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中國蘋果品種選育70年

2025-09-15 00:00:00張玉剛
落葉果樹 2025年4期

中圖分類號:S661.1 文獻標(biāo)志碼:A文章編號:1002-2910(2025)04-0001-06

Abstract: The breeding of apple varieties in China began in the 195Os,and by 2025,a total of 794 varieties have been bred in 7O years.It is one of the main fruit tree varieties with a high market share of self-owned intellctual property rights. 7O year progress of apple variety breeding were reviewed, the characteristics of the bred varieties were summarized, including maturity period, fruit skin and flesh color, the uses and breeding methods of the varieties were analyzed, and the intellctual property protection (plant variety rights) and registration/approval status of the varieties were summarized, as well as the main units involved in variety breeding. Cultivating diversified utilization and labor-saving cultivation varieties is the direction of future apple breeding,and promoting the transformation of traditional breeding methods towards molecular breeding is also a future development trend.

Key words:apple; new varieties; breeding

蘋果是中國北方最重要的果樹之一,其面積和產(chǎn)量均居世界首位。至2022年,全國蘋果種植面積195.58萬 hm2 ,占水果種植總面積的 15% ;總產(chǎn)量為4757萬t,占水果總產(chǎn)量的 15.2%[1] 。中國的蘋果品種選育在近70年里,經(jīng)過多家育種單位的共同努力,取得了顯著成就,不僅新品種選育數(shù)量逐年增加,且優(yōu)良品系在初選和復(fù)選階段持續(xù)涌現(xiàn)。目前,蘋果已成為中國主要果樹中自主品種市場占有率最高的樹種之一,為推動中國蘋果產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和品種更新?lián)Q代提供了堅實支撐。筆者總結(jié)了中國近70年選育的蘋果品種,供育種者和生產(chǎn)者參考。

1蘋果品種選育70年進展概況

自20世紀(jì)50年代起,中國逐步開展蘋果雜交育種工作,到2004年全國蘋果育種協(xié)作組成立以來,中國蘋果育種工作在組織協(xié)同與技術(shù)推廣方面取得了顯著成效[2]。2007年國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的建立,進一步推動了育種工作的科學(xué)化與系統(tǒng)化發(fā)展,為全國蘋果品種選育提供了明確的分工與統(tǒng)籌規(guī)劃,從而顯著提升了育種效率[2]。

經(jīng)查閱《國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系國內(nèi)品種數(shù)據(jù)庫》《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種公告》及文獻發(fā)現(xiàn),自20世紀(jì)50年代以來中國共選育出794個蘋果品種。對不同年代培育的蘋果品種數(shù)量進行統(tǒng)計(圖1)。20世紀(jì)50~80年代,30年共育成品種118個,占總數(shù)的 14.86% 。此后,1981—2000年間育種數(shù)量緩慢增長,其中1981—1985年、1986—1990年、1991—1995和1996—2000年分別育成新品種15個、37個、37個和17個,占比分別為 1.89% 、 4.66% !4.66% 和 2.14% 。進入21世紀(jì)后,隨著育種技術(shù)的進步和產(chǎn)業(yè)需求的提升,蘋果新品種數(shù)量顯著增加。2001—2005年和2006—2010年分別育成24個和36個品種,占比分別為 3.02% 和 4.53% ;2011—2015年達到52個,占比 6.55% 。近10年(2016—2020年和2021—2025年),育種數(shù)量快速增長,分別達到164個(占比 20.65% )和294個(占比 37.03% )。

圖1近70年不同年代所培育的蘋果品種數(shù)量統(tǒng)計

從以上數(shù)據(jù)可看出,中國的蘋果育種歷程分為明顯的3個階段:第一階段(1950一1980年)為引種奠基期,以國外引種為主,自主選育的品種只有118個,其中,陜西省果樹研究所選育的秦冠蘋果,以其豐產(chǎn)特性成為當(dāng)時栽培面積最大的國產(chǎn)品種。第二階段(1981一2004年)為技術(shù)積累期,也是全國育種協(xié)作組成立之前時期,品種發(fā)展仍處于緩慢增長期,共選育了121個新品種,占比 15.24% 。該階段的代表品種有沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝系李懷玉老師以東光 × 富士組合選育的寒富蘋果,成為寒地推廣面積最大的大型蘋果品種。第三階段(2005一2025年)為品種爆發(fā)期,是全國育種協(xié)作組成立之后時期,在這20年間,共選育555個新品種,占比69.90% ,這與全國蘋果育種協(xié)作組以及國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的成立有關(guān),說明在全國范圍內(nèi)有組織的開展育種科研活動顯著提高育種效率。近10年間,中國自主選育的品種市場占比越來越大,如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹所閻振立研究員團隊選育的華碩、山東省果樹研究所李林光研究員團隊選育的魯麗等早熟品種、西北農(nóng)林科技大學(xué)馬鋒旺教授團隊選育的秦脆和趙政陽教授團隊選育的三瑞(瑞雪、瑞陽、瑞香紅)、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)張玉剛教授團隊選育的福星和福九紅、內(nèi)蒙古通遼市林業(yè)科學(xué)研究院選育的塞外紅小蘋果等品種推廣面積逐年增加。

270年選育品種的特性及用途

2.1選育品種的成熟期

根據(jù)中國70年選育的蘋果品種果實成熟期看,除砧木外,有明確標(biāo)注果實成熟期的品種有673個,其中,極早熟品種數(shù)量最少,僅6個,占比 0.89% 早熟和早中熟品種分別有78和74個,占比為11.59% 和 11.00% (表1)。中熟品種有135個,占比 20.06% 。中晚熟和晚熟品種數(shù)量基本相當(dāng),分別為193和187個,占比 28.68% 和 27.79% ,總體來看,中熟至晚熟期的品種占比高達 76.53% ,而極早熟和早熟品種相對稀少,因此,未來在育種目標(biāo)上,可適當(dāng)增加優(yōu)質(zhì)早熟及中熟品種的比例,以提早上市和錯峰營銷,拉長市場供應(yīng)期,減輕采摘相對集中的壓力。

表170年來選育的蘋果新品種果實成熟期

2.2選育品種的果皮果肉顏色

目前中國新培育的蘋果品種在果皮果肉顏色方面呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢,主要可分為以下5類:紅皮白肉型、黃皮白肉型、綠皮白肉型、綠皮紅肉型、紅皮紅肉型(表2)。大部分蘋果品種為紅皮白肉類型,近幾年黃色和綠色品種開始受到消費者青睞,一些商家用紅、黃、綠不同顏色品種搭配銷售,市場銷售反響良好。綠皮紅肉品種數(shù)量較少,如青島農(nóng)業(yè)大學(xué)戴洪義教授選育的黛紅蘋果屬于此類型。紅皮紅肉品種,因其富含花青苷等營養(yǎng)功能成分,被譽為功能性果品,受到越來越多消費者的關(guān)注,尤其是酸甜適口的紅肉蘋果,既可作為鮮食品種,同時也可以作為加工兼用品種,例如,青島農(nóng)業(yè)大學(xué)張玉剛教授團隊選育的紅丹和紅月,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)森教授選育的幸福美滿系列,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所選育的紅韻蘋果,都屬于紅皮紅肉類型。

表2部分育成蘋果品種的果皮果肉顏色

2.3 選育品種的用途

794個蘋果新品種中,有明確標(biāo)注其用途的有759個品種,以鮮食、加工、觀賞、砧木及授粉等用途進行統(tǒng)計,結(jié)果如表3。可作為鮮食品種的有668個,其中有60個品種既可作為鮮食品種,又可作為加工品種,如黛紅、紅丹、賽金、華脆等。加工品種共有84個。觀賞品種共有51個,其中有4個品種也可用作鮮食品種,2個品種兼觀賞、鮮食和加工于一體。砧木和授粉品種分別有22和12個。

表370年來選育的蘋果新品種的用途

綜合來看,鮮食品種占絕大多數(shù),這與中國蘋果消費結(jié)構(gòu)高度一致。鮮食蘋果消費量始終占總消費量的八成以上(2019年約 83.6% ),因此育種工作長期以來以提高鮮果品質(zhì)和產(chǎn)量為主。加工專用品種比例較低,只占 10.58% ,而歐美一些國家用于加工的品種占 30% 左右。早在2000年,中國農(nóng)業(yè)部規(guī)劃就指出,中國主栽品種“基本上都是鮮食品種,適于加工的品種很少”。目前,專門從事加工品種選育的單位較少,青島農(nóng)業(yè)大學(xué)戴洪義/張玉剛教授團隊選育了魯加1~6號系列加工品種,具有高酸、輕褐變的顯著特點;中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張新忠教授團隊選育出了中農(nóng)系列加工品種。觀賞型蘋果(如觀賞海棠等)全球品種已有千余種,但在統(tǒng)計中僅占6.42% 。這表明觀賞用途在中國不是主要的育種目標(biāo)。用于砧木和授粉等用途的品種更少,僅占

1.5%~3% 。但優(yōu)良砧木對于蘋果產(chǎn)業(yè)來說尤為重要,目前中國以國外引進的M9T337等矮化砧木為主,國內(nèi)從事砧木選育的單位主要有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所(現(xiàn)為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所)、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)等,分別選育出中砧3號等中砧系列、青砧1號等青砧系列、Y-2和Y-3、冀砧1號和冀砧2號等砧木品種,在生產(chǎn)已推廣應(yīng)用。

綜上所述,當(dāng)前蘋果新品種育種目標(biāo)以鮮食為主、兼顧加工和其他功能,逐漸呈現(xiàn)多元化趨勢。鮮食占比的絕對優(yōu)勢體現(xiàn)了市場和消費需求對育種方向的導(dǎo)向作用。隨著蘋果產(chǎn)業(yè)升級和消費多樣化,加工專用型和觀賞型新品種的選育力度正在逐漸加大,以滿足產(chǎn)業(yè)精深加工及生態(tài)觀光等需求。

370年選育品種的途徑方法

據(jù)統(tǒng)計,20世紀(jì)50年代以來中國選育的蘋果新品種中,有明確記載選育方法的有712個品種(圖2)。其中,雜交育種占據(jù)主導(dǎo)地位,共育成491個新品種,占比 68.96% ,表明通過選擇優(yōu)良親本進行雜交授粉,實現(xiàn)親本優(yōu)良性狀聚合重組的常規(guī)雜交育種是中國蘋果育種70年主要的途徑和方法。

其次是芽變選種育成152個品種,占比 21.35% 。通過篩選自然或誘導(dǎo)的芽突變,能夠在保留原有優(yōu)良性狀的基礎(chǔ)上快速獲得果色、果形等單一或少數(shù)性狀的變異類型。芽變選種對于中國富士系的品種改良起到了重要作用[3]。早在1994年,煙臺市果業(yè)科研推廣部門從普通富士中選育出了煙富1~5號,具有果實上色快、著色好、果形端正等優(yōu)點,其中煙富3號推廣面積最大[4]。山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、煙臺大山果業(yè)開發(fā)有限公司分別從長富2號選育出美樂和響富;煙臺現(xiàn)代果業(yè)科學(xué)研究院、蓬萊市果樹工作總站與蓬萊市元峰果業(yè)專業(yè)合作社合作、山東煙富農(nóng)業(yè)科技有限公司、煙臺青農(nóng)禾農(nóng)業(yè)科技有限公司分別從煙富3號中選育出煙富8號、元富紅、煙富10號和青元紅,煙臺大為農(nóng)業(yè)科技有限公司選育出眾成一號,煙臺南村果園科技有限公司選育出片紫弘,煙臺市果樹工作站從惠民短枝品種芽變中選育出著色更好的煙富6號,龍口市果樹研究所與山東農(nóng)業(yè)大學(xué)合作從長富2號選育出短枝片紅新品種龍富,還有其他單位也選出一批富士系芽變品種。

自然實生選種有63個品種( 8.85% ),盡管占比較小,但依托豐富的野生及地方種質(zhì)資源,為育種創(chuàng)新提供了廣泛的變異基礎(chǔ)。

輻射誘變育種法應(yīng)用最少,僅育成6個品種( 0.84% ),可能由于有益突變率低,且嵌合體不穩(wěn)定易丟失,且輻射劑量與突變方向的定量關(guān)系不明確,更多是依賴經(jīng)驗性重復(fù)試驗,該技術(shù)在蘋果育種中還需進一步的探索。西北農(nóng)林科技大學(xué)的馬鋒旺教授團隊還開展了遠緣雜交育種等。綜上所述,中國蘋果品種選育70年,育種技術(shù)以常規(guī)雜交育種和芽變選種為主,自然實生選種和誘變育種為輔,在分子育種方面才剛剛起步,還沒有新品種報道。

圖270年來蘋果新品種培育所用育種方法統(tǒng)計

470年選育品種獲得的國家植物新品種權(quán)和審定情況

經(jīng)查閱《國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系國內(nèi)品種數(shù)據(jù)庫》和《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種公告》等發(fā)現(xiàn)上,70年來,選育的新品種獲省級審定/備案的數(shù)量最多,為397個,占 50.00% ;獲得國家植物新品種權(quán)的有141個,占 17.76% ;國家非主要農(nóng)作物品種登記282個,占 35.52% 。有的品種既申報了國家植物新品種權(quán),同時也進行了品種登記或者省級備案。由上述數(shù)據(jù)可看出,獲得國家植物新品種權(quán)和國家非主要農(nóng)作物品種登記的較少,而省級審定和備案的較多,這是因為中國從1999年才開始正式成為國際植物新品種保護聯(lián)盟(UPOV)的第39個成員,同時開始受理國內(nèi)外植物新品種權(quán)申請,并頒發(fā)保護證書。中國非主要農(nóng)作物品種登記制度自2017年5月1日起才開始實施。總體來看,省級審定仍是新品種推廣的主要通道。隨著育種技術(shù)與品種創(chuàng)新能力的不斷提升,未來有望出現(xiàn)更多同時兼具省級審定與國家登記乃至品種權(quán)保護的高質(zhì)量蘋果新品種。

5參與70年品種選育的主要單位

據(jù)統(tǒng)計,70年間大約有120多個單位和個人參與蘋果品種選育工作(圖3),中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所以育成191個新品種位居首位,占比24.06% ;其他依次為:遼寧省果樹科學(xué)研究所46個( 5.79% )、山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院32個( 4.03% )、西北農(nóng)林科技大學(xué)28個( 3.53% )、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)26個( 3.27% )、河北省昌黎果樹研究所25個( 3.15% )、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所23個( 2.90% )、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)22個( 2.77% )、山東省果樹研究所21個( 2.64% )。選育品種10個以上的單位有:南京林業(yè)大學(xué)17個、青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院17個、吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所15個、煙臺現(xiàn)代果業(yè)發(fā)展有限公司12個、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所(現(xiàn)為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所)11個、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所11個、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)10個。其他單位如河北石家莊果樹研究所、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所、北京農(nóng)學(xué)院、商丘市農(nóng)林科學(xué)院、甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院林果花卉研究所、內(nèi)蒙古通遼市林業(yè)科學(xué)研究院等單位合計選育287個。從以上數(shù)據(jù)看出,國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的崗站及全國蘋果育種協(xié)助組承擔(dān)了主要的育種任務(wù)。除了高校與科研院所外,企業(yè)也參與了育種工作,科研院校與企業(yè)通過協(xié)同創(chuàng)新,正日益成為新品種選育的重要生力軍。

育成品種數(shù)量/個

?

圖370年育成蘋果新品種的主要培育單位

主:圖中山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,后期合并到山西農(nóng)業(yè)大學(xué),現(xiàn)在為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所。

6中國蘋果品種選育70年存在的主要問題

70年來,中國蘋果品種選育取得了一定成績,育成品種數(shù)量快速增長,但是總體上看,蘋果育種研究核心競爭力仍不足,達不到蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求,且主栽蘋果品種多引自國外。中國蘋果育種仍面臨以下關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

6.1選育品種數(shù)量多,轉(zhuǎn)化推廣的品種少

為保護育種者權(quán)益,果樹育種發(fā)達國家多利用

“俱樂部”的方式,通過植物新品種保護權(quán)的申請、新品種專營權(quán)的轉(zhuǎn)讓以及注冊經(jīng)營商標(biāo)等程序,完成蘋果新品種的商業(yè)化運作,有效維護了育種者的利益。70年間,中國共選育近800個新品種,但是,能夠轉(zhuǎn)化落地進行產(chǎn)業(yè)推廣的品種相比較少。

在早期的推廣中,中國自主品種秦冠和寒富推廣面積較大。近年來,中國在蘋果新品種推廣模式上也實現(xiàn)了一定突破,如繼青島農(nóng)業(yè)大學(xué)福麗首例蘋果品種權(quán)轉(zhuǎn)讓后,青島農(nóng)業(yè)大學(xué)的福星、福九紅、彩虹一號,山東省果樹研究所的魯麗,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的幸福美滿,青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的青砧1號,西北農(nóng)林科技大學(xué)秦脆和瑞香紅、煙臺農(nóng)業(yè)科學(xué)院的煙金蜜等都成功進行了轉(zhuǎn)讓。“瑞陽、瑞雪蘋果推廣聯(lián)盟”的成立,為其他果樹育種單位提供了很好的參考模式。另外,早熟品種華碩以及小型蘋果塞外紅等品種也得到了很好的推廣。

6.2分子育種技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用剛剛起步

與果樹育種發(fā)達國家相比,中國蘋果育種多以常規(guī)的雜交育種、芽變選種等為主,分子輔助育種技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用剛剛起步,針對重要自標(biāo)性狀基因的挖掘不夠,育種效率普遍較低,嚴重制約優(yōu)異蘋果新品種的選育進程。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)森教授團隊發(fā)明了“三選兩早一促”育種法,縮短育種年限5年[3]。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)張玉剛教授團隊創(chuàng)建了“蘋果六步法育種技術(shù)”,將育種周期縮短了3~5年。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)韓振海教授團隊發(fā)現(xiàn)蘋果砧木致矮核心基因MdARF3,開發(fā)了分子標(biāo)記DwTE,育成矮化砧木新品種中砧3號,發(fā)表世界蘋果砧木領(lǐng)域首篇《NatureGenetics》[5]。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所叢佩華研究員團隊也發(fā)現(xiàn)了蘋果轉(zhuǎn)座子RedTE可以作為紅肉蘋果選育的分子標(biāo)記[。西北農(nóng)林科技大學(xué)的張東教授團隊成功組裝了富士蘋果T2T級別基因組,開發(fā)了基于二倍體基因組的體細胞變異檢測流程,并構(gòu)建了74個富士芽變品種的高精度體細胞變異圖譜,為蘋果芽變品種選育和短枝型性狀遺傳改良提供了理論基礎(chǔ)[7],以上研究為中國今后開展蘋果分子設(shè)計育種奠定了基礎(chǔ)。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張新忠教授團隊通過挖掘蘋果優(yōu)質(zhì)抗病性狀的QTL,進行基因組輔助預(yù)測(Genomics-assisted prediction,GAP)[8-9],構(gòu)建了包含29個優(yōu)質(zhì)抗病性狀1841個QTL-based標(biāo)記的GenoBaits液相芯片AppleGAP v4.0 。利用AppleGAP芯片設(shè)計輔助設(shè)計雜交組合57個,優(yōu)良單株入選率由 0.04% 提高到 0.97% ;利用AppleGAP芯片篩選雜交后代5.7萬株,基本實現(xiàn)了2.5個月完成雜種初選,6~7年完成DUS測試。AppleGAP芯片和基因組輔助預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用在克服蘋果育種群體大、周期長、效率低的技術(shù)瓶頸方面取得了顯著的應(yīng)用效果,為未來開展分子育種提供了新的方法。

7小結(jié)

中國蘋果育種70年取得了顯著成效,但整體而言大而不強[10],依然任重道遠。今后在育種目標(biāo)上,要繼續(xù)拓展豐富的品種類型,選育多元化品種,尤其是多用途的加工品種、功能性特色紅肉品種、優(yōu)質(zhì)抗病免套袋省力化栽培以及宜機化管理品種,優(yōu)質(zhì)多抗矮化砧木等的選育。在育種方法上,推動傳統(tǒng)育種向分子育種方向轉(zhuǎn)變,通過芯片選擇及基因編輯等手段,實現(xiàn)更精準(zhǔn)的品種改良。在育種協(xié)作上,加大育種單位之間的協(xié)作,針對育種“卡脖子”關(guān)鍵問題,開展聯(lián)合攻關(guān),提供育種效率。

致謝:感謝中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張新忠教授提供了蘋果品種數(shù)據(jù)庫及其他相關(guān)資料。

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