中國(guó)油豆角種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究進(jìn)展

肖靖 管洪波 陳樹(shù)良 王喜山 鄂成林 石曉華

摘?要：

本文綜述了現(xiàn)階段我國(guó)油豆角種質(zhì)資源的分類(lèi)、遺傳多樣性、在我國(guó)種植情況與應(yīng)用等內(nèi)容，分析了我國(guó)油豆角研究的瓶頸，展望了今后油豆角種質(zhì)資源研究的發(fā)展趨勢(shì)，特別是在普通菜豆全基因組測(cè)序工作的完成、高密度遺傳圖譜的構(gòu)建的機(jī)遇中，要加強(qiáng)采用ISSR、SNP等分子手段以及高通量蛋白質(zhì)組學(xué)研究油豆角特異性育種工作。

關(guān)鍵詞：

油豆角;種質(zhì)資源;遺傳多樣性

中圖分類(lèi)號(hào)：S-1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191230012

油豆角是菜豆的一個(gè)特殊種類(lèi)，以黑龍江和吉林為主，分布在我國(guó)東北三省及廣東省[1，2]，是以食用嫩莢為主。因該類(lèi)蔬菜產(chǎn)品具有豆莢肉厚、纖維化少、燉炒易爛、風(fēng)味獨(dú)特、烹飪后口感軟嫩無(wú)柴的菜豆優(yōu)良特性，并且在煮熟時(shí)豆莢表面油汪汪而得名[3]。本文將對(duì)油豆角種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究成果予以綜述，并簡(jiǎn)要討論今后油豆角研究領(lǐng)域可能遇到的問(wèn)題及發(fā)展方向。

1?油豆角種質(zhì)資源

油豆角植株蔓生，豆莢扁條形，花冠色有紫色、紅色、黃色、白色，莢面平或稍突起，有或無(wú)光澤，嫩莢綠色，莢壁纖維極少，豆莢無(wú)縫線(xiàn)，煮食后豆莢軟面[4]。在黑龍江省688份菜豆資源中，符合油豆角標(biāo)準(zhǔn)的有191份，占總數(shù)的27.8%[5];在吉林省210份菜豆資源中，符合油豆角標(biāo)準(zhǔn)的有57份，占總數(shù)的27%。代表品種有小黑花油豆、尚志大油豆、大馬掌、榆樹(shù)油豆、紫花油豆、巨型油豆、江東寬、大紅袍、大紫袍、五常油豆、大油豆、黑油豆、白架油豆等[6-9]。隨著油豆角種質(zhì)資源不斷地傳入和引進(jìn)，從無(wú)到有逐步增加，現(xiàn)初具規(guī)模，經(jīng)過(guò)大量的收集和整理，目前已篩選出一批可以利用的油豆角資源材料，為這種優(yōu)質(zhì)的菜豆——油豆角的育種工作提供了基礎(chǔ)條件及強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)。

2?油豆角種質(zhì)資源的分類(lèi)

根據(jù)栽培方式和熟性，對(duì)油豆角資源進(jìn)行了初步分類(lèi)。

2.1?根據(jù)栽培方式分類(lèi)

2.1.1?適宜春季保護(hù)地栽培的資源材料

適宜春季保護(hù)地栽培的品種要選擇抗低溫、能夠忍受光照不足的品種，且分枝能力不能太強(qiáng)，龍油豆、紫花油豆、將軍油豆、一點(diǎn)紅、五常油豆等具有這些特性，適合春季保護(hù)地栽培。

2.1.2?適合秋季保護(hù)地栽培的資源材料

適宜秋季保護(hù)地栽培的品種要選擇植株生長(zhǎng)能力強(qiáng)、抗病性與抗逆性均優(yōu)的品種。一棵樹(shù)、龍油豆3號(hào)、榆樹(shù)油豆、五常油豆等植株有很強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì)，適于秋季保護(hù)地栽培。

2.1.3?適合露地栽培的資源材料

一粒王、龍油豆2號(hào)、龍眼油豆、家雀蛋、亮秋架油豆、大馬掌、壓破車(chē)等具有植株生長(zhǎng)勢(shì)旺盛、抗病性與抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，適于露地栽培。

2.2?根據(jù)成熟期分類(lèi)

2.2.1?早熟油豆角類(lèi)型

早熟油豆角的生育期在50d以下[8]， 花冠色以淺紫色為主，多數(shù)豆莢較短，植株的生長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較弱，分枝能力也較弱，品種的抗病性不強(qiáng)。主要代表品種有紫花油豆、龍眼油豆、小黑花油豆、一粒王、將軍油豆、黑珍珠油豆、花皮貓胡豆。

2.2.2?中熟油豆角類(lèi)型

中熟油豆角的生育期在50～60d，花冠色以紫色、紅色為主，豆莢長(zhǎng)15～18cm，寬2.0～2.5cm，植株的生長(zhǎng)勢(shì)較早熟品種強(qiáng)，但分枝能力較弱，品種的抗病性、抗逆性都比早熟品種稍強(qiáng)。主要代表品種有冠軍油豆、五常油豆、家雀蛋、大馬掌、九月油豆、三道眉[7]。

2.2.3?晚熟油豆角類(lèi)型

晚熟品種的生育期在60d以上，在不下霜的情況下均可采收，豆莢長(zhǎng)18cm以上，寬2.5～3.2cm，花冠色以白色為主，植株的生長(zhǎng)勢(shì)、抗病性、分枝能力均較強(qiáng)，抗病性也比早熟和中熟品種強(qiáng)[4]。主要代表品種有江東寬、一棵樹(shù)、榆樹(shù)油豆、花生米油豆、壓蹋架、紅家雀蛋、巨型油豆、三半斤。

3?油豆角種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究

遺傳多樣性是指地球上所有生物所攜帶的遺傳信息的總和。是生物多樣性的重要組成部分，一般所指的遺傳多樣性是指種內(nèi)的遺傳多樣性，即種內(nèi)個(gè)體之間或1個(gè)群體內(nèi)不同個(gè)體的遺傳變異總和。生態(tài)多樣性和物種多樣性在一定程度上都受遺傳多樣性的制約[10，11]。研究油豆角種質(zhì)資源遺傳多樣性可以讓育種研究者掌握油豆角種質(zhì)資源的由來(lái)、發(fā)展及傳播，而且能讓人們深入了解油豆角進(jìn)化的過(guò)程，為油豆角種質(zhì)資源的起源、進(jìn)化研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，達(dá)到為油豆角的遺傳育種提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的[9]。最近幾年，隨著分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的發(fā)展，遺傳多樣性的研究方法也在不斷完善和提高。質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀，如株高、分枝數(shù)、莢寬、花色、產(chǎn)量、抗病性等這些形態(tài)學(xué)指標(biāo)，較易測(cè)量與觀(guān)察，被廣大研究者所應(yīng)用，為研究遺傳變異奠定了基礎(chǔ)。園藝育種研究者在鑒定蔬菜種質(zhì)資源和育種父母本的篩選時(shí)一般都是憑借形態(tài)標(biāo)記[12]。張赤紅[13]等對(duì)油豆角的株高、莢長(zhǎng)等生長(zhǎng)習(xí)性做了研究，發(fā)現(xiàn)莢長(zhǎng)與莢寬、株高與單株粒數(shù)、莢長(zhǎng)與莢厚有很顯著的正相關(guān)性。因此應(yīng)該篩選出株高值、單株粒數(shù)值、單株莢數(shù)值均高的資源作父母本來(lái)提高油豆角的產(chǎn)量。而且，要想提高油豆角單株結(jié)莢的產(chǎn)量，就要在變異群體中著重對(duì)這些性狀的篩選。

DNA分子標(biāo)記技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的遺傳標(biāo)記技術(shù)，是在現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的形勢(shì)下才出現(xiàn)的新的技術(shù)。尤其是在分子育種時(shí)，為了從基因型上迅速精確地標(biāo)記出植物的遺傳組成，就可以使用DNA分子標(biāo)記技術(shù)。所以這種技術(shù)在油豆角的種質(zhì)資源創(chuàng)新與優(yōu)質(zhì)抗病育種的研究上被有效利用。張赤紅等[14]利用SSR引物對(duì)油豆角遺傳多樣性進(jìn)行分析，通過(guò)聚類(lèi)分析結(jié)果說(shuō)明國(guó)內(nèi)外油豆角的遺傳關(guān)系要比2者同野生菜豆的遺傳關(guān)系近。近年來(lái)，ISSR標(biāo)記也在菜豆研究中得以應(yīng)用[15]，楊晶等[16，17]使用ISSR標(biāo)記對(duì)吉林省36份菜豆品種進(jìn)行遺傳多樣性研究，篩選中3個(gè)特異性引物。馮國(guó)軍等[18]篩選出對(duì)枯萎病具有高抗性的材料1份，是以油豆角種質(zhì)資源材料的幼苗下胚軸為材料，利用雙孔注射法，對(duì)油豆角接種枯萎病菌而篩選出的。

4?存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)，由于自然生態(tài)環(huán)境被破壞和人們對(duì)油豆角需求單一化，東北地區(qū)現(xiàn)在主栽的油豆角品種只有幾個(gè)，油豆角的遺傳資源中有很多沒(méi)有被保存或保存很少。所以，應(yīng)研究出保護(hù)途徑和保護(hù)方法，從而能夠保留油豆角的重要遺傳資源，掌握其遺傳基礎(chǔ)，建立種質(zhì)資源間的遺傳關(guān)系，為遺傳育種奠定遺傳基礎(chǔ)。

目前，中國(guó)的油豆角種質(zhì)研究工作主要集中在形態(tài)學(xué)水平和分子水平遺傳多樣性研究方面，但由于油豆角SSR、SNP等新型分子標(biāo)記數(shù)量較少，限制了分子檢測(cè)、分子標(biāo)記輔助育種的進(jìn)一步開(kāi)展。近年來(lái)，蛋白質(zhì)組學(xué)也在油豆角遺傳多樣性[19]，干旱脅迫[20]，冷脅迫[21]等方面得以應(yīng)用。今后，在普通菜豆全基因組測(cè)序工作完成基礎(chǔ)上，構(gòu)建出油豆角的高密度遺傳圖譜以及應(yīng)用高通量蛋白質(zhì)組學(xué)的研究成為可能，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用油豆角特異性分子標(biāo)記來(lái)達(dá)到分子育種的目的。

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作者簡(jiǎn)介：

肖靖，女，副研究員，博士。研究方向：蔬菜栽培育種的研究;

管洪波，女，助理研究員。研究方向：園藝作物栽培育種;

石曉華，女，研究員。研究方向：菜豆的栽培與育種的研究。