竹種數(shù)據(jù)庫。確定全部品種的類型及關鍵性狀的變異范圍,以此為基礎篩選測試性狀,并確定這些性狀的變異范圍,然后劃分各個性狀的變異等級,作為測試依據(jù)。
在簕竹屬竹種栽培比較多的廣東廣州、福建華安等地,用目測、計數(shù)和測量方法。調查內容包括所有營養(yǎng)器官及部分生長性狀,對每個性狀按照形態(tài)學術語進行文字描述記載,并對每個種類的局部和全部形態(tài)拍攝照片,采集標本。
觀測調查地點設在福建華安植物園、中國科學院華南植物園、浙江長興竹子中心基地、臨安太湖源竹種園等地點。
品種權申請人按規(guī)定時間、地點提交符合數(shù)量和質量要求的測試品種植物材料。從非測試地國家或地區(qū)遞交的材料,申請人應按照國際植物出入境管理和運輸?shù)南嚓P規(guī)定提供海關、植物檢疫等相關文件。
根據(jù)簕竹屬竹種的特點,提交的測試材料數(shù)量不得少于10叢,提交的測試材料應該是1~2年生植株,每1叢都要獨立帶蔸、含1個以上稈數(shù),并含有不短于10 cm的竹鞭,且該竹鞭應著生有3個以上健壯芽的。待測新品種材料應為外觀正常、無病蟲害感染的植株。除非審批機關準許或要求,否則不應對提交的測試材料施以任何影響性狀表達的額外處理。如果已經被處理,需提供處理的詳細信息。
2.2.1測試設計
(1)在符合測試條件的情況下,測試周期至少一個生長周期。
(2)待測品種的測試地點應在符合測試要求的指定測試基地和實驗室。無論自然或人為控制測試條件,均應該充分保障待測品種相關特征能夠最宜表達為原則,且待測品種在測試地點定植2 a以上。
(3)每個測試設計10叢待測品種植株,2個重復,每重復5叢。待測品種應與標準品種和相似品種栽植在相同的測試設計和測試條件下進行。所有的觀測應基于10叢植株或取自10叢植株的相同部位上的材料進行。
2.2.2測試方法 (1)稈應在新竹抽枝展葉高生長基本停止時,選取正常生長的植株胸高至2 m高左右部位作為竹稈性狀的測試材料,測試植株3株以上。(2)枝的測試材料選取測試植株的當年生稈的中下部,測試植株至少3株以上。(3)葉應選取在新葉生成的一個月內,測試植株的當年生稈的中下部枝上著葉小枝的中部葉。葉性狀的測試應隨機取10枚以上,取其平均值。(4)在竹筍—幼竹生長期,從竹稈基部向上約1.5 m~2.0 m高處的稈籜作為測試材料。
色彩性狀觀測時竹稈應在新竹長成期0~3個月內,稈籜在竹筍—幼竹生長期附著在幼稈上未脫落前進行測試。色彩特征的觀測以英國皇家園藝協(xié)會出版的比色卡(RHS colour chart)為標準。多數(shù)性狀用目測(V)確定,少數(shù)性狀用測量(M)獲得,將個別測試性狀具體化,如籜耳形狀中,籜耳的長寬比<1.2的為卵狀、籜耳的長寬比在1.3-2.0的為長卵狀、籜耳的長寬比>2.0為鐮刀狀。又根據(jù)測試時一次測得單個記錄(G) 還是多個記錄(S),將測試方法分為 3種:①VG是針對一組植株或植株部位進行單次目測得到單個記錄;②VS是針對一定數(shù)量的植株或植株部位分別進行目測得到多個記錄;③MS是針對一定數(shù)量的植株或植株部位分別進行測量得到多個記錄。
在 DUS 測試中,標準品種主要在性狀分級中起參照作用,并用來輔助判斷試驗的可靠性。標準品種必須為現(xiàn)有已知品種。標準品種選取的原則如下:(1)性狀穩(wěn)定;(2)分布廣泛;(3)性狀表現(xiàn)與性狀描述要準確一致;(4)標準品種數(shù)量要盡可能少,盡量篩選能代表多個性狀表達狀態(tài)的已知品種作為標準品種[5,11]。
遵循以上原則,篩選出34個標準品種:簕竹,長枝竹,黃金間碧玉,黃紋媽竹,信宜石竹,孝順竹,小佛肚竹,單竹,藤枝竹,藤單竹,花竹,青絲黃竹,油竹,緬甸竹,媽竹,印度簕竹,俯竹,撐篙竹,水單竹,小葉琴絲竹,青竿竹,大眼竹,馬甲竹,粉單竹,學琳石竹,綿竹,細單竹,刀把竹,冇節(jié)竹,黃竹仔,黃稈小佛肚,馬蹄竹,大佛肚竹,爛目竹。其中有28個種6個變種。部分品種被多次使用。
在DUS測試指南中,測試性狀的選擇是其重要的環(huán)節(jié)。植物性狀按照測試類型被劃分為質量性狀(QL)、數(shù)量性狀(QN)和假性質量性狀(PQ)3種。質量性狀通常不受環(huán)境影響,不同性狀之間不存在連續(xù)性數(shù)量變化,而呈現(xiàn)中斷性變化,即質量性狀是間斷的、不連續(xù)的,表達性狀是一維的性狀。在實際操作過程中發(fā)現(xiàn),對于一種植物或者一個器官,“形狀”“形態(tài)”等特征可能是質量性狀,而在另外一個器官和植物上,“形狀”“形態(tài)”等特征可能是數(shù)量性狀,在本次測試中,很多“形狀”“形態(tài)”等性狀為數(shù)量性狀,如竹株節(jié)間形態(tài)即為數(shù)量性狀,分為圓柱狀、短縮腫脹畸形和圓柱狀呈“之字形”彎曲,表明這些性狀雖然相似,但卻處于不同基因型控制下。數(shù)量性狀指群體內各個體間變異是連續(xù)的、一維的、線性的,如籜鞘長度和籜舌高度等。假性質量性狀表達至少部分是連續(xù)的,但其變化范圍是多維的、是非線性的,跟質量性狀一樣需要確定表達的各個狀態(tài)。
根據(jù)測試類型的定義,并結合具有較好的遺傳穩(wěn)定性、在品種間可以表現(xiàn)足夠的差異型、能夠比較準確的識別和描述等原則,篩選出77個測試性狀。
從類型上看,性狀中有質量性狀25個,包括氣生根、新稈節(jié)下白粉環(huán)、新稈節(jié)間被白粉、新稈節(jié)間被毛、新稈顏色條紋、新稈節(jié)被毛環(huán)、新稈節(jié)被毛環(huán)部位、新稈顏色條紋、竹株枝具刺、1.3 m籜鞘被毛、1.3 m籜鞘斑點數(shù)量、1.3 m籜鞘邊緣被毛、1.3 m籜鞘基部毛環(huán)、1.3 m籜鞘顏色條紋、1.3 m籜耳大小、1.3 m籜葉背面被毛、1.3 m籜葉腹面被毛、2.0 m籜鞘被毛、2.0 m籜鞘斑點數(shù)量、2.0 m籜鞘邊緣被毛、2.0 m籜鞘基部毛環(huán)、2.0 m籜鞘顏色條紋、2.0 m籜耳大小、2.0 m籜葉背面被毛、2.0 m籜葉腹面被毛;數(shù)量性狀49個,主要有新稈被毛性狀、新稈2.0 m節(jié)間長、稈節(jié)籜環(huán)隆起程度、竹株胸徑、竹株第一分枝高、竹株節(jié)間形態(tài)、每小枝葉片數(shù)、一般葉片長度、葉基形狀、1.3 m籜鞘被白粉、1.3 m籜鞘先端形狀、1.3 m籜鞘長度、1.3 m處2個籜耳比較、1.3 m籜耳波狀皺褶、1.3 m籜耳形狀、1.3 m籜耳繸毛長度、1.3 m籜耳繸毛形態(tài)、1.3 m籜耳生長位置、1.3 m籜耳下延程度、1.3 m籜葉形狀、1.3 m籜葉生長狀態(tài)、1.3 m籜葉形態(tài)、1.3 m籜葉先端形狀、1.3 m籜鞘頂寬/籜葉基寬、1.3 m籜葉長度/籜鞘長度、1.3 m籜舌高度、1.3 m籜舌邊緣睫毛、1.3 m籜舌睫毛長度、1.3 m籜舌邊緣性狀、2.0 m籜鞘被白粉、2.0 m籜鞘先端形狀、2.0 m籜鞘長度、2.0 m處2個籜耳比較、2.0 m籜耳波狀皺褶、2.0 m籜耳形狀、2.0 m籜耳繸毛長度、2.0 m籜耳繸毛形態(tài)、2.0 m籜耳生長位置、2.0 m籜耳下延程度、2.0 m籜葉形狀、2.0 m籜葉生長狀態(tài)、2.0 m籜葉形態(tài)、2.0 m籜葉先端形狀、2.0 m籜鞘頂寬/籜葉基寬、2.0 m籜葉長度/籜鞘長度、2.0 m籜舌高度、2.0 m籜舌邊緣睫毛、2.0 m籜舌睫毛長度、2.0 m籜舌邊緣性狀;假質量性狀3 個,新稈顏色、1/3 m籜葉顏色、2.0 m籜葉顏色。
從功能上看,可以分為必測性狀和補充性狀2種。必測性狀(帶“*”號性狀)是每個申請品種必須進行測試、考察的基本性狀,確定為44個,包括根莖氣生根、新稈節(jié)間被白粉、新稈被毛性狀、新稈節(jié)被毛環(huán)、新稈顏色、新稈顏色條紋、新稈2.0 m節(jié)間長、葉背面被毛、1.3 m籜鞘被毛、1.3 m籜鞘斑點數(shù)量、1.3 m籜鞘基部毛環(huán)、1.3 m籜鞘先端形狀、1.3 m籜鞘邊緣被毛、1.3 m籜鞘顏色條紋、1.3 m籜耳大小、1.3 m籜耳波狀皺褶、1.3 m籜葉生長狀態(tài)、1.3 m籜耳生長位置、1.3 m籜耳下延、1.3 m籜葉形狀、1.3 m籜耳形狀、1.3 m籜葉形態(tài)、1.3 m籜舌高度、1.3 m籜舌邊緣睫毛、1.3 m籜舌睫毛長度、1.3 m籜舌邊緣性狀、2 m籜鞘被毛、2 m籜鞘斑點數(shù)量、2 m籜鞘基部毛環(huán)、2 m籜鞘先端形狀、2 m籜鞘邊緣被毛、2 m籜鞘顏色條紋、2 m籜耳大小、2 m籜耳波狀皺褶、2 m籜葉生長狀態(tài)、2 m籜耳生長位置、2 m籜耳下延、2 m籜葉形狀、2 m籜耳形狀、2 m籜葉形態(tài)、2 m籜舌高度、2 m籜舌邊緣睫毛、2 m籜舌睫毛長度、2 m籜舌邊緣性狀。補充性狀(非“*”號性狀)是在必測性狀不能區(qū)別申請品種和近似品種時,仍需進一步測試而選用的性狀,確定為33個,包括新稈節(jié)下白粉環(huán)、新稈節(jié)被毛環(huán)部位、新稈節(jié)間被毛、新稈節(jié)被毛環(huán)部位、籜環(huán)隆起程度、竹株胸徑、竹株枝具刺、竹株第一分枝高、竹株節(jié)間形態(tài)、一般葉片長度、每小枝葉片數(shù)、葉基形狀、1.3 m籜鞘被白粉、1.3 m籜鞘長度、1.3 m處2個籜耳比較、1.3 m籜耳繸毛形態(tài)、1.3 m籜耳繸毛長度、1.3 m籜葉背面被毛、1.3 m籜葉腹面被毛、1.3 m籜葉顏色、1.3 m籜葉先端形狀、1.3 m籜鞘頂寬/籜葉基寬、1.3 m籜葉長度/籜鞘長度、2.0 m籜鞘被白粉、2.0 m籜鞘長度、2.0 m處2個籜耳比較、2.0 m籜耳繸毛形態(tài)、2.0 m籜耳繸毛長度、2.0 m籜葉背面被毛、2.0 m籜葉腹面被毛、2.0 m籜葉顏色、2.0 m籜葉先端形狀、2.0 m籜鞘頂寬/籜葉基寬、2.0 m籜葉長度/籜鞘長度?!?”號性狀是附加了圖解說明的表達性狀,包括葉基形狀、籜鞘先端形狀、籜耳形狀、籜葉形狀和籜葉先端形狀。
測試指南對每個性狀的表達狀態(tài)(即性狀特征描述)進行準確描述和科學分級,共描述劃分了261個表達狀態(tài)或等級。質量性狀是指表達性狀是一維的性狀,在測試標準里從代碼1開始,沒有上限,如新稈節(jié)間被毛“無、稀疏被毛、密被毛”分別用代碼“1、2、3”來進行描述;數(shù)量性狀主要指數(shù)量多少、個體大小等,分級代碼可以是連續(xù)數(shù)字“1、2、3……”,也可以是間隔數(shù)字“1、3、5、7、9”,如竹株胸徑分為“小型竹(<3 cm)、中型竹(3-7.9 cm)、大型竹(>8 cm)”3種表達狀態(tài),主要根據(jù)胸徑大小來劃分,分級代碼為“1、2、3”,籜鞘先端形狀“顯著凹下、微凹下、平截或近平截、微凸、強烈凸起”,分級代碼為“1、3、5、7、9”。假性質量性狀如籜葉顏色分為“綠色、綠染紫色、彩色、枯草色、棕色……”,狀態(tài)代碼分別用“1、2、3……”來描述。
根據(jù)UPOV制定的有關植物新品種特異性、一致性、穩(wěn)定性判定方法[7-9],特異性必須是申請的新品種與已知品種存在顯著差異,而且差異必須具有恒定性。簕竹屬DUS的判定標準如下:
2.6.1特異性分析 特異性分析是DUS測試的核心,它關系到新品種是否能被授予。在簕竹屬新品種測試中,如測試品種與相似品種間差異非常顯著,則只需1個生長周期的測試;如因環(huán)境因素等的影響,導致測試品種與相似品種間差異不顯著,則需要2個或2個以上生長周期的測試。測試品種與相似品種在質量性狀只要有1個性狀有顯著差異,則可判定測試品種具備特異性。如在“新稈節(jié)被毛環(huán)”(性狀6)這個測試指標上,申請品種表現(xiàn)為“無(1)”,近似品種表現(xiàn)為“籜環(huán)被毛環(huán)(2)”,兩者在這個性狀上分屬不同的表達狀態(tài),就可以認為2個品種之間存在顯著差異,申請品種具有特異性。在數(shù)量性狀上,測試品種與相似品種如果有2個以上性狀有顯著差異,或者1個性狀的超過2個代碼的差異,即可判定測試品種具備特異性,若申請品種與相似品種差異表達相差2個或2個以下代碼時,需要通過數(shù)理統(tǒng)計分析其差異是否顯著,例如:在 “1.3 m籜鞘(2個籜耳比較)”(性狀 29)上,如果申請品種表現(xiàn)為“近相等(1)”,而近似品種為“4倍以上(5)”,則可以明確判定申請品種具有特異性;而如果申請品種表現(xiàn)為“1.1-1.9倍(2)”,近似品種表現(xiàn)為“3-3.9倍(4)”,則必須通過數(shù)理統(tǒng)計分析去判定兩者差異是否顯著。測試品種與相似品種在假質量性狀上要至少有2個性狀有差異或者1個性狀的超過2個不連貫代碼的差異,則可判定測試品種具備特異性。如“新稈顏色”(性狀8)上,如果申請品種表現(xiàn)為“綠色(1)”,近似品種表現(xiàn)為“黃綠條紋相間(5)”,即表明申請品種和近似品種差異是顯著的;或者如“新稈顏色”(性狀8)和“1.3 m籜葉顏色”(性狀41)上,申請品種和近似品種存在差異,也可以判定申請品種具有特異性。
2.6.2一致性分析 一致性原則一般要求申請品種經過繁殖后,除因為繁殖方法不同造成不同的變異水平外,所有測試性狀或品種描述性狀特征一致[12]。竹子開花不多見,簕竹屬繁殖一般以分蔸育苗、埋稈育苗、埋節(jié)育苗、埋蔸育苗、竹枝育苗等無性繁殖為主,一致性判斷采用異型株法,根據(jù)1%群體標準和95%可靠性概率,10株觀測植株中異型株的最大允許值為1。
2.6.3穩(wěn)定性分析 測試品種在測試中符合特異性和一致性要求,可認為該品種具備穩(wěn)定性。在實際操作中,一般不會對穩(wěn)定性進行單獨測試,如特殊情況或存在疑問時,可以再進行測試1個生長周期,若2次測試的表現(xiàn)一致,變異度無顯著變化,則可以認為該測試品種具有穩(wěn)定性;或者可以提供新的測試材料,測試其是否與先前提供的測試材料表達出相同的特征。
簕竹屬測試指南研制工作是根據(jù)國際植物新品種保護聯(lián)盟和國內相關文件要求,吸取了各方面專家的意見和建議完成的。根據(jù)多年、多點的測試實踐,比較全面的掌握了簕竹屬植物種類的形態(tài)特征,選擇的77個測試性狀比較有代表性,對測試性狀的表達狀態(tài)進行準確描述和科學分級。本項研究將為保護育種者權利,促進簕竹屬植物新品種選育起到積極作用。
目前DUS測試指南主要以形態(tài)特征為主,這些性狀雖然簡單易測,但是會受到季節(jié)、自然災害及病蟲害等的限制。而其中數(shù)量性狀為多基因控制,性狀分級通常不明顯,而且受遺傳力的影響較大,很多親緣關系很近的品種從形態(tài)上難以區(qū)分。DNA分子標記是以DNA多態(tài)性為基礎的遺傳標記,在鑒別不易從表型區(qū)分的親緣關系很近的品種上有較強優(yōu)勢。目前已經有利用SSR標記技術、RAPD技術和SRAP技術對簕竹屬進行遺傳多樣性方面的研究。婁永峰等[13]采用AFLP和ISSR分子標記技術對簕竹屬4個竹種的12個變異類型的遺傳變異進行分析,2種標記均揭示簕竹屬4個竹種間存在較大的遺傳變異,但同一竹種不同變異類型間的遺傳差異極小,且AFLP和ISSR標記的遺傳相似性相關性較高,說明2種標記結果均可用于簕竹屬遺傳多樣性研究。管雨[14]利用EST-SSR和SRAP技術對簕竹屬和牡竹屬的45個竹種進行了遺傳多樣性分析。張志欣[15]對28個簕竹屬竹種進行DNA隨機擴增,所得的RAPD產物顯示了豐富的多態(tài)性,而且聚類結果與形態(tài)分類基本吻合,表明RAPD技術可以應用于簕竹屬分類研究。這些均證明DNA分子標記在竹類植物遺傳多態(tài)性研究上起到了很好的輔助作用,今后也將會更加廣泛地被用于竹類植物新品種測試審查和品種鑒別。以表型測試性狀為主,建立并完善已知品種DNA指紋數(shù)據(jù)庫,將逐步成為植物新品種測試的主要技術手段,是今后DUS測試指南研制的趨勢和方向。
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