我国蔬菜种质资源研究进展与发展策略-推荐下载

农作物种质资源是农业生产和育种的物质基础，种质资源的研究水平不仅关系到资源
的利用效率、农作物育种和生产发展的水平，而且是衡量一个国家在全球“基因大战”中
的竞争力的重要指标。

为此，“七五”至今，国家将其作为关系国计民生的战略物质予以
高度重视，并投入巨资。

特别是“十五”以来，在国家基础性工作项目、国家自然科技资
源共享平台项目、国家科技攻关项目、农业部资源保护项目、省（市）自然科学基金项目
等的大力支持下，由中国农业科学院蔬菜花卉研究所主持，通过全国蔬菜科技工作者的协
作攻关，中国蔬菜种质资源的高效、低能耗保存和评价技术研究，遗传多样性鉴定和核心
种质研究，拥有自主知识产权的蔬菜种质创新、优异基因源挖掘和利用研究均有了显着进展。

1 我国蔬菜种质资源研究进展
1.1 蔬菜种质资源保护体系的建立及安全保存技术研究
1.1.1 蔬菜种质资源的收集和保存我国蔬菜种质资源考察、搜集工作始于上世纪五
十年代。

至2005年底，我国国家农作物种质资源库（圃）收集、保存各类蔬菜种质资源
35 580份，共214种。

国内资源约占资源总数的87%，来自全国除西藏以外的30个省或直
辖市（包括台湾），以湖北、四川、山东、河南、江苏、河北、广东居多。

国外资源占13%，分别引自俄罗斯、亚美尼亚、立陶宛、韩国、日本、朝鲜、泰国、越南、印度、澳大利亚、美国、波兰、希腊、英国、荷兰、法国、意大利、丹麦、德国、捷克、匈牙利、保加利亚、以色列、古巴、巴西、阿根廷、秘鲁、赞比亚、津巴布韦、肯尼亚等63个国家或地区（图1）。

在所有资源中，有性繁殖蔬菜种质资源132种（变种）、33280份（图2），水生蔬
菜12种、1538份（图3），无性繁殖和多年生蔬菜种质资源70种、776份（图4）。

“十五”期间，我国蔬菜种质资源收集、保存的突出特点为：加强了国外资源的引进，使国外资源的占有量由原来的不足5%提高到13%。

将无性繁殖蔬菜种质资源的收集、保存
提到了议事日程，使一批濒临消失的资源得到了保护。

至此，以国家农作物种质资源长期库、国家蔬菜种质资源中期库、国家西甜瓜种质资
源中期库、国家种质武汉水生蔬菜资源圃、无性繁殖蔬菜种质资源圃为支撑的国家蔬菜种
质资源安全保护体系已基本形成。

1.1.2 蔬菜种质资源的安全保存技术研究
①蔬菜种子超低含水量保存技术研究。

通过超干燥方法将13种主要蔬菜作物种子的含
水量降至5%以下，分别贮存在-18℃、4℃、常温和40℃4个温度条件下。

贮存3a后，不
经过任何老化处理，检测处理后的超低含水量种子的发芽率、发芽势、出苗率、生长量等
指标。

结果显示：-18℃、4℃、常温下贮存3a的各作物超干种子的生活力均无显着变化，40℃贮存的大部分超干种子的生活力有不同程度的下降，如辣椒种子完全丧失了生活力。

但韭菜种子在40℃下贮存，其生活力不但没有下降，反而有所升高，可能是热刺激造成的结果。

说明超干燥常温短期（至少3a）贮存作为一种蔬菜种质资源节能保存方法是可行的。

不同蔬菜作物常温下贮存，其最佳含水量水平不同，如大白菜（87－3）的最佳含水量在
2%－3%，黄瓜（中农5号）则在3.5%左右。

②无性繁殖蔬菜种质资源保存技术研究。

无性繁殖蔬菜种质资源安全保存的技术难度大。

“十五”期间研究了大蒜、生姜、百合种质资源的离体快繁技术，并在微型百合和微
型生姜的繁殖技术上取得了一定的突破。

研究了大蒜、百合和生姜种质的离体低温保存技术。

在2℃低温下，不经过继代，大蒜组培苗保存18个月，百合组培苗保存20个月，存
活率仍可保持在100%。

在20℃条件下，生姜组培苗可保存6个月不继代。

探讨了大蒜和百合种质资源的超低温保存技术，并获得了成功。

在大蒜的超低温保存中，一定长度的茎尖在0.7mol·L-1蔗糖的MS培养基上预培养5－7 d，室温下60%PVS2
预处理60min，再用PVS2在0℃下处理30min，无论是冻存2d还是30d，成活率均达到100%。

解冻后的茎尖已成功地再生成株，且未发生遗传变异。

百合茎尖在0.5 mol·L-1蔗糖的MS培养基上预培养1—2d，0℃下用100%PVS2脱水处理20min，投入液氮保存。

48 h
后取出，先在40℃水浴中化冻2 min，再在25℃水浴中化冻10min，经恢复培养，存活率
最高可达到52.6%。

初步建成的上述几种无性繁殖蔬菜种质资源离体保存技术体系已经用于实践，为无性
繁殖蔬菜种质资源的安全保存奠定了基础。

1.2 蔬菜种质资源的繁殖、更新技术体系的建立与应用
1.2.1 蔬菜种质资源的繁殖、更新技术研究种质资源的更新是世界各国种质资源库（圃）不得不面对且又具挑战性的一项任务。

保持更新种质的遗传稳定性和遗传完整性的
难度在于对特性各异的作物的适宜更新群体的确定、隔离措施和授粉方式的采纳、采种技
术的优化等。

①更新群体的选择。

对菜薹种质内不同大小群体的遗传多样性鉴定和比较，认为大于30株的群体能反映其种质的遗传特征。

为保证更新过程中群体内各单株之间能随机交配，确保更新后种质的遗传完整性，认为更新群体以60株左右为宜。

②十字花科蔬菜的更新方法研究。

以60株为适宜的繁种群体进行3种不同目数的防虫网（20目、40目、60目）、3种授粉方式（不授粉、人工授粉、熊蜂授粉和敞开授粉）的
田间试验。

结果表明，采用40目防虫网隔离、熊蜂授粉对十字花科蔬菜种质进行更新，不仅能提高种子产量和质量，而且能保证后代的表型纯度和遗传多样性，是较适宜的更新方法。

③菜豆采种技术研究。

以栽培密度、施氮量、施磷量、施钾量4个因子为研究对象，建立了以菜豆种子产量为目标函数的数学模型。

单因子对菜豆种子产量的影响均符合二次曲线关系，栽培密度、氮和钾对产量有极显著影响，而磷对产量影响相对较小，各因子对菜豆种子产量作用大小顺序为：栽培密度>氮>钾>磷。

栽培密度与氮、磷和钾的交互作用相对较大。

经计算机模拟分析，确定了每公顷菜豆种子产量2805.0kg以上的栽培因子优化组合方案：密度19.5万－21.3万株；氮：292.7－324.1 kg；磷：93.9－144.0kg，钾：93.9－144.0kg。

1.2.2 蔬菜种质资源更新制定了24种蔬菜的更新技术规程。

繁殖更新种质11608份。

完成了3万多个样品的种子活力检测，更新合格种质10 365份。

在更新过程中，对混杂严重的种质进行了去杂或单株采收分类处理；对每份种质的主要植物学和农业生物学性状进行了观测和核准，采集了每份更新种质的图片数据。

建立了更新数据库。

1.3 蔬菜种质资源的抗逆性、抗病虫性鉴定和品质评价
总计对18种蔬菜45 204份次种质资源进行了抗逆、抗病、抗虫鉴定和品质分析，获得了2596份优异种质，占鉴定总数的5.74%。

其中，抗病虫鉴定涉及14种蔬菜共33种病虫害，鉴定种质25 218份次，筛选出抗病虫种质1 981份。

对10种蔬菜17 730份种质进行品质分析，获得了402份优质种质，占鉴定总数的2.3%。

对4种蔬菜1 836份种质共6项抗逆性进行了鉴定，筛选出抗逆种质194份，占鉴定总数的10.6%。

上述抗逆、抗病、抗虫、优质种质的获得，为优异基因的挖掘和种质资源的创新利用奠定了基础。

1.4 种质资源的遗传多样性鉴定与核心种质研究
1.4.1 萝卜种质资源的遗传多样性鉴定和分类研究对来源于不同国家和地区的有代表性的56份萝卜种质资源的遗传多样性进行了RAPD和AFLP鉴定。

种质RAPD位点的平均期望杂合度为0.289，系统聚类分析将供试材料分为2大类、9组，主坐标分析将其分为3大类、4组。

所有AFLP位点的平均期望杂合度为0.362，显示出丰富的遗传多样性。

系统聚类分析将供试材料分为9组，主坐标分析将其分为7组。

两种鉴定方法的结果基本一致，地理分布远的种质归于不同的类群；形态相近的种质在分子分类上也较近。

两种分类方法
结果也较一致。

但主坐标分析能提供更丰富的信息，能更为直观和清楚地反映群体之间的关系。

1.4.2 胡萝卜种质资源的遗传多样性鉴定与核心神质研究通过对340份胡萝卜地方品种的4个数量性状和9个质量性状的评价，通过聚类分组，分别按10%、15%和20%的比例初步构建了胡萝卜3种核心种质。

通过对3种核心样品的13个性状的基本参数与总体资源比较，结果表明，尽管3种核心样品的β－胡萝卜素、干物质及VC含量的平均值均与总体资源存在显着差异，但核心样品的4个数量性状与总体资源符合度（表型保留比例）比较好；核心样品的9个质量性状表现型频率与总体无显着差异，符合度均达到了100%。

但随着取样比例的减少，核心样品的地域分布迅速减少，10%的核心样品分布省、市比总体资源减少了8个，而且其资源主要来源省、市所占比例由原来的50%降到了35%。

综合比较认为，15%－20%可作为小规模胡萝卜资源构建核心样品的适宜比例。

1.4.3 黄瓜种质资源的遗传多样性鉴定和核心种质研究利用90份代表性黄瓜种质的RAPD数据探讨了黄瓜核心种质的构建方法，初步认为25%是构建黄瓜核心种质较为理想的取样比例，最大遗传距离法是利用RAPD数据构建黄瓜核心种质较为合适的方法。

进一步的验证表明，按上述方法构建的核心种质能较好地代表初始群体，同时也不能忽视保留种质的作用。

采用形态、RAPD和AFLP标记对不同来源和特性的黄瓜种质的遗传多样性进行了系统评价和分类研究。

从形态和分子方面均证明中国黄瓜种质资源具有丰富的遗传多样性，北方地区黄瓜遗传多样性的演化和分布除受自然因素的影响外，受人文因素的影响较之南方更大。

西双版纳黄瓜（Cucumis sativus var.xishuangbannesis Qi et Yuan）与其它野生和栽培种质的距离较远，群体内遗传多样性较低，说明它是一类处在演化的较初级阶段的特殊群体。

印度野生黄瓜[C.sativus var.harclwickii（R.）Alef.]亦远离栽培种质，具有许多栽培种质没有的特性和基因位点。

这两类黄瓜种质在分类和育种材料遗传背景的拓展上均有重要的地位和价值。

外来栽培种质虽然遗传背景较窄，但是也有一些中国栽培种质没有的特性或基因，所以有必要加强黄瓜种质资源的收集和评价，进一步拓宽中国黄瓜种质资源基因库。

1.5 抗逆和抗病相关基因的挖掘
1.5.1 小白菜耐盐基因的差异表达研究对不同盐浓度诱导和盐诱导不同时间耐盐相关基因差异表达的研究，初步明确了耐盐相关基因的表达程序和特点，认为1.6%的NaCl 诱导48h比较适合小白菜耐盐相关基因的差异表达分析。

对耐盐性不同的2份小白菜种质
经1.6%的NaCl诱导48h后的mRNA差异显示分析，78对引物组合在2份种质中产生了101
条与盐诱导相关的差异带。

经反复PCR及Northern杂交鉴定出13条表达量高、易回收的
盐诱导差异片段。

通过克隆和测序，得到了7个差异片段的序列。

BLAST同源序列比对发现：cDNA片段38和68分别与油菜抗冻和萝卜抗旱的表达基因有90%和95%的同源性，显
示它们与植物中逆境胁迫下的抗性表达基因有关。

cDNA片段03与27的同源性高，且分别
与拟南芥中钙依赖型蛋白激酶的mRNA有85%和86%的同源性；cDNA片段73与拟南芥蛋白
激酶相关mRNA有90%同源性；cDNA片段79与拟南芥中参与防御反应负调控的保守MAPKK
激酶和促分裂原活化蛋白激酶的激酶之激酶（MAPKKK）的mRNA均有90%同源性；上述4个cDNA片段03、27、73、79可能与植物受到外界环境胁迫时参与信号传导途径的表达基因
有关。

cDNA片段85与人类基因组中肝细胞、结肠直肠细胞和非小细胞肺癌的抗癌基因99%同源。

耐盐品种盐诱导相关cDNA片段及序列的获得为挖掘和利用耐盐相关基因及深入认识植物的耐盐机理奠定了基础。

1.5.2 萝卜抗病基因同源序列的分离、测序和比较
以对TuMV具有不同抗性的60份萝卜种质为材料，根据已知抗病基因的保守序列设计
简并引物进行PCR扩增、分离、克隆和测序，分析抗病基因同源序列。

4对引物在60份种
质中共扩增出了20条多态性带。

聚类结果显示，大部分感病品种聚到了一起，表明感病品种的遗传背景相对较窄；抗病品种分布广泛，分别被聚到了各个不同的类群，说明抗病品
种的遗传背景较广。

4条多态性克隆DNA片断与已知的抗病基因或抗病基因的类似物有较
高的同源性。

为进一步挖掘和利用抗病基因奠定了基础。

1.6 蔬菜种质资源的创新与利用研究
1.6.1 种质创新取得突破性进展对大白菜、小白菜、甘蓝、萝卜、胡萝卜、西红柿、茄子、甜（辣）椒、黄瓜9种蔬菜作物和马铃薯、甘薯2种薯类作物种质资源创新研究，
获得了具有2个或2个以上优异性状聚合、综合经济性状优良，且至少有1个优异基因未
被或很少被育种家利用的蔬菜和薯类新种质19份，其中大白菜、小白菜、西红柿、甜（辣）椒、黄瓜和马铃薯各2份，甘薯3份，萝卜、甘蓝、茄子和胡萝卜各1份。

①利用野生资源的优异性状创造出加工品质性状优良和多种抗病性聚合的马铃薯新种质。

利用具有野生血缘的优良加工抗病品系S452和优良炸片加工品种Atlantic的优点创
造出马铃薯新种质中蔬9408-1，其炸片颜色为2.5级（美国快餐食品协会标准1-10级，
以1级为最优），相对密度（比重）为1.092，平均干物质含量为22.19%，产量比对照大
西洋增产13.65%；人工接种鉴定抗马铃薯X病毒，高抗马铃薯Y病毒；田间鉴定抗马铃薯
晚疫病。

将为改变我国马铃薯市场加工品种被国外品种独占的局面发挥作用。

②利用国内外优异种质的互补性创新出适合我国和国际市场的具有自主知识产权的优异蔬菜种质。

黄瓜新种质G5224结合了北京小刺、欧洲品种和美国品种的优点，表现全雌性，极早熟，耐低温，高抗角斑病、枯萎病，抗黑星病、白粉病和霜霉病，实现了具有不同血缘的抗病基因源的聚合。

辣椒新种质01-29聚合了国外种质和本土种质的长处，耐低温、弱光，抗早衰，连续结果性好。

适宜长季节栽培，中前期坐果率为57.8%，比国外引进对照品种Solanrio高118.0%。

果实长牛角形，果面光滑，果色浅绿，商品性好。

抗病毒病（田间病情指数10，室内TMV病情指数30.4、CMV病情指数23.7），中抗疫病。

甜椒新种质02-25植株生长势强，抗早衰，后期平均节间长度为8.7cm，比对照Solanrio长29.9%，低温、弱光下坐果率高，中早期坐果率达31.0%，比对照Solanrio高17.0%。

大果长灯笼形，商品性好，平均单果质量200 g以上，抗病毒病（田间病情指数14.8，室内TMV病情指数33.3、CMV病情指数22.6）。

这将弥补我国辣椒长季节栽培中缺乏自主知识产权品种的不足。

通过杂交分离系选和回交选择获得的具有国外引进种质抗根结线虫基因Mi和抗西红柿细菌性斑点病基因pto以及原有种质高抗ToMV、叶霉病和经济性状优良的高世代纯系01H-65-4，标志着我国西红柿抗根结线虫和细菌性斑点病育种取得突破性进展。

③以常规技术为主培育出一批抗病、优质、早熟、抗逆、特异等优异性状聚合的蔬菜和薯类新种质。

首次将来自大白菜PL—1的外源耐热基因导入小白菜优异种质中，选育出具有小白菜形态特征、耐热、移栽成活率高（比对照上海青高13.7%－17.5%）、高产（比对照上海青增产18.7%－21.1%）、粗纤维含量低、品质好、抗病毒病和霜霉病的新种质耐热605。

甘蓝新种质00301集早熟、优质、耐先期抽薹为一体，比目前生产上大面积推广种植的早熟春甘蓝品种8398的亲本早熟5－7d，比8398早熟7－10d。

比正常播种期提前43d 播种，田间抽薹率为0。

幼苗经4℃低温处理30d后，先期抽薹率为0，而对照小金黄和2000B6为19.0%左右；低温处理45 d后，抽薹率仅为2.4%，而对照则为81.0%－90.5%。

使我国春甘蓝耐抽薹育种上了一个新台阶。

1.6.2 技术创新应用效果明显
①原生质体融合和小孢子培养在茄子和胡萝卜中的应用取得成功。

胡萝卜原生质体融合有7个融合组合获得再生植株，1个融合组合实现了胡萝卜瓣化型雄性不育性的转育。

通过原生质体融合获得6个优良茄子品种与2个茄子远缘野生种的体细胞杂种植株，并将野生茄子（Solanum torvum）中的抗病基因转到普通茄子中。

应用茄子小孢子培养及再生
技术获得了茄子四倍体的小孢子再生二倍体植株。

②分子标记的开发及其在种质创新中的应用初见成效。

根据抗西红柿根结线虫基因Mi
和抗细菌性斑点病基因pto的序列设计相应的引物，进行PCR扩增，对不同的限制性内切
酶进行筛选，获得了相应的CAPs标记，这些标记被用于西红柿种质创新中相应基因的辅助筛选。

还初步筛选出了2个与马铃薯炸片颜色连锁的RAPD标记。

1.6.3 创新种质的综合效益明显利用创新的春季耐抽薹萝卜优异种质育成萝卜新品种天正春玉正在示范推广。

创新种质耐热605和江蔬热优已推广1333公顷，前景十分广阔。

新种质的利用和新品种的不断问世，将大大提高蔬菜和薯类作物的抗性、产量和品质，从
而提高产品的附加值，增加农民的收入；同时抗病、抗逆、优质新品种的应用，对减少农
药使用量、保护农业生态环境，调整农业生产结构，减少能源消耗和促进农业生产的持续
发展均具有重要意义。

1.7 蔬菜种质资源平台建设和种质资源的共享利用
完成了20种主要蔬菜作物种质资源描述规范和数据标准的制定。

在此基础上，完成16000份蔬菜资源的整理；向国家农作物种质资源数据库提供6000份蔬菜种质资源共性和
特性描述数据库及图像数据库；实现了部分资源的信息共享。

国家蔬菜种质资源中期库和
无性繁殖蔬菜种质资源圃，每年接待国内外参观访问者数百人次。

在满足种质资源更新和
研究用种需要之外，国家蔬菜种质资源中期库自初建以来，向国内外科研和生产单位分发
蔬菜种质资源377批次，涉及75种（变种）蔬菜、16591份次。

仅“十五”期间向资源协
作单位提供更新用种11 608份，向国内外118个研究和生产单位分发46种蔬菜种质资源154批次、5 806份（图5，6）。

使优异基因渗透到了全国育成的主要蔬菜新品种中，主
导着我国蔬菜产业的发展。

2 我国蔬菜种质资源研究面临的挑战与发展策略
随着现代农业的发展和基因组时代的来临，我国蔬菜种质资源研究与蔬菜生产和育种
的发展不相适应的矛盾越来越突出。

我国蔬菜种质资源丰富，但是大多是未经“加工”的
本土资源，由于研究水平较低，大多数达不到育种可利用的程度；具有自主知识产权和国
际竞争力的“骨干”基因或种质缺乏；育种材料遗传背景匮乏，栽培品种面对多变环境的
脆弱性越来越明显。

面对上述新的挑战，蔬菜种质资源研究工作尚存在一系列亟待解决的问题。

第一，需要对我国蔬菜种质资源的“家底”给予新的诠释：对现有收集、保存的种质
资源的系统整理不够，尤其是生物学混杂使得优异种质的遗传性状不稳定，这既不利于优异基因源的挖掘和种质的创新，也不利于种质资源的直接共享利用。

种质资源鉴定、评价不够，种质有效数据信息严重缺乏，不利于对种质资源全面和深入的认识，难以满足育种和生产对种质资源不断变化的、多方面的需要。

种质资源遗传多样性的系统评价和分类研究不够，尚不能全面了解蔬菜种质资源的“家底”。

第二，需要加强可共享遗传研究工具材料和优异种质的创制：由于缺乏可共享的各种遗传研究工具材料，我国相关基础研究重复，而且研究信息可交流性差。

第三，需要加大对国外种质资源收集的力度：随着农作物种质资源收集的全球化和各国对本土资源保护的加强，种质资源收集的时间和空间越来越少。

第四，需要有更多优异性状聚合的种质不断投放生产，以满足生产和市场日益增多的需求。

目前，未经“加工”的原始资源大多不能达到育种可利用的程度，加之种质创新不够，具有自主知识产权和国际竞争力的“骨干”基因或优异种质缺乏。

为了促进和提高我国蔬菜种质资源研究和共享利用的水平，进一步推动“十一五”蔬菜种质资源研究的深入和持续发展，基于我国蔬菜种质资源的研究现状，提出以下发展策略供商榷。

①从蔬菜种质资源基础性工作入手搭建种质资源共享平台。

以现有国家蔬菜种质资源保护体系为基础，重点开展蔬菜野生资源、稀特资源和国外资源的考察、收集，进一步拓宽现有基因库。

完善中期库配套设施建设，加强无性繁殖蔬菜种质资源圃的建设。

保障种质资源的安全性。

加强种质资源的规范化整理和鉴定评价，提高种质资源及其相关信息的有效性，建立完善的蔬菜种质资源信息和实物共享体系，促进资源的分发和交换。

②从遗传多样性的研究入手开展可共享基础研究材料的构建和优异基因源的挖掘。

研究有效的构建核心种质的策略与方法，整合分散在育种家手中的种质资源，构建主要蔬菜核心种质。

通过对核心种质的遗传多样性分析，全面掌握主要蔬菜种质资源的遗传背景，明确其遗传多样性的分布规律及特点。

基于核心种质，通过自交或小孢子培养，构建遗传多样性固定基础群体，解决因种质群体内杂合态或单株杂合态给种质资源的研究和利用带来的巨大困难。

构建可共享的各种遗传研究工具群体。

基于基因组学和功能基因组学技术开展原创性研究，从已有自然变异中发现新的抗病虫、抗逆境和优质的基因。

③加强蔬菜和薯类种质资源自主创新研究。

组成由资源研究者领衔，育种者参与的种质资源创新利用协作共享体系。

以常规技术为基础，综合利用远缘杂交、细胞工程、分子标记技术、转基因技术等，利用挖掘出的重要优异基因源，针对我国育种和生产中的重大
问题和需求，有重点地开展种质资源的创新研究。

创制优异性状突出或优异性状聚合的、可利用程度不同的中间种质或优异种质。

作者：李锡香沈镝王海平戚春章王素。