惠林沖,楊海峰,陳微,李威亞,何林玉,郇國磊,繆美華,陳振泰,潘美紅*
(1.連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,江蘇 連云港 222000; 2.江蘇省云臺農(nóng)場有限公司,江蘇 連云港 222000)
蘆筍(Asparagusofficinalis)又名石刁柏,屬單子葉植物百合科天門冬屬,是一種雌雄異株多年生宿根草本植物,原產(chǎn)于歐洲、亞洲大陸及北非草原和河谷地帶,因其營養(yǎng)價值高、具有抗癌保健功效,素有“蔬菜之王”的美稱[1]。中國蘆筍栽培面積和出口量均居世界首位,但蘆筍是舶來蔬菜,栽培時間短,品種選育晚,研究團隊少,種子大部分由國外進口,價格昂貴,有些品種產(chǎn)量、抗病性因環(huán)境因素不適應(yīng)本地環(huán)境,經(jīng)濟效益低,種植戶積極性受影響。針對江蘇省內(nèi)蘆筍栽培和育種現(xiàn)狀,提出蘆筍產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。
江蘇蘆筍主要產(chǎn)區(qū)集中在徐州豐縣、沛縣,連云港贛榆及南通、鹽城、泰州等地,常年栽培面積約6 700 hm2。蘆筍主要以露天大田栽培為主,設(shè)施栽培為輔,20世紀90年代主要以白蘆筍為主,用于罐頭加工出口,鮮蘆筍保鮮出口,加工企業(yè)主要集中在連云港、徐州等地農(nóng)產(chǎn)品出口貿(mào)易公司。近十多年來,隨著消費水平提高,綠蘆筍深受消費者喜愛,國內(nèi)鮮銷售份額逐步提高。
目前,省內(nèi)蘆筍栽培屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè),栽培技術(shù)相對傳統(tǒng),需要大量勞動力,產(chǎn)區(qū)主要集中在蘇北地區(qū),種植采摘后按等級包裝,主要銷售到蘇南等地區(qū)。生產(chǎn)栽培中很多種植戶年齡偏大,采收蘆筍勞動力強,外加市場行情變動大,農(nóng)戶種植蘆筍積極性銳減。
江蘇省內(nèi)蘆筍育種單位較少,90年代初開始蘆筍育種技術(shù)研究。以連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院為例,連云港農(nóng)科院從1986年開始指導(dǎo)蘆筍栽培、病蟲害防治等技術(shù),1990年開始參加蘆筍品種選育工作,至今已從國內(nèi)外引進40多份資源,雜交選育優(yōu)質(zhì)抗病材料50余份。其中,1993年連云港農(nóng)科院參加“蘆筍組織培養(yǎng)快繁技術(shù)及其在育種上的應(yīng)用”項目獲中華人民共和國對外貿(mào)易經(jīng)濟合作部頒發(fā)的重大成果二等獎;先后育成優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗病蘆筍新品系96-1、993A、997C、全雄X0812等11份。1996年通過單交組合、無性系擴繁選蘆筍新品種系42-1和37-4,1997年進入贛榆“省萬畝蘆筍示范園區(qū)示范”種植。2005年選育的993A、997C的產(chǎn)量比當?shù)刂髟云贩NUC800提高15%以上,符合出口標準蘆筍率提高10%,且莖枯病發(fā)病率降低25%以上,993A、997C品種獲連云港市科技進步一等獎。2013年經(jīng)多年配組雜交,自然篩選出抗病、耐鹽、品質(zhì)優(yōu)良的耐鹽堿蘆筍新品種NY-1,該品種在含0.75%鹽的土壤環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)良,每667 m2產(chǎn)1 321 kg,標準筍率達82%。
通過田間變異株或人工誘導(dǎo)進行優(yōu)良株的選擇和繁育,經(jīng)擴繁選育出新的品系。如蘆筍蠟粉多,抗莖枯病、抗蟲、出筍早、莖尖松緊度等材料,原始種多采用田間觀察、集團選育。
無性系繁殖雜交育種是我國蘆筍育種的主要方法。通過對搜集蘆筍種質(zhì)資源的豐產(chǎn)性、抗病性、熟性、莖尖松緊度及幼莖綜合性狀的系統(tǒng)評價,根據(jù)育種目標篩選出作為雜交親本的雌、雄株,組配雜交組合,進行單株配合力測定,篩選出具有最高生產(chǎn)力的組合,結(jié)合組培快繁技術(shù),擴繁2個親本的單株無性系,利用離體優(yōu)良無性系建立制種田,繁育新品種。蘆筍是雌雄異株植物,異交結(jié)實,選育周期長,育種難度大。
蘆筍為雌雄異株,雄株因不結(jié)實,消耗養(yǎng)分少,比同條件下雌株產(chǎn)量高20%以上,具備品質(zhì)好、抗性強、壽命長等優(yōu)勢,全雄品種選育是蘆筍育種的重要方向之一。由單基因M控制其分化,雄株為異質(zhì)結(jié)合,基因型為Mm,雌株為同質(zhì)結(jié)合,基因型為mm。獲得超雄株(MM)是蘆筍全雄育種的核心,只有超雄株(MM)與正常雌株(mm)雜交,得到的后代才是全雄株(Mm)。
獲得超雄株主要有2種途徑:(1)花藥培養(yǎng)篩選出單倍體植株,經(jīng)染色體加倍后獲得雄株(MM);(2)雄性系兩性株自交產(chǎn)生3/4的雄株,其中1/3為同質(zhì)型,采用測交法把同質(zhì)型雄株與異質(zhì)型雄株區(qū)別開,獲得同質(zhì)型雄株(MM)。
通過誘導(dǎo)蘆筍組織分化形成愈傷組織,愈傷誘導(dǎo)成苗、生根,快速擴繁蘆筍品系資源,因蘆筍雜交配組后,急需擴大父母本材料,常規(guī)分株栽培速度慢,需組培技術(shù)輔助擴繁,能夠在短期內(nèi)得到大量親本材料。
目前,分子標記輔助技術(shù)正在很多作物中直接應(yīng)用,加快植物品種選育進程。蘆筍利用與性別決定基因緊密連鎖的DNA分子標記進行輔助選擇,可在苗期鑒定蘆筍性別,有利于蘆筍雜交制種的親本選擇,縮短育種年限。蘆筍耐鹽基因、抗莖枯病基因、品質(zhì)等基因克隆、功能驗證等研究,以及轉(zhuǎn)基因和基因編輯技術(shù)的研究都將加快蘆筍育種進程[2-4],尤其近年來基因編輯技術(shù)的應(yīng)用,能夠快速、精準輔助選育不同品質(zhì)、類型、熟期的蘆筍,且蘆筍基因組測序完成和蘆筍愈傷體系技術(shù)的成熟更加方便基因編輯技術(shù)在蘆筍中的應(yīng)用。
蘆筍主要采食幼嫩筍芽,不以果實為食,所以適宜用染色體加倍方法改良品種。多倍體蘆筍植株健壯,抗病性及抗逆能力強,尤其是三倍體蘆筍不僅具有多倍體優(yōu)勢,而且不結(jié)籽,養(yǎng)分消耗少,其產(chǎn)量與品質(zhì)均優(yōu)于二倍體雄株。
蘆筍雄株的產(chǎn)量比雌株高20%以上,育種中的關(guān)鍵技術(shù)是獲得超雄株。上文已講述超雄株獲得途徑及重要性,各育種單位都在努力篩選超雄株材料,以此作為父本與雌株雜交獲得全雄株,并進行配組試驗。
中國是世界上鹽堿地面積最大的國家之一,尤其江蘇的濱海灘涂面積也非常大,而蘆筍的生物學(xué)特性之一就是耐鹽堿能力強,可在含鹽量≤0.3%的土壤中正常生長。利用蘆筍耐鹽堿能力強的特點開展濱海鹽堿地蘆筍種植,對于調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、緩解人多地少矛盾、增加農(nóng)民收入具有重要的戰(zhàn)略意義,為中國濱海鹽堿地的開發(fā)利用開辟了新途徑[5]。同時,耐鹽機理研究、分子輔助育種加快了耐鹽蘆筍品種選育和推廣應(yīng)用,江蘇沿海灘涂條件更有利于耐鹽堿蘆筍的品種選育。
由于原產(chǎn)地氣候冷涼,干燥少雨,蘆筍栽培莖枯病發(fā)生較低,而引入國內(nèi)種植后,南北差異大、雨水多,易發(fā)生莖枯病,且感病株很難存活。開展蘆筍抗莖枯病遺傳育種研究是防治蘆筍莖枯病的根本途徑。第一、廣泛收集抗莖枯病資源,通過雜交對抗源的抗性表現(xiàn)進行遺傳分析,進而作為育種親本來利用。田間觀察感病較輕的植株,推斷蘆筍中存在莖枯病抗性。不同耐病株間雜交,基因重組有可能獲得基因累加的抗病植株。第二、利用野生蘆筍或文竹、天門冬等蘆筍的近緣植物通過遠緣雜交使抗性導(dǎo)入栽培蘆筍中來獲得抗源,經(jīng)菌種誘發(fā)篩選、鑒定,較短期內(nèi)育成抗莖枯病的新品種[6-7]。同時,進行分子機理研究,利用分子輔助技術(shù)進行加快抗莖枯病蘆筍選育。
蘆筍專用品種主要包括設(shè)施栽培專用品種和機械化采收專用品種,機械化采收又分白蘆筍和綠蘆筍兩種機械采收方式[8]。為了周年供應(yīng)鮮蘆筍,可采用設(shè)施栽培進行“春提前、秋延后”的栽培,要求品種抗寒性強,出筍早、纖維束含量低等特點。創(chuàng)新性的改變栽培模式及套種來減低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益。
國外種植蘆筍的國家已基本實現(xiàn)全程機械化作業(yè),我國隨著蘆筍種植面積的不斷擴大,且生產(chǎn)管理過程用工多、強度大,年輕勞動力緊缺,在發(fā)展機械化的同時要與農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合,尤其要有配套的專用化品種。兩者結(jié)合,制定統(tǒng)一的種植模式,統(tǒng)一品種、種植行距、壟寬等條件,有利于機械化種植、收獲及田間管理機械化作業(yè)。
江蘇省連云港和徐州等地具有栽培蘆筍時間長、經(jīng)驗豐富、種植戶接受程度高等基礎(chǔ),同時連云港、徐州又是蔬菜加工出口企業(yè)集中地區(qū),更有利于發(fā)展蘆筍產(chǎn)業(yè);連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院具有20多年的蘆筍育種經(jīng)驗,為蘆筍種子繁育和標準化生產(chǎn)基地建設(shè)提供種子、技術(shù);蘆筍具有耐鹽堿特點,開發(fā)江蘇沿海灘涂具有重要意義,有利于形成區(qū)域化和規(guī)模化種植,形成蘆筍集研發(fā)、種植、加工、銷售為一體的產(chǎn)業(yè)帶。
加強對相關(guān)科研單位資金投入,建立先進性、跨學(xué)科、創(chuàng)新性強的蘆筍科研團隊,以市場為導(dǎo)向,經(jīng)濟效益為目標,創(chuàng)制、引進優(yōu)良資源,加強蘆筍病蟲害抗性和耐鹽性機理等的研究。建立蘆筍資源庫,收集國內(nèi)外資源,因地制宜研究機械化、現(xiàn)代化栽培技術(shù),形成良種良法配套、農(nóng)機農(nóng)藝融合、生產(chǎn)生態(tài)協(xié)調(diào)技術(shù)體系,獲得優(yōu)質(zhì)蘆筍品種,保障農(nóng)戶豐產(chǎn)豐收。同時,替代國外進口種子,降低種植戶生產(chǎn)成本。
鼓勵蘆筍出口企業(yè)蘆筍深加工產(chǎn)品創(chuàng)新性開發(fā),研制配套加工新技術(shù),提升加工裝備水平,開發(fā)蘆筍特色產(chǎn)品,如蘆筍即食產(chǎn)品、蘆筍茶、酒、面食等,蘆筍延伸產(chǎn)業(yè)鏈,為蘆筍市場銷售提供保障。
連云港市是著名的“藥港”,鼓勵藥企研究院研發(fā)蘆筍相關(guān)抗炎、腫瘤等藥物,開發(fā)蘆筍保健品、化妝品等系列產(chǎn)品,提高蘆筍產(chǎn)品科技含金量。
蘆筍產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開市場經(jīng)濟的需求,需要產(chǎn)業(yè)鏈各級市場人員的共同發(fā)展,專業(yè)合作社、加工企業(yè)發(fā)展初期均需要政策扶持,對蘆筍龍頭企業(yè)在資金、政策等方面給予扶持,提高在國內(nèi)外市場中的競爭力。同時,建立長期安全保障檢測監(jiān)督機制,聯(lián)合相關(guān)部門定期、定點對蘆筍種植、采收、加工等前后產(chǎn)業(yè)鏈進行安全品質(zhì)檢測,達到各級深加工需求標準[9]。鼓勵各單位創(chuàng)建標準化蘆筍種植、加工示范區(qū),形成江蘇沿海地區(qū)特色蘆筍種植體系,在國內(nèi)外蘆筍市場經(jīng)濟中有影響、有地位。