四、园艺植物育种的发展现状与趋势

中国是世界农业及栽培植物起源最早、栽培植物数量极大的独立起源中心,园艺植物育种有着悠久的历史和辉煌的过去。我们的祖先在长期改造自然的斗争中把众多的野生植物驯化成栽培类型,培育创造了丰富多彩的果树、蔬菜、花卉品种,为全世界所瞩目,对整个世界的园艺植物育种事业做出了巨大的贡献。如贾思勰,中国北魏时期的杰出农学家,在其所著的一部综合性农书《齐民要术》中,论述种子混杂的弊端,主张采取穗选,设置专门繁种地及选优、汰劣等措施;以及对无性繁殖的园艺植物采用有性和无性繁殖结合的方法进行实生选种,这部著作也是世界农学史上最早的专著之一。然而到了19世纪,当世界进入科学育种阶段,整个育种事业迅速发展时,中国正处于腐朽的封建统治和帝国主义的双重压迫之下,民不聊生,育种工作更是远远地落后于西方国家,长期处于停滞不前的状态。新中国成立以来,党和国家高度重视农业的发展,园艺植物育种事业才有了较大的发展。

(一)园艺植物育种发展现状

1.重视种质资源的研究与利用

近二三十年以来,育种界逐渐认识到种质资源是育种事业成就大小的关键,普遍开展了大规模的资源调查、征集,建立了不同规模的种质资源库。同时,各个国家纷纷建立了完善的种质资源保存体系,相关部门设置专门机构,负责各类作物种质资源的考察、收集、保存和评价工作,以及建立管理资料档案,更新繁殖、种苗检疫、分发、交换等制度和法规,并建立了畅通的渠道,使种质资源工作和园艺植物育种工作密切联系,充分和及时地满足育种的需要。据2011年统计资料,中国国家种质库已搜集资源总份数达到39万份,为育种工作打下了良好的基础。

2.广泛进行了栽培植物的引种工作

新中国成立以来,在资源调查、整理的基础上,广泛进行了国内不同地区间相互引种和国外引种工作,大大丰富了各地栽培植物的种类和品种,扩大了良种的栽培面积。南果北引、北菜南引、南菜北种等项目纷纷启动,并获得了较大的收益和成就。如四川榨菜引种到辽宁省,南方的莴笋、丝瓜、苦瓜等都在北方试种成功,尤其是苦瓜,在北方部分地区已成为了常见蔬菜。北方的大白菜、黄瓜良种在南方广泛栽培等,都是引种的结果。另外,南方的枇杷、木瓜等果树也开始在北方地区逐渐试种推广,获得了很好的经济效益。近年来,从国外引种的园艺植物种类日益增多,如苹果品种红富士、新乔纳金,葡萄鲜食品种巨峰、乍娜、布朗无核、红瑞宝、晚红等成为我国园艺生产中的主栽品种,而不常见的蔬菜、花、果也已经逐步走进消费者的家庭和餐桌,如果树中的马来西亚红毛丹、面包果、倒捻子、星苹果、腰果,蔬菜中的西芹、球茎茴香、石刁柏、锦葵菜、四棱豆、独行菜、黄秋葵等。

3.新品种选育成果显著

新中国成立以来,品种选育工作一直受到国家的重视,每年都积极支持扶助育种项目的开展。蔬菜方面自20世纪70年代以来培育了一大批优良的甘蓝、白菜、甜椒的雄性不育系及黄瓜的雌性系等,这些材料的育成,显著促进了杂交种品种的选育和杂种一代种子的大规模商品生产。而主要果树植物的品种已更换过2~4次,比较充分地发挥了品种在生产中的作用。据不完全统计,全国各地通过各种育种途径选育的园艺植物新品种数以千计,其中已育成20种蔬菜杂交种品种4000多个,推广面积达200万公顷以上,多数增产效应在20%~30%。引进的果树品种达几百个,其中葡萄主栽品种达20多个,在生产中得到了大面积推广。由此可见,我国已建立起学科齐全、配套完整、设施先进的强大品种选育和生产体系。

4.重视育种基础理论研究

品种选育工作的快速发展与育种基础理论水平的研究密不可分。近50多年来,育种学家对植物主要经济性状的遗传规律进行了研究,增加了育种工作的科学性和预见性,提高了育种效率。积极开展了多倍体诱变育种探索,以及辐射诱变育种、克服远缘杂交的障碍等现代育种技术的研究,并取得了可喜成就,如三倍体无籽西瓜。特别是在组织培养、细胞培养等方面,我国较早地通过花药培养获得了苹果、柑橘、葡萄、白菜、茄子、番茄、辣椒等园艺植物的单倍体,有的获得了后代;苹果、柑橘、葡萄,桃、马铃薯、大蒜的分生组织脱毒培养,苹果、葡萄、草莓、甘蓝、花椰菜、芥菜、石刁柏、百合、水仙等的离体快繁均获得成功。20世纪70年代后期以来,我国在同工酶及多种分子标记技术应用于研究园艺植物的分类、演化、遗传及品种、杂种亲缘及纯度鉴定方面取得了可喜的进展。通过转基因技术,获得的各种转基因园艺植物,包括苹果、柑橘、葡萄、胡桃、猕猴桃、竹、草莓、番木瓜、番茄、茄子、辣椒、甘蓝、白菜、黄瓜、石刁柏、花芋等,有些已进入大田试验。在提高园艺植物对病虫害、病毒病、除草剂的抗性,改进品质及贮藏保鲜性能等方面展现了诱人的前景。

5.蔬菜种子和果树、花卉苗木产业发展迅速

《中华人民共和国种子法》(以下简称《种子法》)已于2000年12月1日起施行,2004年8月进行了修订、2015年11月进行了两次修订,随着《种子法》的实施,我国种业已确立了开放的、公平竞争的市场机制,形成了全国统一开放的种苗市场,出现了国有种子公司、农业科研单位、大专院校、集体、个体等多种营销组织并存的种苗营销格局,种苗市场十分活跃。活跃的种苗营销市场促进了种苗产业集团的形成和壮大。国家农业部根据《种子法》的有关规定,分别公布了三个配套规章《主要农作物品种审定办法》、《农作物种子生产经营许可证管理办法》、《农作物种子标签和使用说明管理办法》。这是我国种苗产业管理制度的重大改革,是我国栽培植物育种及种苗生产经营近50年改革与完善的最大成就。《种子法》及其配套规章的颁布实施,规范了种苗选育者、经营者、管理者、使用者的行为,保障了他们的合法权益,进一步提高了种苗生产经营的市场性,因此必将推动种业各界转变运行机制,完善内部管理,提高服务质量;《种子法》及其配套规章的颁布实施,促进我国种苗产业向纯商业性质转变,按市场机制运作,步入产业化发展的快车道,形成了较为完善的品种选育与营销体系。

(二)园艺植物育种发展趋势

1.以市场需要确定育种目标

种苗产业向纯商业性质转变,按市场机制运作,因此脱离市场的育种目标是没有意义的。育种目标总的趋势是培育“优质、高产、高效”的品种,其他目标都是为此服务的。多年来,农民主要是通过单位面积产量来获得经济效益,因此园艺植物育种的主要目标是提高产量,但目前这种趋势逐渐减弱。消费者对园艺植物营养保健功能的需求越来越强,而且希望消除产品中的有害成分,植物育种者为了满足这种需求,越来越重视品质育种,注重产品的外观、整齐性、货架寿命等商品性状。培育抗病虫品种已经成了育种的重点,以降低农药用量,减少对生态环境的严重污染和残留。目前,随着经济的发展,市场的需求越来越多样化,因此育种目标也在不断地改变,但无论如何,只有那些适应市场需要的有预见性的品种才能得到真正的应用。

2.重视种质资源

育种家逐渐认识到种质资源是育种事业成就大小的关键,这也是衡量一个育种单位育种能力的重要指标,谁拥有的种质资源多,谁就会在激烈的市场竞争中赢得优势。而且随着生产的规模化,种质资源多样性正在不断减少,为此各个国家和许多育种者都非常重视种质资源调查、搜集工作,许多国家都建立了一定规模的种质资源库。发达国家已经建立起比较完善、规范化的资源工作体系,如美国农业部、日本农林水产省都设置专门机构,负责各类作物种质资源的考察、搜集、保存、评价工作,以及建立管理资料档案、种子种苗检疫、繁殖、分发、交换等制度,使种质资源工作和育种工作密切联系,充分和及时地满足育种的需要。

3.重视育种基础理论和技术的研究,加强多学科协作

要提高育种效率,必须加强和育种关系密切的应用基础学科的研究,只有育种者对他所从事育种的植物,特别是对目标性状的遗传、生理、生态、进化等方面的知识有深刻的了解,并且以这些知识为基础,采取切合实际的育种方法,才能提高育种效率。近年来,关于植物有关产量、品质、抗病性、株型、雄性不育等主要经济性状遗传研究方面的进展对提高育种效率起到了积极的推动作用。对新的育种途径和方法的研究如细胞工程、染色体工程、基因工程和分子辅助育种等都在积极探索,以现代化的仪器设备改进鉴定手段,提高育种效率。

对于解决复杂的育种任务,从种质资源的评价、筛选,杂种后代的鉴定、选择,品系、品种的比较鉴定等以育种工作为中心,需要组织育种、遗传、生理、生化、植保、土肥、栽培等不同学科的专业人员参加,统一分工、协同攻关来提高育种效率。

4.增加国家投入和鼓励企业投资育种

园艺植物育种是一个周期长、投入多、风险大,但对发展现代化农业举足轻重的事业,需要较多的经费投入。许多国家都在种子法中以法律形式明确规定对品种选育等工作拨专款予以推动和扶持。如日本实行以工业积累扶植农业的政策,虽然来自农业的财政收入仅占1%,但对农业的投入却占总预算的10%;通过各种渠道用于农业的投资高达农业总产值的150%。同时,大量的企业介入可以使园艺植物育种实现产业化,使新品种更快地走向市场,而企业也可以获得很好的经济效益。