核桃種質資源工作現狀與展望

張力思，陳新，徐麗，魏海蓉，劉慶忠

(山東省果樹研究所/山東省果樹生物技術育種重點實驗室，山東泰安 271000)

核桃種質資源工作現狀與展望

張力思，陳新，徐麗，魏海蓉，劉慶忠*

(山東省果樹研究所/山東省果樹生物技術育種重點實驗室，山東泰安 271000)

綜述了中國核桃種質資源的工作現狀，包括資源收集與保存、鑒定評價、規范與標準、共享利用等；根據目前核桃種質資源工作存在的問題提出今后工作的重點和方向。為核桃種質資源的遺傳育種、保護珍稀瀕危資源等提供參考。

核桃；種質資源；現狀；展望

全世界核桃屬(Juglans)植物約有23個種，分布廣，包括東亞、南歐、美國等，形態多樣。中國是核桃屬植物的起源和分布中心之一，種質資源豐富。原產中國的有5個種，即核桃(J.regiaL.)、野核桃(J.cathayensisDode)、核桃楸(J.mandshuricaMax.)、麻核桃(J.hopeiensisHu)和鐵核桃(J.sigillataDode)[1]。中國是世界上核桃栽培面積和產量最大的國家。

1 核桃種質資源的收集、保存

1.1資源圃的建立

中國核桃種質資源圃的建立和成長經歷了長期過程。1953～1957年，全國多個研究單位、大學和生產單位對種質資源進行了全國范圍的普查[2,3]。在此基礎上，許多研究機構收集、保存并建立了自己的資源圃[4]。1985年，農牧漁業部、國家科委發布文件《農(科)字第21號附件3“全國農作物品種資源科研工作協調方案” 》，明確了各單位種質工作的重點。1989年中國首批16個國家級資源圃通過農業部組織的專家驗收。其中包括在山東省果樹研究所建立的國家果樹種質泰安核桃、板栗資源圃，并列入國家“七五”重點科技計劃[2,3,5]。

1.2收集、保存

1996年，出版的《中國果樹志-核桃》記載了872份核桃品種(系)，包括79個優良栽培品種，623個優良單株、品系，164個實生農家品種，1個野生種和5個泡新雜種[1]。經過諸多科研人員和種質資源工作者幾十年的不懈努力，自中國24個省份收集、保存了415份中國核桃資源(表1)和15份國外引進資源(土萊爾、特哈馬、霍華德、契柯、愛米格、強特勒、彼特羅、哈特利、日地、維納、希爾、羅伯特、培尼、弗蘭克蒂、清香)。目前，核桃種質資源圃6hm2，每份資源保存3株。

表1 國家核桃種質資源圃收集、保存的415份核桃資源情況

2 鑒定評價

“七五”以來，在國家科技部和農業部項目的資助下，國家核桃資源圃對所保存的資源開展了鑒定評價工作，主要對386份資源進行了植物學、生物學特性及品質特性等主要農藝學性狀的鑒定評價[1]；對育種特性、抗病、抗凍害進行了初步的鑒定評價；篩選出了優異種質資源用于科研與生產[6-8]。

在這些核桃種質資源中，麻核桃是中國特異核桃資源，果個大，殼厚，殼紋理皺折多樣，適于雕刻、觀賞和收藏，在手中把玩滾動可以刺激穴位，有益身心健康，受到越來越多人的青睞。麻核桃的類型多，如獅子頭、虎頭、官帽、公子帽、雞心等。比較著名的品系有白獅子、水龍紋、南疆石、蘋果園、滿天星、磨盤(圖1)。藝核1號是中國第1個審定的麻核桃品種，來源于河北省太行山脈。

圖1 麻核桃優良品系

同時篩選出一組特色優異資源：紅核1號枝條、葉片和鮮果均為紅色，色澤鮮艷(圖2)。泰核1號、阿克蘇、中核短枝、溫185和魯果4號表現早熟、高產、大果、品質優；岱香品種(遼核1號×香玲)表現矮化、短枝，適宜密植栽培；香玲、新早豐屬早熟品種；青林樹姿直立、長勢旺，適用于防護林建設；元豐和清香表現突出的細菌性黑斑病抗性；魯果12號屬高抗寒品種[9]。這些優異資源被廣泛應用于生產，香玲已成為中國最普遍的栽培品種，多個品種已通過國家或省級審(認)定(表2)[10-28]。

近年來，分子標記技術如簡單重復序列(SSR)、簡單重復序列區間(ISSR)、擴增片段長度多態性(AFLP)等已廣泛應用于核桃資源分類及起源等的鑒定。李國田等[29]利用SSR技術從元豐、云新、泰山野生核桃、山西核桃4個種群61份資源中精確鑒定出遺傳多樣性和親緣關系。王紅霞、王滑等[30,31]用AFLP技術分析出131份核桃遺傳多樣性和親緣關系，用UPGMA技術把核桃分成8個群組。周貝貝等[32]用快速有效的親子關系鑒定方法對父本未知和親緣關系混亂的材料進行鑒定，通過SSR聚類分析表明，上宋-6和綠香是魯果2號的親本。馬慶國[33]通過f-AFLP建立了136份中國核桃資源指紋圖譜；75份資源有特異條帶，所有樣本都易區別出來。李國田等[34]采用ISSR標記技術，構建了16個核桃品種的分子身份證，為核桃品種鑒定和品種權保護提供了依據，也為核桃育種親本的選配和種質資源鑒定奠定了基礎。李偉波[35]采用SRAP標記方法找到了和重要經濟性狀相關的標記位點。徐麗等[36]對9份核桃種質資源的ITS序列進行比較分析，探討了核桃屬植物的遺傳變異情況及親緣關系。

圖2 泰山紅核桃

3 規范與標準

1980年以來，國際遺傳資源研究所(IGRIP，過去名稱是國際植物遺傳資源協會IBPGR)已確定一系列果樹評價體系，例如蘋果、桃、梨等，這是第1個國際性狀描述體系[37]。1990年，中國發布果樹遺傳資源描述符[38]，包括蘋果、梨、核桃等18種果樹。為各果樹提供了特殊、統一的描述符和評價標準。之后，陸續出版了《農作物種質資源收集技術規程》、《農作物種質資源整理技術規程》、《農作物種質資源保存技術規程》[39-41]。2005年，在科技部科技基礎平臺建設項目支持下，國家核桃資源圃制定了較為完善的核桃種質資源評價標準，出版了《核桃種質資源描述規范和數據標準》。在基本信息的基礎上，共制定了105個核桃種質資源描述符，包括47個必選項，48個可選項，10個條件項。內容包括基本信息、形態特性、生物學特性、品質特性、抗逆性、抗病蟲性及其他[42]。

《農業行業標準-農作物種質資源鑒定評價技術規范核桃NY/T 2330-2013》于2013年8月制定實施，將中國的核桃種質資源、尤其是優異核桃種質資源的評價納入法制化軌道[43]。

4 共享與利用

為提高資源利用效率、共享信息和材料，計算機技術和網絡系統已經用于果樹種質資源管理，包括果樹種質資源數據評價、優異果樹資源數據庫、果樹資源數據交換和計算機管理系統[44]。1990年，中國初步建成了國家農作物種質資源數據庫[45]。2000年，建立了中國作物種質資源信息共享網絡[46]。2003年，國家農作物種質資源平臺建設啟動，已基本建成。該平臺可以迅速及時地為育種和科研提供豐產、優質、抗主要病蟲害、抗逆的優良種質資源信息和實物[47]。

國際作物種質資源信息系統已經確定中國作物種質資源信息網(CGRIS)(http://icgr.caas.net.cn/)和多年生及無性繁殖作物遺傳資源信息網(http://www.ziyuanpu.net.cn/)的有效性。通過網絡，可以獲得每份核桃資源較詳細信息，包括：資源分類、生物學形態特性和用途、生長習性、特異性狀、多媒體圖譜、保存狀態、保存地點的聯系方式等34個基本數據信息。

目前，國家核桃資源圃對260份核桃資源進行了登記編目，對其性狀鑒定和評價數據進行了規范化處理，建立了核桃種質資源共享信息數據庫，這些種質資源已在中國作物遺傳資源信息系統中共享。

近年來，核桃資源圃已向中國農業大學、北京林業果樹科學研究院、鄭州果樹研究所、河南大學等高校和科研單位分發核桃種質資源材料，用于分子生物學研究、畢業論文研究及品種更新、改良等工作中。同時，抓好目前核桃產業快速發展的機遇，利用自身資源豐富、品種純正等優勢，與專業合作社等生產單位聯合進行產業化發展，經濟效益顯著。

5 近期工作展望

5.1加強資源收集、保存力度

與國外資源圃和國內其他作物資源圃相比，核桃種質資源的收集、保存數量還有一定差距。尤其要加強收集、保存珍稀和瀕臨滅絕的資源及其近緣種的工作，確定核心種質，將離體保存等新方法應用于資源保存工作中[48]。由于多種原因，核桃資源保存有同物異名、異物同名現象，今后的資源收集工作中，對入圃條件要嚴格管控和篩查。另外，有些優異的核桃資源保存于個別單位或育種者個人手中，期待能協調各方面的關系，實現國家資源的真正保護和共享[49]。

5.2加強資源鑒定評價的深度

核桃資源的鑒定評價工作量大，目前對圃存資源鑒定評價的內容多為植物學、生物學特性及農藝性狀等，抗逆性、抗病蟲性的鑒定評價工作以及分子生物學研究還很不足。近期工作的重心應傾向于精準化鑒定、評價和整合。

5.3種質創新與品種改良

目前，核桃的育種目標是：①育成抗晚霜的新品種；②育成抗細菌黑斑病的新品種；③以高品質鮮食核桃、果材兼用、用于行道樹為重點育種目標。基于這些目標，育種者利用圃存資源、利用各種育種手段及分子生物技術，開展各類育種工作；利用轉基因技術創造帶有某種優良基因的育種材料。以期對現在優異資源直接用于育種或生產推廣，選育新品種以促進中國核桃品種結構的優化[48]。

5.4共享平臺的完善和優化

制定高效的遺傳資源的管理系統和技術規程，使資源實現更加標準化整理和數字化表達；優化信息共享平臺布局，深化資源信息共享、實物共享；更加主動地上門服務、全方位服務、專業化服務，實現資源的價值，亦是實現資源工作者的價值。

通過科學分類、統一編目和描述規范，按照統一標準對資源進行數字化表達，建立種質資源的統一數據庫。運用網絡技術實現信息資源的共享，最終實現實物共享，這將是核桃種質資源共享平臺建設近期的主要內容和任務。

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S664.1

A

1002-2910(2017)06-0017-05

2017-02-17

科技部科技基礎平臺項目“國家核桃板栗種質資源平臺”(NICGR2016-048)；農業部保種項目“核桃、板栗種質資源繁殖更新、鑒定評價與利用”(2016NWB013)；泰安市良種工程“麻核桃種質資源引進與新品種選育”(2015TA-09)。

*

劉慶忠(1963-)，男，山東莒南人，研究員，主要從事果樹資源、生物技術育種工作。

張力思(1972-)，女，江蘇丹陽人，研究員，主要從事果樹資源育種工作。E-mail: sdipzls@163.com