我国葡萄种质资源收集保存和研究利用进展

赵旗峰，黄丽萍，刘晓婷，王 敏，荀志丽，马小河

(山西农业大学果树研究所/果树种质创制和利用山西省重点实验室，山西 太原 030031)

葡萄属于葡萄科(Vitaceae)，葡萄属(Vitis L.)。大约有70多个种，主要分布于欧亚、北美和东亚3个起源中心[1][2]。欧亚种群原产地中海、黑海沿岸和高加索、中亚西亚一带，仅有1个欧亚种(V.vinifera)，包含野生亚种(SSP.silvestris Gmel.)以及由野生亚种进化而来的栽培亚种(SSP.sativa d.c.)2个亚种。目前世界各国栽培的葡萄绝大多数属于本种。东亚种群绝大多数原产于中国，近40个种和变种遍布于我国24个省、自治区、直辖市。北美种群原产北美大西洋沿岸至加拿大东部，近30个种。目前科研和生产上应用的主要有20多个种。我国是世界鲜食葡萄生产第一大国，也是葡萄属植物的重要原产地之一，种质资源丰富，栽培历史悠久，在资源调查、收集保存、鉴定评价和创新利用研究等方面取得了巨大成就。

1 资源调查和收集保存

我国野生葡萄资源丰富，栽培品种相对匮乏，为了摸清家底，加强野生资源保护，国家先后于1956-1957年、1979-1983年、2015-2020年3次组织开展了全国农作物种质资源普查与收集工作[3]，挽救了大批珍稀濒危的野生、地方种质资源。

在品种的引进方面，为了满足科研和生产上的需求，全国各研究单位、大学或企业先后以不同方式从世界多个国家引入各种品种。主要可分为4个时期：1956-1966年，以前苏联和东欧各国为主；1968-1978年，以美国、日本、东欧和西欧为主；1979-2000年，鲜食品种以日本、美国的为主，酿酒葡萄品种以法国、意大利为主；2000年以后仍然以美国、日本、欧洲为主[4]。在对内加强收集、对外引进的共同作用下，使我国葡萄种质资源更加丰富，各葡萄研究单位、大学、企业等共保存的葡萄种质资源达3 600余份。

我国葡萄种质资源保存方式以田间保存为主，主要保存于河南郑州国家葡萄种质资源圃、山西太谷国家葡萄种质资源圃、吉林左家山国家山葡萄种质资源圃等。各圃严格按照《国家作物种质资源管理办法和管理细则》和《农作物种质资源保存技术规程》进行管理，确保资源的安全保存和高效利用[4][5]。

2 国家葡萄种质资源圃建立

建立国家级的葡萄种质资源圃是我国实施葡萄种质资源保护、种质创新和共享利用的国家战略，对我国葡萄产业的快速发展意义非凡。1978-1985年，全国科学技术发展规划纲要把加强品种收集、鉴定、保存和利用的研究作为了重点研究项目[1][4]，1980年之后国家开始对果树种质资源圃进行了物资和资金的支持，1987年农业部制定了‘关于国家果树种质资源圃建设管理意见’，1989年郑州葡萄圃、太谷葡萄圃通过了农业部科技司组织的专家验收，正式挂牌为国家葡萄种质资源圃，均为综合型资源圃。1998年吉林左家山葡萄圃通过验收正式挂牌，成为保存原产东北的、珍贵的抗寒资源山葡萄的国家圃[4-6]。至此我国确定了3个国家葡萄种质资源圃。

3 资源的鉴定评价

3.1 鉴定评价技术越来越规范

种质资源鉴定评价是资源研究和高效利用的基础和关键。为了保障种质资源表型性状鉴定评价数据的统一和稳定，我国先后6次制定完善鉴定评价技术规程。1963年参照前苏联的相关资料，北京农业大学等单位制定了“葡萄品种观察记载项目、标准和方法(草案)”，对我国当时葡萄品种的研究起到重要的指导意义；1987年郑州果树所参考国际相关文件，制定了‘葡萄种质资源描述符’[4][6]；2006年出版了《葡萄种质资源描述规范和数据标准》[7]。最终确定了163个葡萄种质资源性状的描述规范和数据标准；2007年制定了《农作物种质资源鉴定技术规程-葡萄》；2011年制定了《优质葡萄种质资源鉴定技术规程》；2014年制定了《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南-葡萄》；2016年制定了《植物种质资源描述符》等农业行业标准；为进一步规范了种质资源的鉴定评价和统一标准。

3.2 表型农艺性状鉴定日趋全面

农艺性状是一个品种最直观的性状，对农艺性状的鉴定评价，可以为科研和生产提供最直接、最基础的理论支撑。杨鑫[8]等对342个葡萄品种的成熟叶片采用度量性状与非度量性状相结合的方法进行系统调查；王绍祖等[9]对1067份葡萄种质的果粒整齐度进行了田间调查；鲁雅楠等[10]将234份葡萄种质资源的果穗穗形细分为5种，这一研究丰富了葡萄品种资源评价内容；许瀛之等[11]对205份葡萄种质资源的花序特点进行了调查分析。王鹏等[12-13]对4个种群的600份葡萄种质资源的耐拉力和耐压力特性进行了鉴定评价,对其果柄耐拉力和果实耐压力按具体数值范围划分了不同的等级；张培安等[14]对820份葡萄种质材料，按不同类型、种(species)和用途的葡萄果形特点、不同果形单果质量的分布、以及质量与其纵径和横径的相关性、不同年代选育不同果形的数量等进行了分析；左倩倩等[15]对126个葡萄品种成熟期的果实性状以及74个品种果洞褐化情况进行分析；王旭旭等[16]对252个鲜食葡萄品种(111个欧美杂种,141个欧亚种)通过清水浸泡试验,了解比较了其裂果情况；谭伟等[17]对68个无核葡萄品种果穗和果粒的平均质量、果皮颜色果实可溶性固形物等重要品质性状进行了统计分析；马小河等[18]对114份鲜食有核葡萄品种的果实主要数量性状进行了分析研究，为葡萄种质资源果实性状的描述规范和数据标准化的建立提供了参考；刘鑫铭等[19]对562份栽培品种叶片性状进行了调查,分析了葡萄资源叶片表型性状的多样性。这些研究为我国的葡萄种质创新、优异种质资源的筛选以及栽培管理提供了参考依据。

3.3 葡萄抗性鉴定评价

葡萄的抗寒性和抗病性是我国葡萄生产上最主要的两个性状，在一定程度上影响着葡萄的栽培地域、栽培模式及果品的产量和质量等。因此对葡萄的抗寒性和抗病性进行评价是我国葡萄种质资源研究的重要内容。

贺普超等[20]对原产我国的10个野生种葡萄进行了抗寒性研究；张文娥等[21]利用隶属函数法综合评价了12个种45份葡萄属种质资源的抗寒性；结果均表明山葡萄的抗寒性最强。在分子水平上，刘镇东[22]对葡萄抗寒性进行了初步的QTL定位，张剑侠等[23]以83份葡萄种质及3个杂交组合的F1代122株为试材,进行了中国野生葡萄抗寒基因RAPD标记的研究，对葡萄抗寒育种早期进行分子标记辅助性选择；柴风梅[24]等通过研究葡萄抗寒性遗传规律,利用遗传图谱进行抗寒性QTL位点扫描并结合不同抗寒性葡萄的转录分析,挖掘了控制葡萄抗寒性的候选基因。

在抗病性方面，王跃进[25]、王国英[26]等对葡萄抗病性的方法进行了研究；李晓红[27-28]、刘新秀[29]、赵惠西[30]、赵雨[31]等对葡萄霜霉病进行了抗病性鉴定及评价；张颖[32]、李峰[33]、刘丽婷[34]、苏凯[35]等对葡萄白腐病进行了抗性调查、鉴定评价及机制研究。赵青等[36]对葡萄资源进行了根瘤蚜抗性差异的研究。这些研究为筛选出抗病性强的优良品种和优异种质资源直接用于生产或作为改良品种的原始材料具有十分重要的意义。

3.4 分子标记与重要性状基因型鉴定

通过SSR、ISSR、SRAP等分子标记技术的应用，极大的促进了亲缘关系[37]、指纹图谱构建[38]、品种鉴别[39-40]、核心种质资源构建[41-42]及遗传多样性[43-44]等方面研究工作，为我国葡萄起源研究、遗传图谱构建、杂交后代鉴定、种质资源保护、分子遗传育种、优异资源直接利用等多个研究领域提供了重要支撑。

分子标记技术的开发和应用同样促进了重要性状的基因定位研究及基因组关联分析。葡萄性状多为数量性状遗传，目前许多研究人员对葡萄果实质地[45]、香气[46]、种子[47]、颜色[48]及抗病性[49]、采后[50]等相关性状的基因进行了QTL定位及关联分析研究，使表型性状和基因型有机结合，极大地促进了葡萄资源的精准鉴定，同时为优异种质资源挖掘和加速育种进程提供了技术支撑。

4 葡萄种质创新与利用

我国从20世纪50年代就开始了鲜食葡萄品种的选育工作，利用现有的资源，各科研单位先后培育出了许多品质优异的新品种。中国农科院郑州果树研究所选育出‘郑艳无核’‘夏至红’等系列新品种；中科院植物研究所选育出‘京早晶’‘京秀’等系列新品种；山西农业大学果树研究所选育出‘早黑宝’‘无核翠宝’等系列新品种；北京林业果树研究所选育出‘爱神玫瑰’‘瑞都早红’等系列新品种；河北昌黎果树研究所选育出‘春光’‘蜜光’等系列新品种；沈阳农业大学选育出‘沈农硕丰’‘沈农香丰’等系列新品种；上海农科院园艺研究所选育出‘申宝’‘沪培’等系列品种；我国鲜食葡萄的选育取得了不凡的成绩。酿酒葡萄也先后选育出40余个品种。我国砧木品种的选育起步较晚，但也培育出一批适合我国栽种的砧木新品种。例如，上海市园艺研究所培育的‘华佳8号’，中国农科院郑州果树所选育的多抗品种‘抗砧3号’‘郑寒1号’等，以及西北农林科技大学选育的‘凌砧1号’等新品种。

5 存在的问题与展望

5.1 存在的问题

种质创新技术落后，新品种选育手段单一。选育仍然以常规杂交育种、营养系选种、芽变选种等传统方法为主，虽然胚挽救技术及其他生物技术育种手段也得到广泛应用，但与欧美、日本等发达地区相比仍存在较大的差距。在鉴定评价技术手段方面还仅限于主要表型性状的鉴定评价，重要性状的基因型水平挖掘深度不够。种质资源表型精准鉴定和全基因组水平基因型鉴定以及新基因发掘不够，难以满足品种选育对优特异新种质和新基因的需求，资源优势难以转化为经济优势。

5.2 展望

5.2.1 加大种质资源的收集

加强种质资源的收集，尤其是来源于国内本土的不同近缘野生种质资源，在最大程度上拓宽现有葡萄资源的遗传背景，为适应不同生态区的优良新品种选育提供材料基础。

5.2.2 加快种质创新技术研发

基于传统技术手段和葡萄生物学特性的育种技术创新。利用现代生物学技术，结合葡萄基因组平台，明确育种目标，开展多元化靶向育种，提高育种效率，加速育种进程。进一步加强葡萄胚挽救技术，并建立一套行之有效的培养技术体系。

5.2.3 加快推进种质资源的精准鉴定

加强种质资源鉴定评价技术研发，开展重要性状的基因型水平挖掘。开展多年、多点种质资源精准鉴定；开展全基因组水平基因型鉴定以及新基因发掘等工作；筛选优异种质资源，为新品种选育和生产上应用奠定坚实的基础。

5.2.4 提高葡萄种质资源的共享利用

系统开展资源整合，坚持“保用结合”，在种质资源安全保存的基础上，加强种质资源共享利用信息化平台建设，利用现代信息技术，鉴定评价、宣传和展示种质资源；促进产学研用联合，最大化的为科研、教学、生产服务，提高共享利用效率。