果树科技面向国家重大需求Ⅱ...年讲述两个苹果一个梨的故事_陈学森.pdf

1中国果树，2023（2）：1-4本文于 2022-09-30 收到。*国家自然科学基金重点项目（31730080）；山东省泰山学者攀登计划项目（NO.tspd20161005）。陈学森电话：0538-8249338，E-mail：。专家论坛 DOI：10.16626/ki.issn1000-8047.2023.02.001果树科技面向国家重大需求：五十年讲述两个苹果一个梨的故事*陈学森1，王楠1，张宗营1，毛志泉1，姜远茂1，胡大刚1，李媛媛1，姜召涛2，徐月华3（1 山东农业大学园艺科学与工程学院，国家苹果工程技术研究中心，作物生物学国家重点实验室，泰安 271018）（2 烟台市果茶工作站）（3 蓬莱市果树工作总站）摘要揭示了苹果红色芽变的表观遗传特性及其分子机制，发明了基于MYB1启动子甲基化水平检测的苹果精准芽变选种技术，经过持续 5 代的芽变选种，先后选育出龙富、元富红等系列红色及红色短枝芽变品种，实现了国外品种的再创新和国产化，推动了中国苹果产业优质高效发展，构建了以优质、耐贮、晚熟富士系芽变品种群为主的中国苹果产业品种结构，这也是符合中国国情、保障 14 亿中国人新鲜苹果周年供应最经济有效的技术途径；创建了苹果资源育种理论体系及优质高效育种技术体系，自主育成了易着色免套袋、酥脆多汁、酸甜可口的幸红、福红、美红等红肉苹果新品种，填补了我国红肉苹果品种的空白；利用“果树多种源品质育种法”等苹果育种技术，自主育成了中国第一个优质、耐贮、极晚熟、抗氧化梨新品种山农酥，解决了砀山酥梨等主栽品种晚熟而不优质的问题，已经成为更新换代品种，推动了中国梨产业优质高效发展。关键词红皮苹果；红肉苹果；山农酥梨中图分类号：S66文献标志码：A文章编号：1000-8047(2023)02-0001-04F Fr ru ui it t t tr re ee e t te ec ch hn no ol lo og gy y f fa ac ci in ng g m ma aj jo or r n na at ti io on na al l d de em ma an nd d：U Us si in ng g a ap pr ri ic co ot t a as s a am me ed di iu um m,t te el ll li in ng g t th he e s st to or ry y o of f t tw wo o a ap pp pl le es s a an nd d o on ne e p pe ea ar r i in n f fi if ft ty y y ye ea ar rs sCHEN Xuesen1,WANG Nan1,ZHANG Zongying1,MAO Zhiquan1,JIANG Yuanmao1,HU Dagang1,LI Yuanyuan1,JIANG Zhaotao2,XU Yuehua3(1 College of Horticultural Science and Engineering,Shandong Agricultural University;National Apple Engineering Technology ResearchCenter;State Key Laboratory of Crop Biology,Taian 271018)(2 Yantai Fruit Tea Workstation)(3 Penglai Fruit Workstation)A Ab bs st tr ra ac ct tRevealed the epigenetic characteristics and molecular mechanism of apple red budding,invented the appleprecise bud mutation selection technology based on the detection ofMYB1promoter methylation level,successively selectedand bred a series of red and red short branch budding varieties such as Longfu and Yuanfuhong after 5 generations ofbudding selection.It has realized the re-innovation and localization of foreign varieties,constructed a variety structure ofChinas apple industry,which is dominated by high-quality,storable,late-maturing Fuji line bud varieties.This is also themost economical and effective technical way to meet Chinas national conditions and ensure the annual supply of freshapples to 1.4 billion Chinese people.It has established a theoretical system of apple resource breeding and a high-qualityand efficient breeding technology system,and independently developed new red meat apple varieties such as Xinghong,Fuhong and Meihong,which are easy to color and free of bagging,crisp and juicy,sour and sweet,and delicious,fillingthe gap of red meat apple varieties in China.Using apple breeding technology such as“fruit tree multi-source qualitybreeding method”,the first new pear variety Shannongsu with high quality,storage resistance,extremely late ripening andoxidation resistance in China has been independently bred.It has solved the problem of late ripening but not high quality ofmain varieties such as Dangshansu pear.It has become an updated variety,promoted the high-quality and efficientdevelopment of Chinas pear industry.2陈学森，王楠，张宗营，等：果树科技面向国家重大需求：五十年讲述两个苹果一个梨的故事K Ke ey y w wo or rd ds sred-skinned apple;red-fleshed apple;Shannongsu pear1982 年 36 月笔者大学本科毕业实习在青岛市农业科学研究所进行，实习内容是赤霉素推迟杏花期试验，主要是针对中国杏产量低和“杏子十年九不收”的问题。后来经过调研发现，中国杏产量低，除了杏开花早、易遭晚霜冻害外，还与中国杏品种绝大多数自交不亲和及雌蕊败育有关。为进一步寻求“杏子十年九不收”的解决方案，1988 年着手早熟杏助胚育种研究，并成功选育出新世纪和红丰两个新品种。2002 年开展南疆杏考察，并申请到团队首个国家自然科学基金项目“中国杏种质资源基因进化及遗传多样性的研究”，项目在新疆伊犁野果林实施过程中发现，新疆野苹果正遭到严重破坏，濒临灭绝。为此，以新疆野苹果的评价挖掘与创新利用为切入点，带领团队将团队主力军转移到苹果研究的主战场1-2。苹果是世界四大水果之一，也是我国落叶果树的第一大树种。我国苹果栽培面积和产量均占世界的近一半，年产总值达 2 100 亿元，是增加农民收入和乡村振兴的支柱产业。把水果盘子牢牢端在中国人手中是国家重大需求，根据中国国情和果实特性，培育优质、耐贮、晚熟的苹果主栽品种，构建以优质、耐贮、晚熟为主的苹果产业品种结构是保障 14 亿中国人优质苹果周年供应最经济有效的技术途径。根据果树育种技术发展现状，杂交育种与芽变选种有机结合是解决果树品种问题、培育国家重大需求品种的主要技术。以下给您讲述“带领团队五十年卧薪尝胆，理论与技术创新并重，杂交育种与芽变选种有机结合培育两个苹果一个梨、研发新品种配套技术”的故事3，旨在为果树科技工作者提供参考借鉴。1红皮苹果1.1研究背景1871 年美国传教士约翰 倪维思把西洋苹果从美国引入山东省烟台市，随后西洋苹果传播到全国各地，从此开创了中国苹果栽培的新纪元。经过约100 年的发展，1980 年我国苹果栽培面积发展到 75万 hm2左右，栽培品种主要是来自美国的青香蕉、元帅、国光、金冠和红玉，来自欧洲的白粉皮和伏花皮，以及国内自主选育的辽伏和秦冠等；1980 年前后从日本引进了富士（国光元帅）及其红色芽变长富 2 号等红富士（着色系富士）苹果品种，由于长富 2 号的风味品质等性状明显优于青香蕉、国光和秦冠等晚熟品种，得到了市场和消费者的普遍认可，栽培面积逐年扩大。1.2阶段性成果针对从日本引进的长富 2 号等红富士品种着色差的问题，经过持续 5 代的芽变选种，我国先后选育出红色及红色短枝芽变品种 20 余个，形成了庞大的富士系芽变品种群，使长富 2 号果实的着色、风味品质及生长结果习性等性状得到了有效改良好看、好吃、好卖、好管，实现了国外品种的再创新和国产化，极大地推动了我国苹果产业的高速发展（图 1）4-5。第4代烟富8号、烟富10号、元富红 第2代红富士、长富2号等 第3代烟富15号、天红1号等 第1代富士国光 元帅 第5代双芽变烟富6号、烟富7号、龙富、沂源红、神富6号、成纪1号、天红2号、礼泉短富及石富短枝等图 1我国长富 2 号苹果的持续多代芽变选种及红富士芽变品种群5进一步以长富 2 号、烟富 3 号和烟富 8 号为试材研究发现，MYB1 启动子甲基化水平与果皮花青苷含量显著负相关，揭示了苹果红色芽变 DNA 甲基化差异及花青苷合成的分子机制，发明了基于MYB1 启动子甲基化水平检测的苹果精准芽变选种技术，实现了对红色变异的早期、快速、准确鉴定，并选育出龙富和元富红等苹果芽变新品种，育种年限缩短了23年；由于红色短枝芽变品种属于DNA甲基化引起的表观遗传，长富 2 号等品种的晚熟和耐贮性状始终没有改变，从而构建了以优质、耐贮、晚熟富士系芽变品种群为主的中国苹果产业品种结构，这也是符合中国国情、保障 14 亿中国人新鲜苹果周年供应最经济有效的技术途径。我国苹果主产区老龄果园亟需更新，受土地资源和国家土地政策限制，新品种推广面临重茬栽培。明确了镰孢菌属是引起我国苹果连作障碍的主3陈学森，王楠，张宗营，等：果树科技面向国家重大需求：五十年讲述两个苹果一个梨的故事要病原菌，根皮苷等酚酸类物质可显著促进镰孢菌生长，发明了苹果重茬障碍绿色防控技术体系及其专利群，为苹果新品种大面积推广应用提供了技术支撑。针对我国苹果主产区大多干旱瘠薄的问题，利用龙富易成花、易着色、品质优的特性，发明了中国原产抗性实生砧木、龙富等优质短枝品种与快速整形方法三位一体的中国式苹果宽行高干无支架省力高效栽培新模式，实现了节本和提