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柿种质资源遗传育种、栽培和综合利用技术研究——中国林业科学研究院经济林研究开发中心柿属植物团队成果

2017-12-18

柿为木本粮食类经济林树种。我国的柿资源种类、种植面积和产量均居世界第一,但资源利用和生产效率相对低下。以甜柿为例,当前新建柿园99%的品种都是日本甜柿阳丰、次郎和富有等品种,这与我国柿原产国和种质资源大国的地位很不相称。中国林业科学研究院经济林研究开发中心(国家林业局泡桐研究开发中心)柿属植物团队在国家林业公益专项和“十二五”科技支撑计划的支持下,系统地在国内外开展了柿种野生资源和栽培品种的调查、收集和保存工作,基本摸清了柿主要分布国和地区的“家底”,发现了绝佳的柿育种和研究试验材料。同时,研究总结出一套标准化的可准确控制树形结构和产果量的柿精准栽培技术,开发出高档柿叶茶、柿叶天然VC浓缩粉等多种柿产品,大大提高了柿的高值化综合利用效益。  

一、柿种质资源收集和育种

种质资源是育种的物质基础,对其进行收集、保存和评价是十分重要的育种基础工作。现有研究单位收集到的柿种质资源有600余种,多为栽培品种。作为中国林业科学研究院经济林研究开发中心柿属植物创新团队的创建者,团队岗位专家傅建敏副研究员深知野生资源对育种工作的重要性,因此除栽培品种外,特别注重柿野生资源的调查和收集。

自2010年开始,傅建敏团队每年在11月份外出收集柿资源,先后走访了河南、河北、北京、山东、陕西、山西、甘肃、浙江、江苏、江西、湖南、湖北、云南、广西和福建等15个省市自治区的柿主要分布区和产区,甚至多次到日本和美国进行种质资源的调查和收集。经过多年的不懈努力,基本摸清了柿种质资源“家底”。在我国的江苏、湖南、浙江、江西、湖北、湖南、广西、云南和福建等地山区发现了柿野生资源,其中面积最大的苏州、桂林和罗田地区的野生居群有近100个个体。令人惊喜的是,这些居群均发现了完全雄株资源,推翻了之前关于柿完全雄株资源十分罕见的定论。傅建敏团队利用嫁接、实生育苗和DNA提取方式将收集到的700余份资源全部保存到中国林业科学研究院经济林研究开发中心实验基地和实验室。

目前,傅建敏团队已在中国林业科学研究院经济林研究开发中心原阳和孟州长期试验基地建成2个柿属植物种质资源圃,占地60余亩,成功实现异地保存资源700余份,其中栽培品种475份,野生资源165份,完全雄性资源60份。建成的柿属植物种质资源圃已在2016年被列入国家种质资源库,并为国家林木种质资源平台提供632份种质的详细图文资料,为多家研究单位、种植企业和果农提供了试验和生产材料。傅建敏团队关于柿野生资源的重要发现和研究集纳于《柿雄性种质资源图鉴》一书,该书的出版将对我国柿长期育种产生深远的影响。  

同时,傅建敏团队对收集保存的资源逐年进行评价,建立了表型性状、生长发育特性、经济性状、倍性和分子标记种质资源的完善评价体系;筛选无籽、易脱涩、口感佳、可溶性固形物含量高、单宁黄酮和VC含量高及抗逆性强等种质,构建了由300余份资源组成的核心种质库,为优良无性系的选择、控制授粉的父母本选择、分子辅助育种等育种技术研究打下良好基础。在此基础上,建立了叶用(高VC、高酚、高黄酮、)和果用(甜、涩柿的鲜食和加工)不同育种目标的育种群体,选育良种6个、新品种3个,包括鲜食、加工和观赏品种,为产业发展提供了有力支持。

二、柿高效栽培技术研究

由于传统栽培方法粗放,柿树基本处于自然半野生状态,导致树体高大,大小年明显,果实大小不均,难于采摘而浪费资源。傅建敏团队在国家948项目的支持下,通过引进、消化和吸收,研究总结出一套标准化的可准确控制树形结构和产果量的柿精准栽培技术,建立了Y字形棚架模式和轻基质盆栽模式的示范园,显著降低了采果高度和人力投入。好果率增加到80%以上,可溶性固形物高出对照1%2%,VC含量高出对照1%,售价高出同类柿果一倍以上。柿精准栽培技术获得众多果企和果农认可,同时盆栽模式也为进一步研究柿水肥需求规律、气候变化对生长结果的影响提供了很好的材料和环境。

三、柿综合利用技术研究

柿果色泽鲜艳、风味甘甜。除食用外,柿果、柿叶和柿蒂提取的单宁、黄酮、多酚和VC等成分广泛应用于饮品、药品、保健品、纺织品、化妆品、皮革等产品的生产。特别是单宁对金、铬、铀等贵金属、核放射性金属及水土壤污染类重金属具有强烈吸附作用,可用于重金属回收及水净化等产业。傅建敏团队对保存资源叶果成分的长期系统评价和利用研究获国家发明专利“一种高含量VC柿叶茶的制备方法(ZL201310437079.X )”和“一种富含天然维生素C的柿叶浓缩粉加工方法(ZL201310186874.6)”,现已开发出多种绿色柿产品,包括高档柿叶茶、柿叶天然VC浓缩粉、柿叶黄酮提取物、柿干、柿干粉、柿子醋、柿子酒、单宁提取物和柿蒂粉等食品饮品和保健品以及柿叶面膜、面霜、护手霜、柿叶皂、沐浴液、洗发液、牙膏等功能性洗化产品。

目前,我国柿品种类型很多,但符合产业需求的品种屈指可数,并且绝大部分是日本品种。傅建敏团队开展的研究工作不但及时挽救了濒危野生资源,而且对柿种起源、柿种遗传多样性研究和柿人工调控花性都打下了良好基础,对长期育种将产生深远的影响;所选育良种的示范推广和产业化应用将在精准扶贫、退耕还林等生态和经济建设中发挥重要作用。

专家简介

傅建敏,女,1966年生,副研究员,硕士生导师,中国林业科学研究院经济林研究开发中心柿属植物创新团队岗位专家,中国经济林协会理事。主要从事经济林树种的育种、栽培和综合利用技术研究。先后主持国家林业公益性行业科研专项、“十二五”科技支撑计划等课题6项。发表论文20余篇,SCI论文4篇;出版专著2部。2009年,在中国林业科学院经济林研究开发中心领导的大力支持下,开始组建柿属植物创新团队,通过近十年的努力,打造了一支充满活力的创新团队。团队现有成员6人,包括研究员1人、副研究员2人、助理研究员3人。团队主要研究方向为柿属植物种质资源、育种、栽培和加工利用。

主要成员简介

孙鹏,1984年生,博士,副研究员,中国林业科学院经济林研究开发中心柿属植物团队专家。主要从事柿属植物种质资源评价、重要经济性状的形成机理、品种选育和栽培技术研究。先后参加“十二五”科技支撑和948国际先进技术引进等项目;主持国家自然科学基金青年项目和林业科学院基金等项目。作为主要参与人,培育柿新品种3个、良种4个,制定林业行业标准1项,编写专著1部;发表论文31篇,其中以第一作者发表论文11篇(其中SCI论文3篇)。