黃瓜是我國的重要蔬菜作物,也是我國第一大設施蔬菜,在保護地蔬菜生產中占有舉足輕重的地位,對于豐富居民的菜籃子,保證蔬菜周年供應具有重要意義。長期以來,我國蔬菜生產上品質優良、多抗和豐產性好的黃瓜品種數量不足。原有主栽品種瓜把長、瓜色暗、瓜條表面有黃線、果肉顏色發白、口感差,影響了果實外觀品質和食用品質;多抗、高抗品種少,造成不同年份的豐產性不穩定。關于黃瓜主要病害抗病性鑒定方法,尚未形成統一標準,影響了抗病性鑒定結果的準確性及可比性,導致育種效率降低。
此外,在品質和抗病育種技術上,仍沿用常規育種手段,無簡便且實用的分子標記可用,育種周期長,選擇效率低,導致品種更新換代速度慢;缺乏主栽品種的指紋信息,在品種鑒定及雜交種純度檢測方面,多運用田間鑒定的方法,缺乏快速準確的鑒定技術,限制了品種的應用;在品種類型方面,國內育種單位大都以選育密刺品種為主,育成的無刺品種甚少,導致國外公司占領了無刺類型黃瓜的主要市場,種子價格昂貴,致使生產成本居高不下。培育具有我國自主產權的優質、抗病、豐產的無刺類型新品種也成為急待解決的研究課題。
櫛風沐雨二十余年 育出優質抗病新品種
面對我國急需自主產權的優質、抗病、豐產黃瓜新品種的現狀,中國農業科學院蔬菜花卉研究所葫蘆科遺傳育種創新團隊首席顧興芳研究員自上世紀九十年代開始對黃瓜進行抗病、抗逆、質量性狀遺傳及其機理的探索和解析,并進行了大量相關技術開發和試驗,為遺傳育種研究奠定了堅實的基礎。顧興芳研究員領導團隊先后主持或承擔完成科技部863課題、科技支撐計劃、社會公益項目,農業部重點科研計劃、農業行業科技、948項目,農業部DUS測試以及國家自然科學基金等項目。近年來,該團隊育成黃瓜、甜瓜和南瓜新品種20余個,在Science、Nature Genetics、Molecular Plant、Plant and Cell Physiology、BMC Plant Biology、Molecular Breeding和中國農業科學等國內外學術期刊上發表論文130余篇,主編(著)著作2部,獲得國家發明專利12項,制定農業行業標準1項,獲得2項省部級一等獎。對科技成果“黃瓜優質多抗種質資源創制與新品種選育”的評價如下:
1.創建了8項先進高效的抗病性鑒定和品質評價技術,發掘出珍貴的黃瓜優異種質19份。研制出黑星病、病毒病等8種主要病害的抗病鑒定技術和瓜把長度、黃色條紋等品質評價技術,頒布行業標準10項。挖掘出19份珍貴種質,為優質和抗病基因挖掘及育種親本創制奠定了基礎。
2.構建了首張栽培黃瓜高密度遺傳圖譜,創建了國際領先的分子標記多基因聚合育種技術,選擇效率提高5倍以上。利用黃瓜基因組大數據,構建了國際上第一張超飽和含有10629個SNP的遺傳圖譜;首次發現了果實苦味基因Bi-3和顯性果皮有光澤基因G,闡明了有光澤、抗黑星病、抗病毒病等性狀的遺傳規律;開發出與無苦味、有光澤、抗黑星病、抗病毒病等21個性狀緊密連鎖的分子標記。
3.率先創制出聚合無苦味、有光澤等5-6個優質基因和抗黑星病、病毒病等5-10個抗病基因的高配合力自交系12個,攻克了優質和抗病基因難以聚合的技術難題。突破了密刺型黃瓜不抗黑星病、水果型黃瓜不抗病毒病的育種瓶頸。
4.利用創制的優質多抗自交系,育成適應保護地、露地等不同生態型的新一代優質多抗新品種8個,實現了密刺型黃瓜優質多抗育種的突破。首次培育出聚合5-6個優質基因和8-9個抗病基因的保護地新品種中農16號、中農26號等,占遼寧、河北等設施黃瓜主產區總面積的50%以上。培育出聚合抗5種病毒、兼抗3種以上主要真菌性病害的露地新品種中農106號、中農18號等,成為廣東、云南等7省區的主栽品種,占主產區的30%以上。
能致富的黃瓜 科技扶貧在行動
育成的8個黃瓜新品種商品性突出,符合居民對高品質黃瓜的需求,受到消費者的青睞。且其適應性廣,豐產、復合抗病性強,較原主栽品種平均增產10%以上,減施農藥約20%,平均畝節約農藥成本約150元,受到種植者的歡迎。新品種在全國27個省(市、區)累計推廣1187.9萬畝,新增社會經濟效益91.61億元,其中近三年推廣493.52萬畝,新增社會經濟效益36.97億元。體現了習近平總書記提出的“三個面向”的指示精神,在育種技術上面向世界農業科技前沿,在新品種培育上面向國家重大需求,在新品種推廣應用上面向現代農業主戰場。
目前,中農16號為北京、遼寧、黑龍江、天津、河北等省市的主栽品種,總種植面積和播種面積均占在55%以上,其中占黑龍江雙城和河北香河黃瓜播種面積的80%以上。中農26號為遼寧省日光溫室種植面積最大的黃瓜品種,占瓦房店及錦州日光溫室黃瓜種植面積的80%以上,被評為保護地最抗病的品種,約占北京、河北、天津等省市黃瓜栽培面積的50%以上。中農106號成為廣東、云南、浙江、貴州、福建、廣西等省區的主栽品種,占主產區栽培面積的30%以上。在云南保山南菜北運基地栽培的中農106號,沿潞江壩兩岸綿延數公里,栽培面積達萬畝,為當地扶貧增加一抹青綠。水果黃瓜中農19號和29號在北京、寧夏、云南、山東、西藏、新疆等地,深受菜農歡迎。中農18號被農業部列為2014年度黃瓜唯一主導品種。中農50號成為河北、山東、浙江、貴州等省主產區的主栽品種。
項目開發的分子標記、制定的抗病性鑒定技術和品質性狀評價技術已被國內外科研單位及公司應用于育種實踐,加速了優質和抗病黃瓜育種進程。
探究背后的故事 也曾辛酸然志不悔
團隊首席顧興芳研究員是農業科研杰出人才、農業部優秀共產黨員、農科院三八紅旗手、農科院優秀共產黨員,她帶領的葫蘆科蔬菜遺傳育種團隊榮獲全國婦聯頒發的“巾幗文明崗”榮譽稱號。她是一面旗幟,帶領團隊成員腳踏實地、埋頭苦干、團結協作,以做好科研工作為己任,在黃瓜育種科研這一方天地里揮灑汗水,為所熱愛的育種事業奉獻著自己的全部力量。常年累月的操勞使顧老師的腰、腿受到了嚴重損害,患有腰椎間盤突出、重癥骨關節炎等,醫生強烈警告需臥床休息,可她放不下黃瓜事業,仍然打著護腰忍著疼痛堅持工作。團隊成員、第二完成人張圣平研究員,初為人父時因工作無暇照顧妻子與孩子,只能將妻兒送回老家。全身心投入工作,錯過陪伴孩子成長、忽略關懷年邁父母,使他時常對家人懷有愧疚。團隊成員、第三完成人苗晗副研究員,拋家舍業全身心投入工作,父親患有較為嚴重的心臟病,她作為家里的獨女壓力很大,但是她默默克服了各種困難,始終把工作放在第一位,從來沒有任何怨言。
黃瓜生育周期短,在一年之中播種茬口最多可以達到6次,遠遠高于部分蔬菜的2到3次。在夏季,溫室大棚里的溫度平均要比外面高8至10度,酷熱難耐,而顧興芳和她的同事們需要把試驗田里十幾畝地的黃瓜逐一地人工授粉、選種,觀察并記錄生長情況,經常需要穿梭于北京的4處黃瓜試驗田和農場。尤其每年“五一”“十一”長假,正是授粉旺季,團隊成員們積極主動加班,頂烈日、冒酷暑,盡職盡責地完成科研任務。