油用向日葵种质资源的选育与应用

油用向日葵种质资源的选育与应用

1对结构资源利用、育种技术的探索向日葵来自美国，在明朝引入中国。然而，长期以来，它仅作为一种近似的蔬菜种植，以及水果和干果的味道。解放后,我国育种工作者从前苏联引入油用向日葵,才开始大面积发展向日葵生产。当时推广的品种都是常规品种,生长期较长,含油率较低,产量不稳定,因此,只是在一定范围内推广。1962-1965年,法国博士P.Leclercq首先在向日葵野生种和栽培种的一个杂交后代中选育出细胞质雄性不育系,后又找到了不育系的恢复系和保持系,从此使向日葵生产在世界范围内进入了杂种优势利用的阶段,杂交种逐渐取代了常规种。杂交种显著地提高了向日葵的产量和含油率及个体间的整齐度,从而促进了向日葵的发展,现已成为世界四大油料作物之一,并分布在40多个国家,其中种植面积较大的国家有俄罗斯、阿根廷、印度、中国、罗马尼亚、美国、西班牙等国。据报道,2003-2004年,世界向日葵籽产量为2591万t,年增长7.7%。1974年,我国从法国引入向日葵细胞质雄性不育系,随后吉林省向日葵研究所首先在国内育成了细胞质雄性不育系74102-4A,保持系74102-4B和恢复系矮113,实现了三系配套,填补了国内该项技术的空白,为我国向日葵的杂种优势利用于生产奠定了基础。在此基础上,辽宁、内蒙古、黑龙江等科研单位先后筛选出一批新的恢复系和保持系并应用于向日葵新品种改良上,这是全国第一次进行品种更新换代。这一阶段,向日葵品种改良以收集、筛选、选育种质资源为主,育种目标集中在产量上。1980年,我国第一批三系杂交种通过审定,如白葵杂1号、辽葵杂1号、内葵杂1号、沈葵杂1号等。我国第一批油用向日葵杂交种的特点是产量高,籽实含油率低,因此,提高含油率成为我国育种工作者的主要目标之一。到1981年,我国向日葵杂种优势利用又有了新的进展,品种改良的目的是在提高产量的基础上,进一步提高向日葵的籽实含油率。1987年我国第二批杂交种育成,有白葵杂2号、白葵杂3号、辽葵杂2号、沈葵杂2号、内葵杂2号、龙葵杂1号、晋葵杂1号、汾葵杂3号和4号、辽葵杂3号、吉葵杂1号。这批杂交种在产量和含油率方面均有了很大提高,但含油率还没有达到国际先进水平,品种的抗病性还需要进一步改良。1988年以后,由于资源的引进和与国际上向日葵研究先进国家的技术交流,使我国向日葵育种水平有了进一步提高。经过各育种单位攻关研究,相继育成了一批优质、高产、抗(耐)病的向日葵新品种,如龙葵杂3号、龙葵杂4号、白葵杂4号、白葵杂6号、陕葵杂1号、内葵杂3号、晋葵杂6、新葵杂4号、新葵杂6号等16个油用向日葵杂交种,这一批杂交种的产量和籽实含油率的水平接近了国际水平。向日葵品种的不断改良,使向日葵产区从东北迅速向西北发展。多年来,国内向日葵育种主要以油用向日葵为主,从事食用向日葵育种研究的机构不多。最早进行食用向日葵育种研究的单位有甘南县向日葵研究所、黑龙江农科院经济作物所和吉林省白城地区向日葵研究所。他们分别选育出了甘葵1号、甘葵2号、龙葵和白葵6号,但这些品种都是常规种,没有雄性不育杂交种。近几年,随着食用向日葵市场的扩大,许多向日葵育种单位也加大了对食用向日葵的育种力度,育种技术也有所改进。目前,国内也育成了一些杂交种,如新疆康地农业公司育成的新食葵1号、新食葵2号、新食葵3号、新食葵4号和内蒙古农科院育成的一批新品系,但这些杂交种还在试验示范阶段,没有在生产上得到推广应用。目前生产种植的食用向日葵品种几乎都是常规品种如三道眉,或从农家品种中分离、纯化出的常规品种如星火品种(为内蒙古巴彦淖尔地区纯化出的常规品种)、黑大个及硕葵(为德农种业赤峰分公司纯化出的常规品种)。所以,目前我国向日葵的生产用种是:油用向日葵以杂交种为主,食用向日葵以常规种为主。我国现有20多个省(市、自治区)种植向日葵,种植面积为119万hm2,列世界第四位;总产量为190万t(其中30%为油用向日葵),列世界第三位。我国向日葵主要分布在内蒙古、黑龙江、山西、新疆、吉林等省、区,其中以内蒙古种植面积最大。2对油气用葵的应用几十年来,我国广大向日葵育种工作者不断努力,先后育成了几十个向日葵新品种,为向日葵生产的发展做出了重要的贡献。尤其是近十年来,一些高产、高油、抗病性强、适应性广的向日葵新品种的选育,为其在国内大面积的种植发挥了巨大的作用。但是,由于我国向日葵育种工作起步较晚,资源缺乏,研究技术和研究手段相对落后,所育品种在含油率、品质和抗病性方面与先进国家相比还存在很大差距(表1)。表1所列品种是我国2000年以后审定的具有代表性的油用向日葵杂交种,国外引入的油用向日葵杂交种近几年在内蒙古种植面积较大的、有代表性的是澳大利亚、美国和法国的杂交种。从表1中看出,我国杂交种多为中早熟品种,生育期与国外杂交种相差18d,株高相差3cm,平均产量相差约50kg/667m2,籽实含油率相差约3%。在抗病性和适应性方面,国外杂交种表现突出,因此,美国的G101,澳大利亚的S31成为了内蒙古自治区油用向日葵的主栽品种。这就说明我国在向日葵品种改良中缺乏生育期大的资源材料。光能利用率低,主要体现在高产和高油两个主要指标上和国外存在差距。在抗病性育种方面,我国目前只将抗菌核病、锈病、叶斑病的品种选育列入了育种目标,并取得了一定成绩。而生产中危害向日葵的病害很多,除菌核病、锈病、叶斑病以外,还有霜霉病、黄萎病以及列当等。前苏联率先育出了抗霜霉病、列当的品种并在生产上推广应用,而我国没有抗霜霉病、列当的品种。在对野生资源的利用上,我国也远远落后于先进国家。向日葵的野生资源具有广泛的适应性和多种多样的遗传生理特性,尤其在抗病虫和抗不良环境条件方面更具有特殊的优越性,在种间杂交育种中是重要的种质资源。前苏联、保加利亚、法国、美国通过野生种与普通种杂交育成了对黄萎病、菌核病以及多种病害有良好抗性的杂交种。而我国在野生资源的利用上,近几年才有所重视,目前只是将菊芋用在了向日葵抗性育种中,许多育种单位开始加强对野生资源的收集、利用工作。3关于改进中国向日葵品种的一些建议3.1油气对葵的应用提高油用和食用向日葵的产量仍然是我们育种的主要目标。目前,生产上油用向日葵都已采用了杂交种,但是从上面的分析看出,我国油用向日葵杂交种的平均生育期与国外相差18d,这说明提高产量的空间很大。因此,我们应积极引进国外向日葵种质资源,形成早熟、中熟、晚熟不同熟期的杂交种。提高食用向日葵的重点应放在杂种优势的利用上,只有利用杂种优势,才能在提高产量上有大的突破。目前,我国食用向日葵杂种优势的利用取得了一定的进展,只要在千粒重和商品品质方面继续努力,一定会取得成功。3.2油用葵的脂肪酸组成改良方向我国油用向日葵品质改良主要从两方面着手,一是提高脂肪含量,就是通常所说得提高籽实含油率。因为提高籽实含油率对于油脂加工企业非常重要,每提高一个百分点,就会给油脂企业带来可观的利润,企业发展了,就会带动整个油用向日葵产业的发展。二是优化脂肪酸的组成。在油用向日葵脂肪酸中,棕榈酸约占5%以上,硬脂酸占3%以上,油酸占23%以上,亚油酸占65%以上。我国目前具有自主知识产权的油用向日葵杂交种都是亚油酸含量65%以上的类型。亚油酸含量高,抗氧化性就差。因此,人们对油脂的质量提出了新的要求,即培育抗氧化、高油酸的新品种。目前俄罗斯、美国、南斯拉夫、荷兰、澳大利亚、保加利亚等国向日葵品种油酸含量已提高到70%,育成的新品种具有很高的氧化稳定性。因此,调整油用向日葵脂肪酸构成比例也是我们今后重要的育种目标。我国应通过直接引入这种类型的种质资源材料,加快我国向日葵脂肪酸组成改良的步伐,实现跨越性发展。食用向日葵品质改良工作,重点是改良商品品质,如粒长、粒色、千粒重、出仁率和蛋白质含量5个方面。我国食用向日葵常规品种粒大、千粒重高,但出仁率低。国外引入的杂交种多为粒小、千粒重低,出仁率高。因此,我们应不断改良食用向日葵不育系和恢复系的各种性状,育成优良的食用向日葵不育系和恢复系,进而育成符合市场商品品质的优良食用向日葵杂交种。3.3制备含对种养物种,制备生物育种体系向日葵病害主要有菌核病、锈病、霜霉病、黄萎病、黑斑病、褐斑病、列当。以我国向日葵种植面积最大的内蒙古地区为例,近几年菌核病、锈病的危害较为严重,但目前还没有发现对菌核病免疫的资源,品种间只存在耐病性差异。国外多采用利用野生向日葵资源,通过栽培种和野生种的杂交,筛选耐病材料。另外也可通过生物技术,达到改良菌核病抗性的目的。对于其他向日葵主要病害,利用抗性资源,通过常规育种和生物技术相结合,是我们开展抗病育种,提高向日葵新品种抗病性的有效途径之一。当前,向日葵新品种改