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依托技术创新 推动芒果产业发展——中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所芒果产业技术创新团队

2021-09-16

 

芒果被誉为“热带果王”,与柑橘、香蕉、葡萄、苹果并称世界五大水果。世界上有100余个国家和地区从事芒果的商业化种植,据联合国粮食及农业组织统计,我国是世界上仅次于印度、泰国的第三大芒果生产国,种植区域跨越海南、广东、广西、云南、四川、福建、贵州、西藏、台湾等9地区130多个市县,覆盖贫困人口300余万。芒果已成为我国热带亚热带山区实现乡村振兴的重要支柱产业。同时,也是我国同印度、泰国、澳大利亚、非洲等“一带一路”国家和地区交流和合作的重要产业纽带,是参与国际竞争和服务国家“一带一路”倡议举措的重要作物。
自20世纪80年代以来,中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所芒果产业技术创新团队一直致力于芒果种质资源收集、评价、创新利用以及高效栽培技术研究。历经30余年,搭建了广西田东国家芒果种质资源圃、儋州芒果种质资源圃、国家热带果树品种改良中心、海南省热带果树工程技术中心等多个国家、省部级科技平台,收集保存种质资源近1000份,审(认)定品种8个,研发产期调节技术、肥水高效利用技术等系列高效栽培技术,品种、技术累计示范推广5659万亩,获国家科技进步奖二等奖(2012年)、中华农业科技奖一等奖(2011年)等国家及省部级科技奖励23项,形成标准、技术规程20个,发表论文300余篇。
 
1 种质资源收集、评价及创新利用
芒果产业技术创新团队开展6省区的芒果资源考察,收集国内外种质资源1 140份,系统评价鉴定芒果种质资源680份,筛选优异种质125份,创制优异新种质50份,培育新品种8个。并构建芒果种质资源的收集、评价技术体系,建立种质资源数据库与共享网络平台。
1.1 开展6省区的芒果资源考察,查明国内芒果资源的地理分布和富集程度
联合开展了我国海南、广西、广东、云南、福建和四川金沙江干热谷等地区的资源考察,探明我国芒果种质资源的地理分布、富集程度,绘制7幅芒果种质资源的地理分布图,分析我国地理分布特征,查清已收集资源的本底总量,明确中国芒果种质资源地理分布与气候条件、种植历史、热量资源、地形条件、与境外的交往开放程度等密切相关。
1.2 收集国内外种质资源1 140份
定向收集涵盖原生和次生中心的53个国家(地区)种质1 140份,其中,野生半野生种质350份、品种资源412份、其他遗传材料378份,获得香蕉芒、四季芒等一批特异种质,丰富了我国芒果资源类型和数量。
1.3 创建种质资源的收集、整理和保存技术体系
建设完善芒果种质资源圃6个,编制《芒果种质资源收集技术规程》《芒果种质资源整理技术规程》《芒果种质资源保存技术规程》,创建由种质圃与种质资源收集、整理、保存技术相配套的芒果种质资源收集与保存技术体系,形成定期交流、自由交换、合作研究的共享机制。
1.4 构建芒果种质资源评价技术体系
统一芒果种质资源鉴定评价样本数、取样方法、计量单位、精度和允许误差等度量指标,优化评价技术指标44项;研制出版芒果质资源数据质量控制规范、描述规范和数据标准3项,其中,数据质量控制规范和数据标准的描述规范与国际生物多样性中心的规范相兼容,并有较大扩展和创新,形成《芒果种质资源描述规范》农业行业标准。
1.5 系统评价鉴定芒果种质资源680份,建立种质资源数据库与共享网络平台
对680份芒果种质资源的植物学性状、农艺性状、品质性状、抗逆性状、抗病虫性状、分子标记及细胞学性状进行系统评价,获得6.2万项宝贵数据;通过对形态学深入分析和比较,利用文字描述和图片展示了芒果种质资源的形态学遗传多样性;建立芒果种质资源数据库与种质资源信息平台(http://tcgris.catas.cn/),实现资源的充分共享利用。
1.6 筛选优异种质125份,其中42份直接用于生产,13个成为主栽品种
筛选出高产、优质、不同成熟期、不同用途、抗病的优异种质125份,在优异种质中,挑选出42份综合性状较优良种质,经区域性和生产性试种后,直接在生产中推广,其中,13份成为主栽品种,为芒果产业初期发展发挥关键性作用。
1.7 创制优异新种质50份,培育新品种8个
采取实生筛选、自然芽变筛选和杂交后代筛选等技术手段创制出芒果早结、早熟、晚熟、丰产、质优、抗病虫的优异种质50份;通过试种筛选、实生选种、自然芽变选种、杂交育种等技术,选育出热品4号、红玉、贵妃、金煌等新品种8个,并大面积推广。
 
2 研发系列高效栽培技术
研发产期调节技术、肥水高效利用技术等系列高效栽培技术,并进行示范推广。
2.1 探明海南芒果产期调节催花的机理
喷施不同浓度的乙烯利、硝酸钾、硝酸钾与细胞分裂素的混合物对芒果催花效果的研究表明,催花处理均能够提高叶片中玉米素核苷(ZR)的含量,提高ZR/ABA(脱落酸)的比值,启动了成花进程,最终导致叶片中C/N比的迅速上升;高浓度的乙烯利和硝酸钾处理使成花明显提前;各种处理均降低了两性花比率和大果的比率。
2.2 明确芒果胚胎败育的机理
产期调节催花后,胚珠周围的输导组织细胞断裂现象普遍。胚中玉米素(ZT)的下降、ABA的持续增加、(GA3+IAA+ZT)/ABA的比值小于其果肉中的多胺含量、(Spd+Spm)/Put和Spm/PAs的比值均小于胚胎发育正常果实,导致胚胎在关键的发育时期(坐果后2030 d)养分竞争力不强,胚乳细胞结构异常,原形成层没有出现,细胞不能持续的分裂和发育,引起胚胎败育。
2.3 从分子水平探明胚胎败育基因的差异表达
通过抑制性差减杂交(SSH)技术探讨芒果胚胎败育过程中的基因表达差异,利用“金煌”的正常胚胎和败育胚胎建立了两个cDNA文库,得到了1 572个表达的序列标签(ESTs),其中1 092个来自于正常胚胎,480个来自败育胚胎。在胚胎正常文库中,这些ESTs由783个非重复序列组成,其中包括147个重叠群(contigs)和636个单拷贝(singletons);在败育文库中有341个非重复序列,其中包括44个contigs和297个singletons。通过半定量PCR得到了不同类别的7个候选基因。其中,5个ESTs(MaAGA、MaSAS、MaAP2、MaERF和MaMADS)在败育胚胎中下调,MaMADS的表达水平下调明显。
2.4 提出扁圆形(平头形)为海南产期调节树的适宜树形
针对海南芒果树体开花不均和冲梢的现象进行了树体研究,明确海南产期调节芒果生产的适宜树形为扁圆形,该树形冲梢现象比较少,其开花株率、枝条开花率显著高于自然直立。
2.5 明确不同类型的树体、品种的多效唑安全使用剂量和施用时期
回缩更新或高接换冠后的台农1号、金煌多效唑安全用量为每米树冠直径12 g,红玉芒则为812 g;对于没有经过更新回缩的台农1号芒果盛产树,安全用量为每米树冠直径812 g。弱树用低剂量,中庸树用中量,盛旺树用高剂量,回缩更新后安全用量为每米树冠直径12 g。三亚地区土施多效唑适宜时间为67月份,昌江地区土施多效唑适宜时间为78月份,乐东和东方施用时间介于三亚和昌江之间。
2.6 提出抑梢调花技术
对于单纯的冲梢,采用人工摘除新梢或用200300 mg/kg乙烯利药液杀梢,然后再喷1.8%复硝酚钠(爱多收)5 000倍液+2%3%硝酸钾(或磷酸二氢钾)+1%硼砂混合药液催花,其成花率比对照提高58%以上;对于花带叶冲梢,在叶片尚未展开时,用果树专用脱嫩叶的药剂(如“脱小叶”)喷12次,脱掉花穗上的小叶,可起到壮花及提高坐果率的效果。
2.7 提出膨大剂(CPPU)、赤霉素(GA3)对产量、品质、果实转色的影响
GA3处理明显增加产量,且不同程度地改善果实品质;CPPU处理促进果实膨大的效果比GA3处理明显,且可食率和果实硬度显著高于对照,但产量增加不明显,具有疏果的作用,明显增加畸形果数量,浓度过高会导致果实风味变酸(食用品质变劣),混合处理对果实膨大的效果明显优于单一处理。但是CPPU和混合处理抑制了果皮花青素的合成,容易造成果实不转色。
2.8 研究养分循环规律及适宜施肥配方
提出平衡施肥适宜采样时间,查明海南芒果产区优质高产栽培的氮、磷、钾养分循环规律,总体规律为:Ca>N>K>Mg>P>Mn>Fe>Cu>Zn;确定区域性海南芒果生产的理想施肥配方,增施钾肥产量和经济效益比较理想;建立海南芒果测土配方施肥指标体系。
2.9 研究海南芒果主要病虫害,提出综合防控措施
查明海南芒果主要产区病虫害种类有23种(病害12种,虫害11种),摸清其发生规律并提出相应的防治措施。应用绿色防控方法研究发现:在芒果园利用黄、蓝色板对鳞翅目害虫有较好的胶粘效果;频振式杀虫灯诱杀横纹尾夜蛾、性信息素诱杀桔小实蝇,安装和悬挂的时间越长效果越好。
2.10 完善产期调节技术规范并示范推广
制定芒果产期调节技术相关标准3项,并集成、示范推广。先后在芒果栽培的主要市县建立示范基地5个,通过举办培训班、多媒体进行技术推广,有效提高了芒果产期调节技术水平。提高了产量、品质、商品果率,取得了良好的社会和经济效益。
 
3 结语
小芒果撬动大产业,芒果产业的发展在带动区域现代特色农业产业的发展、促进农民增收和加快区域经济发展方面发挥着越来越重要的作用。中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所芒果产业技术创新团队通过芒果种质资源收集、评价、创新利用以及高效栽培技术研究,加快推进芒果产业的可持续高效发展,谱写“热带果王”辉煌新篇。