陽文龍，李錫香

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081 ）

種質(zhì)資源又稱遺傳資源，是攜帶生物遺傳信息的載體，具有實(shí)際或潛在的利用價(jià)值。蔬菜種質(zhì)資源包括各種蔬菜的栽培種、野生種、野生和半野生近緣種，以及人工創(chuàng)造的品種、品系、遺傳材料等的種子、組織、器官、細(xì)胞、染色體、DNA片段和基因等[1-2]。蔬菜種質(zhì)資源是生物多樣性的重要組成部分，是蔬菜科學(xué)研究和蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是支撐農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新和蔬菜育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，是保障國家“菜籃子”安全的戰(zhàn)略性資源，在滿足人們對(duì)蔬菜種類和品質(zhì)多樣性需求中具有重要作用。下面將對(duì)我國蔬菜種質(zhì)資源自建國以來的基礎(chǔ)性工作和應(yīng)用基礎(chǔ)等方面研究進(jìn)展進(jìn)行簡要回顧，并對(duì)發(fā)展中存在的問題進(jìn)行總結(jié)且有針對(duì)性地提出相關(guān)對(duì)策建議。

基礎(chǔ)性工作

新中國成立前，有組織的蔬菜種質(zhì)資源工作幾乎是空白。新中國成立后，我國政府和科研機(jī)構(gòu)開始重視蔬菜種質(zhì)資源工作。20世紀(jì)80年代初期以前主要開展了對(duì)重點(diǎn)地區(qū)蔬菜地方品種資源的考察收集和征集整理。80年代中期以后，在繼續(xù)開展對(duì)全國蔬菜地方品種資源調(diào)查整理的基礎(chǔ)上，組織了全國性的蔬菜種質(zhì)資源考察搜集、繁種編目、入庫保存、鑒定評(píng)價(jià)。2000年至今，在繼續(xù)拓展國家蔬菜種質(zhì)資源庫的同時(shí)，注重了優(yōu)異資源的挖掘和創(chuàng)新利用工作。我國的蔬菜種質(zhì)資源保護(hù)、研究與創(chuàng)新體系得以逐步建立。

蔬菜種質(zhì)資源研究創(chuàng)建階段

自20世紀(jì)20年代以來，全球范圍內(nèi)的作物種質(zhì)資源學(xué)科逐漸形成并得到發(fā)展。20世紀(jì)50年代，中國政府和科學(xué)技術(shù)界開始關(guān)注本國的植物資源侵蝕問題，在全國范圍內(nèi)開展了多次農(nóng)作物種質(zhì)資源的征集和科學(xué)考察活動(dòng)。在蔬菜種質(zhì)資源方面，1956年由華北農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所組織華北四省有關(guān)單位進(jìn)行了北方蔬菜品種的調(diào)查和整理工作，拉開了中國蔬菜種質(zhì)資源調(diào)查、考察和收集整理工作的序幕。1958年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所成立，并于20世紀(jì)50年代末組織全國27個(gè)?。ㄊ校?、自治區(qū)有關(guān)單位進(jìn)行了全國性的蔬菜地方品種的調(diào)查和整理，共調(diào)查整理出蔬菜地方品種資源17 393份；但是，由于這些資源分散在全國各地，條件有限，保存不善。尤其是文化大革命期間，因?yàn)閷?duì)這些資源疏于管理，造成了不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

蔬菜種質(zhì)資源研究全面發(fā)展和體系建立

1978年2 月，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所成立了蔬菜品種資源研究室。1979年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院主持召開第一次“全國農(nóng)作物品種科技工作會(huì)議”，國家科委和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合發(fā)出了“關(guān)于開展農(nóng)作物品種資源補(bǔ)充征集的通知”。同年10月中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所在重慶主持召開了“第三次全國蔬菜科研規(guī)劃協(xié)作會(huì)議”，把蔬菜品種資源的調(diào)查、搜集、整理工作列為全國攻關(guān)協(xié)作內(nèi)容。推進(jìn)了蔬菜種質(zhì)資源研究工作的開展和工作體系的建立。

在1981—1985年間，通過主持召開“全國蔬菜品種資源研究協(xié)作會(huì)議”“全國蔬菜地方品種資源種子入庫工作會(huì)議”，制定并落實(shí)了蔬菜品種資源研究協(xié)作計(jì)劃，商討了蔬菜品種目錄及品種志的編寫、蔬菜品種資源的考察和征集、蔬菜品種觀察項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)以及蔬菜種子入庫等工作。至1985年，全國調(diào)查、整理的地方品種資源已達(dá)16 187份。為“七五”（1986—1990年）期間蔬菜種子入庫的順利進(jìn)行做了充分的準(zhǔn)備。

20世紀(jì)80年代中期，蔬菜種質(zhì)資源研究被列入國家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所組織了由29個(gè)省、市、自治區(qū)32個(gè)蔬菜科研和教學(xué)單位參加的協(xié)作攻關(guān)，主持專題“蔬菜種質(zhì)資源繁種和主要性狀研究（75-01-02-07）”。經(jīng)過5年的努力，共收集、繁殖、整理了132種（變種）、17 007份蔬菜種質(zhì)資源，交國家種質(zhì)資源庫長期保存；“八五”期間，又收集、繁殖、整理、入國家?guī)?0 024份。在將收集的蔬菜種質(zhì)資源繁殖入國家?guī)斓耐瑫r(shí)，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所于1986年建立了簡易的蔬菜種質(zhì)資源中期庫，對(duì)所有入國家?guī)旌笫Ｓ嗟氖卟朔N質(zhì)的種子進(jìn)行中期保存，以滿足資源研究和分發(fā)的需要。

期間，國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫研究制定了81種蔬菜的主要植物學(xué)性狀和農(nóng)藝性狀調(diào)查記載項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)搜集到的資源進(jìn)行了較全面系統(tǒng)的整理，編輯出版了我國第一部《中國蔬菜品種資源目錄》。研究建立了基于DabaseⅢ的蔬菜種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫。如果說“八五”以前的蔬菜種質(zhì)資源的國家攻關(guān)計(jì)劃是以收集、整理，繁種、入庫、編目，基本農(nóng)藝性狀鑒定為主的話，那“九五”以后的工作則是在繼續(xù)拓展蔬菜種質(zhì)資源物種和遺傳多樣性的同時(shí)，逐步涉及到各種蔬菜種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)、挖掘和創(chuàng)新利用。

20世紀(jì)80年代初，武漢市蔬菜研究所開始了水生蔬菜資源的收集、保存和鑒定評(píng)價(jià)工作，1990年農(nóng)業(yè)部以武漢市蔬菜科學(xué)研究所為依托單位，掛牌成立“國家水生蔬菜圃（武漢）”。

蔬菜種質(zhì)資源研究深入發(fā)展時(shí)期

蔬菜種質(zhì)資源研究的任務(wù)和目標(biāo)除了搶救性收集和安全保存豐富的蔬菜種質(zhì)資源外，更需要探明中國蔬菜種質(zhì)資源的分布規(guī)律和遺傳多樣性水平，建立和完善蔬菜種質(zhì)鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)體系及相關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，挖掘和創(chuàng)新優(yōu)異種質(zhì)資源，提高資源的利用率。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國蔬菜種質(zhì)資源研究工作從經(jīng)驗(yàn)性、描述性種質(zhì)資源研究轉(zhuǎn)向了標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和規(guī)范化。特別是在技術(shù)規(guī)范、創(chuàng)新方法方面得到了顯著發(fā)展。

◎ 國家蔬菜種質(zhì)資源保護(hù)體系建立

國家種質(zhì)北京蔬菜資源中期庫和國家種質(zhì)武漢水生蔬菜圃分別于2000年和2005年完成改、擴(kuò)建，國家西甜瓜中期庫和國家無性繁殖及多年生蔬菜資源圃分別于2001年和2005年初建，目前我國已建成了完善的國家蔬菜種質(zhì)資源保護(hù)體系。據(jù)各個(gè)庫圃的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，至2019年10月底，通過各種渠道從國內(nèi)外收集、引進(jìn)、鑒定、繁殖入國家?guī)炱缘氖卟似贩N資源4.17萬余份（包括34 543份各種有性繁殖蔬菜資源、4 005份西甜瓜資源、1 962份水生蔬菜資源、1 180份無性繁殖蔬菜資源），種類涉及240余種。

國家蔬菜資源庫圃在開展種質(zhì)資源基本農(nóng)藝性狀鑒定的同時(shí)，以原始收集樣品為對(duì)象，對(duì)18種蔬菜4.5萬份次種質(zhì)進(jìn)行了抗病蟲、抗逆鑒定和品質(zhì)分析，獲得了約3 000份優(yōu)異種質(zhì)。涉及14種蔬菜33種病蟲害、10種蔬菜10項(xiàng)品質(zhì)性狀、4種蔬菜6項(xiàng)抗逆性狀。

◎ 研制了蔬菜種質(zhì)資源描述規(guī)范

為了實(shí)現(xiàn)蔬菜種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)化整理整合與共享，研制和出版了蘿卜、胡蘿卜、大白菜、不結(jié)球白菜、菜薹和薹菜、葉用和薹（籽）用芥菜、根用和莖用芥菜、結(jié)球甘藍(lán)、花椰菜和青花菜、芥藍(lán)、黃瓜、南瓜、冬瓜和節(jié)瓜、苦瓜、絲瓜、瓠瓜、西瓜、甜瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆、韭菜、蔥（大蔥、分蔥、樓蔥）、洋蔥、芹菜、莧菜、萵苣、姜、蓮、茭白、蕹菜、水芹、芋、荸薺、菱、慈姑、芡實(shí)、蒲菜、百合、黃花菜、山藥、黃秋葵45種蔬菜作物種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。這些描述規(guī)范通過集成創(chuàng)新，較IPGRI的Descriptor系列叢書更加系統(tǒng)和完善。重點(diǎn)是依據(jù)我國特有種質(zhì)的特異性狀，生產(chǎn)和育種的迫切需求，建立了一些原始創(chuàng)新技術(shù)指標(biāo)，并進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)的集成創(chuàng)新，如針對(duì)我國發(fā)現(xiàn)的無花柄盾形苞葉的苦瓜種質(zhì)，增加了花柄盾形苞葉有無之描述符，為原始創(chuàng)新指標(biāo)。莖用芥菜是我國的特有蔬菜種質(zhì)，肉（瘤）莖類型、形狀、縱徑和橫徑等均為描述莖芥產(chǎn)品器官的重要性狀，在IPGRI和國內(nèi)外DUS標(biāo)準(zhǔn)中均未出現(xiàn)。莖用萵苣是我國的特有萵苣變種，在萵苣種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中新增了肉莖形狀、縱徑、橫徑等指標(biāo)，這是國內(nèi)外其他標(biāo)準(zhǔn)中沒有的。以此為支撐，完成16 000份蔬菜資源的整理整合，實(shí)現(xiàn)了部分資源的信息和實(shí)物共享。

應(yīng)用基礎(chǔ)研究

蔬菜種質(zhì)資源應(yīng)用基礎(chǔ)研究涉及面廣，包括種質(zhì)資源保存技術(shù)、遺傳多樣性與遺傳演化、種質(zhì)資源精準(zhǔn)評(píng)價(jià)、優(yōu)異基因資源挖掘、優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新利用等。21世紀(jì)之前，我國蔬菜種質(zhì)資源應(yīng)用研究主要基于形態(tài)學(xué)進(jìn)行開展，相關(guān)研究效率較低。隨著分子標(biāo)記技術(shù)和測序技術(shù)的快速發(fā)展，在國家自然科學(xué)基金、863、973等重大科技計(jì)劃支持下，我國蔬菜種質(zhì)資源的應(yīng)用基礎(chǔ)研究取得了顯著進(jìn)展，有效支撐了我國現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展。

蔬菜種質(zhì)資源保存技術(shù)研究

通常，能產(chǎn)生正常性種子的植物種質(zhì)資源是在低溫庫以種子形式進(jìn)行保存。不能產(chǎn)生正常性種子的植物種質(zhì)資源在田間種質(zhì)圃、植物園、原生境保護(hù)區(qū)進(jìn)行野外保存和在試管苗庫、超低溫庫進(jìn)行離體保存。國家?guī)煲呀⒁惶紫冗M(jìn)種子入庫前處理和管理技術(shù)。研究出80多種農(nóng)作物栽培和野生近緣植物種子的生活力檢測方法，并為這些資源的入庫提供了技術(shù)保證。提出了低溫庫貯存種質(zhì)的生活力監(jiān)測方案，確保了國家?guī)?0多萬份貯存種質(zhì)的長期、安全保存。

在節(jié)能保存技術(shù)方面，我國對(duì)超干燥技術(shù)進(jìn)行了深入廣泛的研究。對(duì)有性繁殖蔬菜來說，對(duì)種子進(jìn)行超干燥保存，可以實(shí)現(xiàn)種子的壽命延長和節(jié)能保存的雙贏。自1989年程紅焱等首先在我國開展種子超干貯藏研究以來，已取得一定的成績并得到較廣泛的應(yīng)用。如嚴(yán)敏[3]研究表明將辣椒種子含水量干燥至5%以下，無論是常溫貯藏3年，還是高溫老化1個(gè)月，辣椒種子超干貯藏的最適含水量范圍均為2.4%～5.0%。何序晨[4]采用硅膠干燥的方法對(duì)“皖雜一號(hào)”和“豐收2號(hào)”西瓜品種的種子進(jìn)行超干貯藏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)種子含水量≥5.22%，隨著貯藏時(shí)間的延長，發(fā)芽率下降較快；種子含水量在1.65%～4.12%，發(fā)芽率下降緩慢，經(jīng)20～23年密閉貯藏后仍保持較高的發(fā)芽率；但是，超干燥保存技術(shù)目前還有很多問題需要去解決，如：適合超干貯藏的種子類型、種子脫水的極限以及脫水對(duì)種子遺傳穩(wěn)定性具體影響的研究等。

對(duì)于無性繁殖蔬菜除種質(zhì)圃保存之外，還研究了超低溫保存技術(shù)，以期達(dá)到安全高效的目的。自1973年Nag等[5]首次報(bào)道利用超低溫保存技術(shù)成功凍存蘿卜懸浮細(xì)胞的研究以來，人們從莖尖的選擇、預(yù)處理、冰凍保護(hù)劑、凍存、解凍與洗滌、恢復(fù)培養(yǎng)及成活后檢測等多個(gè)方面研究了超低溫保存的影響因素及操作關(guān)鍵技術(shù)，這為蔬菜作物的快速繁殖和脫毒繁殖、品種改良奠定了基礎(chǔ)。目前國內(nèi)應(yīng)用超低溫保存的蔬菜作物已有幾十種，包括馬鈴薯、大蒜、生姜、百合、魔芋等。如王艷軍等[6]用山東“蒼山大蒜”進(jìn)行了莖尖玻璃化法超低溫保存技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過合適的培養(yǎng)處理和超低溫保存之后再進(jìn)行恢復(fù)培養(yǎng)，莖尖成活率最高達(dá)到100%。陳琦[7]對(duì)馬鈴薯莖尖玻璃化法超低溫保存技術(shù)進(jìn)行了研究。超低溫保存技術(shù)由于其設(shè)備要求簡單，處理步驟簡便，效果和重演性好，近年來備受人們推崇。

同時(shí)，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展給種質(zhì)資源的保存帶來了新的途徑，例如構(gòu)建相應(yīng)植物的基因文庫來進(jìn)行種質(zhì)資源的保存，比常用的方法更易于保存、運(yùn)輸、交流和利用，目前相關(guān)研究還在進(jìn)行中。

蔬菜種質(zhì)資源的遺傳多樣性與遺傳演化研究

遺傳多樣性是種內(nèi)不同群體之間或一個(gè)群體內(nèi)不同個(gè)體間遺傳變異的總和，是生物多樣性的基本組成部分，遺傳多樣性的檢測方法在70年間不斷發(fā)展和完善。逐漸從生態(tài)學(xué)水平、細(xì)胞學(xué)水平、生理生化水平發(fā)展到了現(xiàn)在的分子水平。

20世紀(jì)90年代以前，表型多樣性及細(xì)胞學(xué)是研究遺傳多樣性主要采用的方法，90年代后，分子標(biāo)記技術(shù)（SSR、SNP等）在蔬菜種質(zhì)資源的遺傳多樣性及遺傳演化方面的研究發(fā)揮了重要作用。

目前，我國有性繁殖蔬菜種內(nèi)遺傳多樣性評(píng)價(jià)主要集中在瓜類、茄科類及十字花科等主要蔬菜作物上。如在瓜類作物上，Lv等[8]對(duì)來源于中國、荷蘭、美國的3 342份黃瓜資源利用SSR標(biāo)記進(jìn)行遺傳多樣性分析，將供試種質(zhì)分為東亞、歐美、西雙版納和印度黃瓜4大類群，并從中選取了115份材料作為核心樣本；李斯更等[9]基于黃瓜基因組重測序結(jié)果，搜索InDel位點(diǎn)，設(shè)計(jì)了遍布全基因組的代表性InDel引物134對(duì)，發(fā)現(xiàn)116對(duì)引物能充分揭示出16份黃瓜典型種質(zhì)的多樣性和特異性。范建光等[10]采用代表最大限度西瓜遺傳多樣性的SSR核心引物組合，分析了西瓜DUS測試指南中24份西瓜標(biāo)準(zhǔn)品種的遺傳多樣性，并構(gòu)建了其SSR指紋圖譜。在茄科蔬菜上，管志坤[11]利用SSR和SRAP標(biāo)記對(duì)來自中國13個(gè)地區(qū)及35個(gè)國家的222份茄子種質(zhì)資源進(jìn)行了遺傳多樣性分析；謝立峰等[12]采用SRAP標(biāo)記法對(duì)183份茄子種質(zhì)資源的遺傳關(guān)系和群體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。在十字花科蔬菜上，戴希剛等[13]用ISSR分子標(biāo)記對(duì)47個(gè)紅菜薹種質(zhì)進(jìn)行了遺傳多樣性分析；宋慧等[14]利用RAPD和SSR分子標(biāo)記對(duì)41份芥菜種質(zhì)進(jìn)行聚類分析；Cheng等[15]利用65對(duì)TRAP引物分析30份蘿卜種質(zhì)，楊峰等[16]用21對(duì)SSR引物對(duì)57份不同抽薹性蘿卜材料進(jìn)行了遺傳多樣性分析。

在無性繁殖蔬菜中，李秀等[17]利用SRAP分子標(biāo)記技術(shù)，對(duì)來源于世界不同地區(qū)的51份生姜種質(zhì)進(jìn)行了分析，將姜種質(zhì)分為3個(gè)大類、9個(gè)亞類；都真真等[18]對(duì)228份引進(jìn)大蒜資源的表型多樣性及適應(yīng)性進(jìn)行了分析；陳書霞等[19]利用16個(gè)農(nóng)藝性狀及4個(gè)品質(zhì)指標(biāo)結(jié)合SSR分子標(biāo)記將40份大蒜種質(zhì)資源分為3個(gè)類群。華樹妹等[20]利用30對(duì)多態(tài)性良好的SRAP引物對(duì)90份山藥種質(zhì)資源進(jìn)行PCR擴(kuò)增，構(gòu)建了山藥DNA指紋圖譜；黃玉仙[21]運(yùn)用形態(tài)標(biāo)記、ISSR、SRAP分子標(biāo)記相結(jié)合的方法，對(duì)來自我國13個(gè)?。▍^(qū)）的90份山藥種質(zhì)資源進(jìn)行了指紋圖譜構(gòu)建及遺傳多樣性分析，構(gòu)建了山藥核心種質(zhì)。楊美等[22]利用AFLP分子標(biāo)記，對(duì)395份花蓮原始種質(zhì)按照種屬來源分組后采用組內(nèi)簡單比例法和聚類抽樣法建立了核心種質(zhì)。

蔬菜種質(zhì)資源精準(zhǔn)評(píng)價(jià)研究

對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)是為了其在蔬菜育種中的有效利用。早期蔬菜種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)包括形態(tài)特征、熟性、產(chǎn)量、病蟲害抗性、抗逆性、品質(zhì)等表型性狀的鑒定，多為單一性狀、單一環(huán)境下的鑒定結(jié)果。近年來，隨著表型組學(xué)的發(fā)展和表型鑒定設(shè)施的完善，結(jié)合開展全基因組水平的基因型鑒定，并在多個(gè)適宜生態(tài)區(qū)進(jìn)行多年的表型精準(zhǔn)鑒定和綜合評(píng)價(jià)，為種質(zhì)資源的規(guī)?；b定評(píng)價(jià)提供了可能，也為種質(zhì)資源的基因型與環(huán)境互作研究創(chuàng)造了條件。

通過表型性狀的深入鑒定評(píng)價(jià)，結(jié)合分子標(biāo)記或基因序列信息，研究和完善優(yōu)異性狀快速分析和精準(zhǔn)評(píng)價(jià)技術(shù)，對(duì)蘿卜雄性不育、不育恢復(fù)性、自交不親和、耐抽薹、抗黑腐病，歐洲山芥抗小菜蛾，白菜抗病毒病、抗根腫病，甘藍(lán)抗枯萎病，黃瓜抗黑星病、白粉病、霜霉病、蔓枯病、南方根結(jié)線蟲、雌性和苦味、單性結(jié)實(shí)，番茄抗黃化曲葉病毒病、根結(jié)線蟲、細(xì)菌性斑點(diǎn)病、葉霉病、枯萎病、灰葉斑病，辣椒抗TMV，西瓜抗白粉病、枯萎病、病毒病，豇豆抗銹病等品質(zhì)、抗性和產(chǎn)量性狀的基因型進(jìn)行了鑒定，闡明了決定優(yōu)異種質(zhì)相關(guān)性狀基因的基因型或等位位點(diǎn)。

基于重測序的種質(zhì)資源全基因組單倍型分析和遺傳信息解析也被廣泛應(yīng)用到種質(zhì)資源的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)中。Qi等[23]對(duì)3 342個(gè)黃瓜品種（系）中的115份材料進(jìn)行了重測序，比較分析發(fā)現(xiàn)瓜果類作物在進(jìn)化過程中比谷類作物有更窄的瓶頸，共鑒定到112個(gè)馴化區(qū)域，其中1個(gè)區(qū)域包含1個(gè)果實(shí)失去苦味的基因。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)栽培材料中有1個(gè)β-胡蘿卜素羥化酶基因自然變異，該變異可用于改善黃瓜營養(yǎng)品質(zhì)。龔振平[24]以203份大白菜高代自交系為試材，進(jìn)行了耐抽薹性和5種主要病害抗性的人工控制環(huán)境下的鑒定，同時(shí)根據(jù)核心種質(zhì)的重測序結(jié)果，開發(fā)了覆蓋全基因組的SNP標(biāo)記1 040個(gè)，并進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，獲得控制這些性狀顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)共29個(gè)。林濤[25]對(duì)360份番茄種質(zhì)資源進(jìn)行重測序，鑒定了1 160多萬個(gè)SNPs和130多萬個(gè)InDels等變異位點(diǎn)，構(gòu)建了一套較全面的番茄變異組圖譜，并依據(jù)該圖譜進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)生樹和群體結(jié)構(gòu)分析，將番茄種質(zhì)資源分為3個(gè)群體：醋栗番茄、櫻桃番茄和大果型栽培番茄，醋栗番茄是栽培番茄的野生祖先種，櫻桃番茄為中間類型；結(jié)合表型數(shù)據(jù)和群體遺傳學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)變大經(jīng)歷了從野生醋栗番茄形成櫻桃番茄，最終成為大果型栽培番茄的兩步進(jìn)化過程，即馴化和改良。

種質(zhì)資源群體的全基因組重測序，在明確資源的演化關(guān)系，鑒定優(yōu)異性狀成因的同時(shí)，為拓寬蔬菜作物遺傳基礎(chǔ)、開展基因布局育種、改良蔬菜作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性提供了理論依據(jù)、技術(shù)支撐和物質(zhì)基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)蔬菜作物優(yōu)異和特異種質(zhì)資源的有效保護(hù)以及種質(zhì)資源向基因資源的轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。

蔬菜優(yōu)異基因資源挖掘研究

現(xiàn)代育成品種的推廣種植導(dǎo)致其遺傳基礎(chǔ)越來越狹窄，急需要從地方品種、野生近緣種、野生種中挖掘優(yōu)異種質(zhì)/基因資源用于蔬菜育種。早期的蔬菜優(yōu)異種質(zhì)的挖掘主要是對(duì)重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行表型選擇，這需要經(jīng)驗(yàn)而且周期長。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，分子標(biāo)記、基因芯片、重測序等技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于基因型鑒定和新基因發(fā)掘中。

通過表型遺傳分析、分子標(biāo)記和定位、變異組和轉(zhuǎn)錄組分析等相結(jié)合策略，深入研究了蔬菜作物的優(yōu)（特）異種質(zhì)重要性狀的關(guān)鍵效應(yīng)基因。

如許向陽等[26]對(duì)番茄果實(shí)光滑基因F分別進(jìn)行了分子標(biāo)記開發(fā)及種質(zhì)資源篩選；魯亞輝等[27]以野生番茄契斯曼尼LA0317與栽培番茄自交系9706為親本，采用復(fù)合QTL區(qū)間作圖法定位到10個(gè)與可溶性固形物含量相關(guān)的QTLs，6個(gè)與β-胡蘿卜素含量相關(guān)的QTLs；喬軍等[28]定位到與茄子果形指數(shù)相關(guān)的2個(gè)QTL，與果長相關(guān)的5個(gè)QTL，與果徑相關(guān)的2個(gè)QTL。

彭海濤等[29]對(duì)一份不結(jié)球白菜抗蕪菁花葉病毒的遺傳分析表明其對(duì)TuMV的抗性由顯性單基因控制，采用BSA法篩選到一個(gè)與TuMV抗病基因緊密連鎖的SSR標(biāo)記DBC87。鄧杰等[30]對(duì)大白菜葉緣裂刻性狀的QTL定位分析，分別在第3、10號(hào)染色體上的相同位置各檢測到1個(gè)控制葉緣裂刻性狀的QTL，可解釋26.4%～44.7%的表型變異。Liu等[31]利用SSR標(biāo)記，定位了11個(gè)與大白菜產(chǎn)量有關(guān)的性狀，獲得了46個(gè)主效QTL和7個(gè)上位性QTL。張小麗等[32]利用青花菜與甘藍(lán)近緣野生種雜交后代對(duì)根腫病抗性進(jìn)行了遺傳分析。Xu等[33]利用蘿卜F2群體定位到4個(gè)與肉質(zhì)根Cd積累以及2個(gè)與葉Cd積累有關(guān)的QTLs。通過RT-PCR和表達(dá)譜分析，孫玉燕等[34]克隆了蘿卜高花青素積累關(guān)鍵基因。研究者基于轉(zhuǎn)錄組或蛋白組分析，對(duì)蘿卜硫甙合成主要相關(guān)基因[35-36]、蘿卜根部抗壞血酸生物合成相關(guān)基因[37]、雄性不育和保持基因[38]以及蘿卜葉片耐熱反應(yīng)基因[39]進(jìn)行了鑒定挖掘。

在葫蘆科作物中，多位學(xué)者還分析了黃瓜嫩瓜皮色[40]、瓜長或瓜把長[41]、種子長度[42]、黃瓜單性結(jié)實(shí)[43]、葉面積[44]等性狀的遺傳規(guī)律、分子標(biāo)記或QTL位點(diǎn)。苗晗等[45]通過QTL定位檢測到與12個(gè)黃瓜果實(shí)性狀相關(guān)的QTL共32個(gè)，并獲得緊密連鎖的特異標(biāo)記。馬政等[46]構(gòu)建了西雙版納黃瓜RIL群體遺傳圖譜，并對(duì)葉片葉綠素含量、果實(shí)及側(cè)枝等相關(guān)的12個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了QTL定位分析，共獲得29個(gè)相關(guān)QTL。Lu等[47]利用QTL-seq方法鑒定了一個(gè)黃瓜早開花的QTL，其位于開花位點(diǎn)T附近。王惠哲等[48]將一個(gè)與黑斑病抗性相關(guān)基因連鎖的AFLP標(biāo)記轉(zhuǎn)換為簡單實(shí)用的共顯性SCAR標(biāo)記，作為黃瓜抗黑斑病輔助選擇的標(biāo)記。劉大軍等[49]利用SSH技術(shù)構(gòu)建了抗病黃瓜接種和未接種霜霉病菌的差減cDNA文庫，用于鑒定黃瓜抗霜霉病相關(guān)基因。

隨著遺傳定位、多組學(xué)研究以及多種基因功能分析方法的聯(lián)合應(yīng)用，成功挖掘優(yōu)異基因資源的案例越來越多，不勝枚舉。

蔬菜作物優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新利用研究

蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新的途徑包括利用自然的基因突變、人工誘變、近緣或遠(yuǎn)緣雜交、細(xì)胞融合以及利用基因工程手段等。早期主要利用前幾種方法創(chuàng)新種質(zhì)，不僅目標(biāo)性不強(qiáng)，而且費(fèi)工、費(fèi)時(shí)。近年來分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)、基因工程技術(shù)和基因編輯技術(shù)的發(fā)展大大加快了優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新利用的進(jìn)程。

如肖熙鷗等[50]利用EMS誘變構(gòu)建茄子突變體庫，獲得984份M1代突變材料，這些突變材料在長勢、葉片形狀、葉片顏色、分枝數(shù)、果實(shí)長度、果實(shí)顏色及雄性不育等方面表現(xiàn)出豐富的變異，為其新品種選育及基因功能研究提供良好材料。崔興華等[51]將氮離子注入黃瓜干種子后，黃瓜均出現(xiàn)了較明顯的突變，M1代出現(xiàn)多種類型明顯變異植株，M2代在瓜形突變上出現(xiàn)較大分離，M3代密刺瘤變異和瓜條變短變異遺傳穩(wěn)定，最高遺傳率達(dá)到99.3%，并且得到了黃瓜商品性狀改變優(yōu)良的突變系。付紹紅等[52]利用地方白菜品種雅安黃油菜與甘藍(lán)型油菜進(jìn)行種間雜交、染色體加倍獲得甘白（甘藍(lán)型×白菜型油菜）染色體數(shù)目在40～58條的混倍體植株雜交后代。張小麗等[32]以高感根腫病的青花菜93219為母本，高抗根腫病的甘藍(lán)近緣野生種B2013為父本雜交獲得了抗根腫病“橋梁材料”F1，其雜種優(yōu)勢明顯。蔣振等[53]通過胚挽救獲得青花菜與蘿卜屬間雜種，其生長勢明顯強(qiáng)于父本和母本，尤其是遠(yuǎn)緣雜種綜合了二者的硫甙及其降解產(chǎn)物組分，為促進(jìn)蘿卜屬和蕓薹屬的基因交流提供了橋梁種質(zhì)。周毅飛[54]通過測定辣椒種質(zhì)資源的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，鑒定篩選出耐低溫弱光的種質(zhì)材料，并選擇符合浙江省消費(fèi)習(xí)慣的杭椒類型特征的優(yōu)良辣椒材料為轉(zhuǎn)育親本，通過回交轉(zhuǎn)育和分子標(biāo)記輔助選擇的方法，創(chuàng)新出符合要求的優(yōu)良辣椒種質(zhì)資源。通過基因工程技術(shù)可以獲得具有特殊營養(yǎng)品質(zhì)、抗病蟲、抗除草劑、耐逆等特性的新種質(zhì)，目前轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)入田間試驗(yàn)階段的蔬菜作物有番茄、黃瓜、甜瓜、南瓜、甜玉米、苜蓿等。

上述創(chuàng)新種質(zhì)的獲得，為解決我國主要蔬菜作物當(dāng)前或今后育種和生產(chǎn)中與抗逆、抗病蟲、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)有關(guān)的重大問題奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

問題及建議

建國70年來，雖然我國的蔬菜種質(zhì)資源工作已取得了很大的成就和長足的進(jìn)展，但是跟歐美發(fā)達(dá)國家相比較還存在較大的差距，資源研究中新技術(shù)的集成應(yīng)用和資源的挖掘和創(chuàng)新尚不能滿足學(xué)科和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。主要表現(xiàn)在：（1）收集保存的資源中，本土遺傳資源豐富，外來資源尤其是野生資源占有量嚴(yán)重不足。（2）多組學(xué)新技術(shù)應(yīng)用尚有限，深入挖掘不夠，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)“優(yōu)異”基因資源缺乏。（3）創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用滯后，創(chuàng)新規(guī)模和程度不高，創(chuàng)新不足，應(yīng)對(duì)環(huán)境和市場新需求的“全能型”或“特異功能”優(yōu)異種質(zhì)材料匱乏。（4）新種質(zhì)和新品種層出不窮，但是目標(biāo)定位不準(zhǔn)，國際國內(nèi)市場競爭力不足。

針對(duì)上述問題和不足之處，建議從以下幾方面考慮加強(qiáng)我國蔬菜種質(zhì)資源方面的工作：（1）建立公益性資源創(chuàng)新研究機(jī)構(gòu)和管理機(jī)制，加強(qiáng)資源基礎(chǔ)性和公益性工作，建立健全收集、保存、鑒定評(píng)價(jià)和種質(zhì)共享體系，強(qiáng)化種質(zhì)資源創(chuàng)新研究的系統(tǒng)性和原創(chuàng)性，建立基因資源挖掘和種質(zhì)創(chuàng)新學(xué)科體系。（2）從生產(chǎn)的迫切需求和具有重要潛在利用價(jià)值的種質(zhì)入手，加強(qiáng)國外和野生資源收集和精準(zhǔn)鑒定評(píng)價(jià)，綜合利用本土和外來資源優(yōu)勢，同時(shí)加強(qiáng)多組學(xué)技術(shù)在資源鑒定評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，提高資源評(píng)價(jià)效率，廣泛挖掘資源的利用價(jià)值；重點(diǎn)開展栽培蔬菜野生種和野生近緣種的收集，進(jìn)一步拓寬現(xiàn)有基因庫。（3）跟進(jìn)基因組測序技術(shù)以及基因組和功能基因組學(xué)研究進(jìn)展，充分利用生物信息學(xué)工具挖掘優(yōu)異基因。如借助黃瓜、白菜、蘿卜、馬鈴薯、甘藍(lán)、西瓜等基因組測序計(jì)劃完成的契機(jī)，通過對(duì)優(yōu)異種質(zhì)的重測序和關(guān)聯(lián)分析，作圖群體構(gòu)建和優(yōu)異基因定位，以及轉(zhuǎn)錄組測序或表達(dá)譜分析，開展基因克隆和標(biāo)記開發(fā)。從種質(zhì)的表型評(píng)價(jià)上升到基因型鑒定和優(yōu)異基因挖掘。應(yīng)用多組學(xué)技術(shù)和手段以及基因編輯技術(shù)，深度挖掘和利用種質(zhì)資源，以進(jìn)一步釋放種質(zhì)資源的利用價(jià)值。