綠豆育種及分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展

邢寶龍+殷麗麗

摘要 綠豆是醫(yī)食兩用的重要經(jīng)濟(jì)作物。對(duì)國(guó)內(nèi)外綠豆育種及遺傳研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，展望了今后綠豆育種和遺傳研究需要借鑒的方向和思路，充分挖掘綠豆種質(zhì)資源，加強(qiáng)綠豆遺傳學(xué)研究，為科研工作者在綠豆育種及遺傳研究中提供參考，以期提高國(guó)內(nèi)綠豆育種及遺傳研究水平。

關(guān)鍵詞 綠豆；育種；分子遺傳學(xué)；展望

中圖分類(lèi)號(hào) S522 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）10-0039-02

Abstract Vigna radiata L. is an important economic crop used in medical and food industry.Breeding methods on Vigna radiata L. and genetic research progress were described.New ways and thoughts for reference were in prospect in this paper，including exploring of Vigna radiata L. germplasm resources and strengthenning of the Vigna radiata L. genetic studies. It provided theoretical basis and technical support for Vigna radiata L. breeding and genetic research，in order to improve the level of domestic Vigna radiata L. breeding and genetic research.

Key words Vigna radiata L.；breeding；molecular genetics；prospect

綠豆（Vigna radiata L.）屬于豆科，別名青小豆，因其顏色青綠而得名。綠豆在中國(guó)主要產(chǎn)區(qū)集中在黃河、淮河流域的平原地區(qū)[1]，生產(chǎn)經(jīng)歷了高—低—高的發(fā)展歷程。綠豆?fàn)I養(yǎng)豐富，可藥食兼用，又是食品工業(yè)的重要原料，有“食中佳品，濟(jì)世長(zhǎng)谷”之稱(chēng)[2]。

1 綠豆育種研究進(jìn)展

1.1 綠豆種質(zhì)資源的收集與評(píng)價(jià)

種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新品種選育、遺傳研究及生理生化研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，全球收集和保存的綠豆種質(zhì)資源共有3萬(wàn)余份，世界上最大的收集和保存機(jī)構(gòu)為亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心亞洲區(qū)域中心[3]。1978年起，中國(guó)綠豆種質(zhì)資源的搜集、農(nóng)藝性狀鑒定和整理、保存被正式列入國(guó)家重點(diǎn)研究項(xiàng)目。由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源研究所組織各省、市、區(qū)的有關(guān)科研單位開(kāi)展了綠豆種質(zhì)資源的收集、鑒定、保存和利用，從20多個(gè)省（市、自治區(qū)）共收集綠豆資源6 000余份，完成了逾5 600份品種農(nóng)藝性狀的鑒定，并列入《中國(guó)食用豆類(lèi)品種資源目錄》[4-5]。種質(zhì)資源的收集是育種及資源深入研究的基礎(chǔ)。亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心亞洲區(qū)域中心對(duì)收集的綠豆種質(zhì)資源的進(jìn)行分析與鑒定后，篩選出一批抗蟲(chóng)、抗逆、農(nóng)藝性狀較好的優(yōu)質(zhì)資源[3]。中國(guó)對(duì)2 200余份資源進(jìn)行了抗病蟲(chóng)、抗逆性鑒定及品質(zhì)分析[6]，建立了資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，為綠豆品種選育時(shí)親本的選擇提供了參考[7-8]。

1.2 綠豆育種研究概況

綠豆新品種的選育主要采用系統(tǒng)選育、引種、雜交及誘變等常規(guī)方法。通過(guò)對(duì)地方綠豆品種資源的評(píng)價(jià)與鑒定，保留適合品種，并大面積推廣，這些鑒定的新品系有效地解決了當(dāng)?shù)鼐G豆育種及生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，如印度的抗病品系和高蛋白品系。引進(jìn)的品種可直接鑒定后進(jìn)行種植，如從AVRDC引進(jìn)的中綠1號(hào)、中綠2號(hào)等，對(duì)中國(guó)綠豆生產(chǎn)起到了極大的推動(dòng)作用；引種還可豐富雜交親本的遺傳基礎(chǔ)，提高品種的綜合品質(zhì)，許多育成的新品種都是由引進(jìn)品種和地方品種雜交而來(lái)，如韓國(guó)裂葉品種Samgang、小粒品種Soseon[9-10]，巴基斯坦高產(chǎn)品種Ramzan[11]，中國(guó)品種豫綠2號(hào)、豫綠4號(hào)、冀綠9239、冀綠2號(hào)、濰綠1號(hào)等品種[12-14]，這些育成的新品種已成為當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N。綠豆屬于自花授粉作物，人工雜交成功率較低，誘變育種是繼系統(tǒng)選育和雜交育種之后發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。1996年，中國(guó)學(xué)者對(duì)綠豆進(jìn)行了空間誘變研究，獲得了一批穩(wěn)定的綠豆變異品系[15]，科研人員利用γ射線(xiàn)誘變培育的晉綠豆2號(hào)適應(yīng)性廣且產(chǎn)量高[16]，Khan等[17]利用SA（疊氮化鈉）誘變出的綠豆生育期顯著縮短，后代群體產(chǎn)生了廣泛的變異。

2 綠豆分子遺傳學(xué)研究

2.1 綠豆分子標(biāo)記及遺傳圖譜的研究

分子標(biāo)記方面，由于前期綠豆分子遺傳學(xué)研究比較落后，RAPD、AFLP 等常用標(biāo)記方法應(yīng)用比較頻繁，但RAPD技術(shù)不穩(wěn)定，且RAPD和AFLP技術(shù)繁瑣且費(fèi)用昂貴。因此，隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)，基于PCR技術(shù)的標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多，如SSR分子標(biāo)記技術(shù)。Kumar等[18]利用錨定PCR技術(shù)開(kāi)發(fā)的SSR引物在綠豆基因組及綠豆近緣種中都能擴(kuò)增出特異性條帶，故這些開(kāi)發(fā)的引物也可用于親緣關(guān)系分析及近緣種間的比較作圖研究。孫 蕾等[19]為了找到與抗豆象基因連鎖的分子標(biāo)記，利用63個(gè)RAPD標(biāo)記和113個(gè)SSR/STS標(biāo)記分析群體，共找到了22個(gè)與抗性基因連鎖的分子標(biāo)記。綠豆遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建及目標(biāo)基因的定位將有效縮短育種周期，為基因精細(xì)定位、基因克隆及分子定向修飾育種等奠定基礎(chǔ)。如Lambrides等[20]利用抗豆象野生種ACC41及栽培種Berkern后代群體構(gòu)建了2個(gè)綠豆遺傳連鎖圖譜。

2.2 綠豆相關(guān)基因克隆研究進(jìn)展

目前，綠豆基因克隆及研究工作已起步，但對(duì)綠豆轉(zhuǎn)基因的研究還不成熟。繆建錕等[21]利用綠豆葉片擴(kuò)增出362 bp的綠豆防御素基因，對(duì)其進(jìn)行序列比對(duì)后將其構(gòu)建到植物表達(dá)載體中進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化分析。Chen等[22]分離了綠豆Hsc70的cDNA，并在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平檢查了其表達(dá)水平，該基因?qū)儆诮M成型表達(dá)基因，主要在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起作用。

3 展望

綠豆已成為我國(guó)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整及農(nóng)民脫貧致富的重要經(jīng)濟(jì)作物，國(guó)家已把綠豆列入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中，綠豆的育種研究也取得了顯著成效，但從近年來(lái)新品種選育情況來(lái)看，資源利用率還比較低，一些潛在的優(yōu)異資源還沒(méi)有被發(fā)掘出來(lái)。應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)綠豆種質(zhì)資源挖掘力度，繼續(xù)搜集和鑒定資源的遺傳多樣性，為綠豆育種提供特征明確的優(yōu)良種質(zhì)[23-24]。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 林汝法，柴巖，廖琴，等.中國(guó)小雜糧[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002：192-209.

[2] 鄭卓杰.中國(guó)食用豆類(lèi)學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1997：141-166.

[3] 王麗俠，程須珍，王素華.綠豆種質(zhì)資源、育種及遺傳研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（5）：1519-1527.

[4] 王麗俠，程須珍，王素華.綠豆種質(zhì)資源、育種及遺傳研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（5）：1519-1527.

[5] 曹廣才.黃土高原食用豆類(lèi)種植[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2016.

[6] 程須珍，王素華，田靜，等.綠豆優(yōu)異種質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999（增刊1）：36-39.

[7] 胡家蓬，王佩芝，程須珍.中國(guó)食用豆類(lèi)優(yōu)異資源[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998.

[8] 劉長(zhǎng)友，程須珍，王素華，等.用于綠豆種質(zhì)資源遺傳多樣性分析的SSR及STS引物的篩選[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2007，8（3）：298-302.

[9] LEE Y S，LEE J Y，KIM D K，et al.A new high-yielding mungbean cultivar，"Samgang" with lobed leaflet[J].Korean Journal of Breeding，2004，36（3）：183-184.

[10] KIM D K，LEE Y S，LEE J Y，et al.A new high-yielding mungbean cultivar，"Soseon" suitable for sprout with small seed[J].Korean Journal of Breeding，2004，36（5）：383-384.

[11] KHATTAK G S S，ASHRAF M，SAEED I，et al.A new high yielding mungbean（Vigna radiata（L.）Wilczek）variety "Ramzan"for the agro climatic conditions of NWFP[J].Pakistan Journal of Botany，2006，38（2）：301-310.

[12] 韓粉霞.特早熟優(yōu)質(zhì)抗病綠豆新品種豫綠4號(hào)[J].中國(guó)種業(yè)，2002（6）：50.

[13] 韓粉霞，李桂英，崔蘭芳.高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病綠豆新品種豫綠2號(hào)的選育[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（9）：6.

[14] 趙春霞，郭增志，馬建輝，等.綠豆新品種冀綠9239的選育[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，9（3）：96-98.

[15] 王斌，李金國(guó)，邱芳，等.綠豆空間誘變育種及其分子生物學(xué)分析[J].空間科學(xué)學(xué)報(bào)，1996（增刊1）：121-124.

[16] 晉綠豆2號(hào)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（1）：69.

[17] KHAN S，WANI M R，PARVEEN K.Quantitative variability in mungbean induced by chemical mutants[J].Legume Research，2006（29）：143-145.

[18] KUMAR S V，TAN S G，QUAH S C，et al.Isolation and characterization of seven tetranucleotide microsatellite loci in mungbean，Vigna radiata[J].Molecular Ecology Notes，2002（2）：293-295.

[19] 孫蕾，程須珍，王麗俠.綠豆抗豆象研究進(jìn)展[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2007，8（1）：113-118.

[20] LAMBRIDES C J，LAWN R J，GODWIN I D，et al.Two genetic linkage maps of mungbean using RFLP and RAPD markers[J].Australian Journal of Agricultural Research，2000（51）：415-425.

[21] 繆建錕，孫黎，彭曉明，等.綠豆防御素基因的克隆、序列分析和植物表達(dá)載體的構(gòu)建[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，24（1）：112-115.

[22] CHEN Y J，WU M F，YU Y H，et al.Developmental expression of three mungbean Hsc70s and substrate-binding specificity of the encoded proteins[J].Plant and Cell Physiology，2004，45：1603-1614.

[23] 王麗俠，程須珍，王素華.綠豆種質(zhì)資源、育種及遺傳研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（5）：1519-1527.

[24] 陳新，袁星星，陳華濤，等.綠豆研究最新進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展方向[J].金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（2）：59-68.