新西兰苹果育种现状及启示

编者按：2017年2月19日～26日，青岛农业大学戴洪义教授、祝军教授参加了在新西兰奥克兰市举行的“第九届花青素国际学术研讨会”。利用这次参会机会，访问了新西兰植物与食品研究所（Plant and Food Research， PFR， New Zealand）的奥克兰总部和纳皮尔（Napier）分部（苹果研究为主），专门就苹果育种进行了考察学习。为借鉴新西兰苹果育种经验，推进我校相关学科建设与发展，现摘选报告有关内容，供大家交流、探讨。

一、考察总体情况

2月20日上午和21日上午，在纳皮尔分部，果树育种项目（Tree Fruit breeding）负责人Dr Vincent Bus研究员热情接待了我们，亲自给我们介绍情况，并安排我们分别与苹果资源课题组负责人Dr Richard Volz研究员探讨了苹果育种的资源收集与育种策略，参观了苹果资源课题组实验室；与苹果综合防控组课题组负责人Dr Daryl Rowan研究员探讨了苹果抗性育种的方法与途经，参观了苹果综合防控组课题组实验室；与苹果采后储运与市场研究课题组负责人Dr Jason Johston探讨了苹果育种的目标定位、评价指标和评价策略，参观了苹果采后储运与市场研究课题组实验室。2月24日下午，在奥克兰总部，Dr KUI Lin Wang（林葵）博士带领我们参观了转基因果树温室，介绍了红肉苹果转基因研究进展。

二、新西兰苹果生产概况

新西兰苹果生产60%集中在霍克斯湾（Hawkes Bay）。这里是一个大的冲积平原，土层约5米。土壤有机质含量3—5左右，有机碳1.5%。年降雨量约700毫米，多集中在冬季。地下水丰富，灌溉条件好。土壤pH值6—7。夏季气温多为14—22℃，偶尔17—28℃。冬季低温很少低于-3—4℃。

新西兰苹果总面积为9000公顷，其中800公顷为有机苹果园。有机果园的苹果产量约为普通果园的一半。因为，有机苹果的市场价格不足于弥补产量低所造成的收益损失，因此，有机苹果栽培正处于挣扎阶段，种植者只剩下一家大的经营公司。苹果主栽品种为嘎拉、布瑞本、粉红女士，我们在市场上还见到美丽（Beauty）。新西兰苹果总产量的90—95%用于出口，出口国家100个以上，以出口泰国最多，中国为第二。估计中国将来有可能成为第一。

新西兰过去苹果出口主要是针对母亲国—英国，以桔苹、金冠和青苹等酸味浓的品种为主。现在出口主要转向亚洲。由于出口目的地不同，消费者的喜爱也不同。因此，新西兰的苹果育种目标也发生了很大转变。现在的育种目标瞄准亚洲市场，为大果、红色、味甜和耐储（亚洲许多国家水果在自由市场上交易，要求水果在高温下货架寿命长）。

新西兰新建苹果园都采用矮化密植栽培，砧木为M9T337，多采用纺锤形整枝，最近也有采用Y形或单干双臂八结果枝形的。偶尔仍可见半矮化栽培的果园，砧木为MM106。

新西兰霍克斯湾因为夏秋昼夜温差大，利于苹果着色，夏季少雨，果面光洁，红色品种果实色泽鲜艳。但因积温不足，果实糖度偏低，尤其像富士之类的晚熟品种。

三、新西兰苹果育种

1、育种策略

新西兰植物与食品研究所保存苹果资源1100份，其中在纳皮尔保存约200份。

苹果育种分为两大部分，一是亲本育种，二是新品种育种。亲本育种要比新品种育种早10年。亲本育种利用野生、半野生和栽培的资源，进行有利基因聚合育种（Pyramiding selection），主要目标是抗性和品质。因为有些害虫可以用生物防治来控制，所以抗性主要目标是抗病性。亲本育种和新品种育种同时进行，育种家有分工。

2、育种程序

苹果新品种育种分三个阶段：杂种培育阶段、品比阶段和商业化前评价阶段。

杂种培育阶段：纳皮尔分部每年杂交组合数为10—20个，获得60000粒左右的种子，温室播种后，经抗病早期选择，剩下7500株杂种，其中5000株栽到田间，2500株栽到温室，均嫁接在M9T337矮化砧木上，两年结果。每年杂种分子标记筛选10000株左右，基因组分析2000株。基因组分析主要是针对黑星病（Vf，Vh2）和二型红肉性状，用叶片DNA进行简化基因组测序（Genotyping by sequencing）对杂种基因型进行分析。最终每年选出50—100个优系，供品比试验。

品比试验阶段：全国有6个试验果园。品比试验阶段选择1—2个或以上试验果园，每个优系每个果园20—25株，株行距为3×1.5米，砧木为M9T337，株高3米，采用篱壁式整枝结果墙整枝（Cordon or Espalier），最新树形为单干双臂八结果主枝式。

商业化前评价阶段：要有4—6个试验园的结果评价。对抗性、果实品质、储藏性、货架寿命、消费者是否喜欢等进行评价。果实评价前先进行分级（依大小、色泽、无损伤品质检测），然后进行冷藏、气调冷藏、1-MCP处理+冷藏试验，试验10—20周。检测9项品质指标，包括色差分析、气谱和液谱分析、电子鼻分析、淀粉图谱比对分析、虎皮病检测等。每品系每处理60个果实。最后一关是消费者评价。

3、红肉苹果育种

红肉苹果育种是新西兰苹果育种的一个重要方面。至今为止，尚未发表品种。原因是果实生食品质不符合要求。红肉苹果育种除了鲜食目标外，也有与柱型结合培育加工品种的目标。根据新西兰育种家的研究和经验，一型（Type I）红肉苹果，红肉，红叶，果肉色泽稳定，但品质差，果个小，但果个小可以通过与大果回交来增大。二型（Type II）红肉苹果，红肉，绿叶，生食品质好，但果肉色泽不稳定。位于第九染色体上的Myb10转录因子调控基因和第十六条染色体上的控制多酚合成的基因都对红肉色泽有影响（BMC，Genomics，2013，14:393）。奥克兰总部的林葵博士等成功地将R6和35S启动子转化到嘎拉苹果中，使嘎拉果肉呈现鲜红和紫红色。而将嘎拉Myb10敲除后，嘎拉果实表面也不呈现红色。依据新西兰的法律，转基因苹果是不允许食用的。

红肉苹果果实在冷藏过程中易褐变。果实晚采收时更严重。

4、苹果育种信息平台

新西兰苹果育种和猕猴桃育种都使用荷兰一家公司研发的植物育种电子信息平台（E-breeder），全国统一联网联网，所有育种单位（含公司）共用一个平台。所有杂交组合每个优系都有详细资料，包括照片。在现场，Dr Vincent Bus给我们演示了平台功能，在检索框内输入富士，平台马上显示全国所有与富士有关的杂交组合，更详细的资料可以进一步逐级调阅。

四、新西兰苹果病虫害防治

害虫主要防治对象为苹果蠹蛾、苹果绵蚜。病害主要防治对象为黑星病、火疫病和烂果病。普通苹果园年均使用杀菌剂18次，杀虫剂5次，有时二者兼顾。有机果园允许使用波尔多液和石硫合剂。休眠期使用波尔多液，生长季节不用。开花前可使用Cu(OH)2。石硫合剂在生长季节慎用，因为它破坏植物细胞而抑制光合作用。布瑞本不耐石硫合剂。

十年前，新西兰曾经爆发欧洲苹果腐烂病（European Canker）。青苹比嘎拉抗此病。栽培品种只能抗个别生理小种，无免疫品种。新西兰的植保专家建议我国要高度关注从欧洲引进的苹果苗木，防止成为此病的传染源。他们建议：发现此病及时处理；病孢子传播距离短（100米），苗圃要远离进口苗木苹果园；不能从进口苹果树上采接穗。

五、体会与建议

1、研究所的运行机制值得借鉴。新西兰植物与食品研究所现有研究人员900多人，在新西兰拥有14个分支机构。另外，该研究所在澳大利亚和美国设有业务机构。各分支机构有明确分工，合作紧密，不搞重复工作。部分优秀科研人员同时为奥克兰大学的教授，为学生授课，也可以作为奥克兰大学的导师招收博士研究生。全员实行定岗管理，岗位职责非常明确。比如，有一个岗位是专门负责为本单位发表的论文进行数据的统计分析和图表制作。根据政府要求，所有公职人员都集中到大办公室办公。科研人员和中高级管理人员上、下班不需要打卡，其他人员需要打卡。

2、苹果育种周期长，需要长期坚持，要一代又一代搞好接力，不能折腾。

3、苹果亲本育种更需要从资源收集与研究入手，从长计议，有条不紊地进行。这个策略我们要学习借鉴。

4、积极推进生物信息学与育种的结合，实施苹果基因组育种计划，加快步伐将基因组关联分析、分子标记早期选择、目的基因挖掘、基因编辑技术等应用到苹果育种实践中，提高育种效率。

5、我国苹果育种工作者（至少在体系内）应该建立一个“苹果育种信息平台”，实现苹果育种资源信息共享。

与果树育种负责人Dr Vincent Bus合影

祝军教授在第九次花青素国际研讨会上做报告

单干双臂八结果主枝整枝

Y型整枝

嘎拉苹果转基因（R6启动子、35S启动子）果实比较

嘎拉Myb10基因敲除效果对比