甘薯已由单一的食用型向工业原料、食品加工及饲料等多用途方向转变,甘薯育种也随着其用途的改变而向多样性方向发展。
一、高淀粉工业用型品种的改良
随着甘薯综合利用的发展,甘薯作为工业原料用的比重日益增大,在国外,以高淀粉、高产为甘薯品种改良目标的主要国家有日本、韩国等,其中以日本尤为突出。自60年代以来,日本在高淀粉高产育种方面成就卓越,已先后育成了南丰、金干贯、农林38、农林 39、农林41、农林46等高淀粉品种,其中农林41和农林46的淀粉含量均高达27%以上。近年来,日本的高淀粉育种目标除高淀粉、高产外,还对淀粉品质提出了一定的要求,即要求淀粉颗粒大,不含β—淀粉酶,不易氧化变褐,直链淀粉含量低,并已育成了不含p—淀粉酶的高淀粉品种农林40、农林46 等;直链淀粉含量低于IO%的品种有 KyuLei、89376—12等。国际马铃薯研究中心 (CIP)也把选育高淀粉品种作为甘薯育种的主要目标之一,并育成了CIP—2、AB94078— 1、AB94001—8等高淀粉品种。 我国的高淀粉育种始于“六·五”期间,先后育成了苏曹2号、绵粉1号、遗306、冀薯2号、苏薯3号、皖薯3号等高淀粉品种,从而使我国的高淀粉育种上了一个新台阶。
二、高胡萝卜素型品种的改良
甘薯富含多种营养成分,特别是橘红肉型品种的胡萝卜素含量通常超过一般的水果和蔬菜,而胡萝卜素是维生素A的前体,具有多种保健功效。胡萝卜素含量的高低是食用甘薯营养品质的一个主要指标,美国在较早的育种计划中就把提高胡萝卜素含量作为一个重要的目标,并取得了很大的成效,育成了一批胡萝卜素含量在10mg/100g以上的品种,如Cen— lennial、Virginan、Allgold、Gem等。
日本在80年代以来,由于受优质低价进口玉米淀粉的冲击。甘薯用作淀粉原料的比例逐年下降,同时由于食品加工业的发展,对高胡萝卜素品种的选育也日趋重视c他们利用从美国引进的高胡萝卜素品种Centennial等为亲本,先后育成了农林37(12mg/100g)、农林 49(13.2mg/100g、农林51(13.9mg/100g)等高胡萝卜素品种。亚洲蔬菜研究发展中心(AVR— DC)育成的胡萝卜素含量在10mg/100g以上的甘薯品种有AIS35—2、C1591—51等。
我国台湾省在高胡萝卜素型品种的改良方面也卓有成效。在70年代前,台湾省食用型甘薯的胡萝卜素含量均较低,大部分品种的胡萝卜素含量为3—6mg/100g。70年代以后,他们利用从美国引进的高胡萝卜素品种Cen— tennial为主要亲本,采用杂交育种的方法,先后育成了台农63、台农64、台农66、台农69 等高胡萝卜素甘薯品种,这些品种的胡萝卜素含量均在10mg/100g以上。 我国的高胡萝卜素甘薯品种的改良起步较迟,直到“九·五”才提出食用型亲本材料的胡萝卜素含量为10mg/100g。目前我国有关的 育种单位虽然已创新出了一批胡萝卜含量较高的品系,但在生产上应用的优质食用型品种的胡萝卜素含量都还没有超过8mg/100g,其中含量最高的是由福建省龙岩市农科所育成的岩薯5号,其胡萝卜素含量为7.7mg/100g。随着我国人民生活水平的提高,甘薯作为副食和休闲食品的用途日趋广泛,选育色泽鲜艳的高胡萝卜素品种将是我国食用及食品加工用型甘薯育种的一项重要内容。
三、紫心甘薯品种的改良
随着人们生活质量的提高,天然色素则深受人们的青睐。紫心甘薯品种富含花青素,而甘薯花青素具有很强的抗氧化性和一些独特的保健功效,尤为人们所注目。日本在80年代就开始注意紫心甘薯品种的筛选和改良工作.首先在甘薯资源中筛选出了花青素含量相对较高的紫心品种山川紫,尔后又对该品种进行了改良,并于1995年育成了产量和花青素含量均是山川紫两倍的紫心甘薯品种Ayamumsaki,近年又育成了花青素含量更高的一些新品系,从而为紫心首薯品种的商业利用提供了重要原料。韩国也于1998年育成了适合食品加工用的紫心甘薯品种Zamie我国紫心甘薯品种的筛选和改良工作起步较迟。目前有的育种单位已开始重视紫心甘薯品种的改良,并已育成了一些优良的品系,但尚无品种育成,这类品种的改良工作还有待进一步加强。
四、甘薯的抗病虫育种
日本在抗根结线虫病和黑斑病方面取得了很大的进展,近期育成的高抗根结线虫病的农林系统品种有农林37、农林40、农林49等;抗黑斑病的品种有农林39等。我国在抗病育种方面也取得了可喜的成绩,先后育成了一批优良的高抗型品种在生产上应用,从而使这些病害得到了很好的控制,如高抗根腐病的品种有徐薯18、苏薯2号、苏薯3号等;高抗根结线虫病的品种有鲁薯6号、青农12等;高抗茎线虫病的品种有苏薯4号、鲁薯3号等;高抗黑斑病的品种有鲁薯7号、豫薯4号等;高抗薯瘟病的品种有湘薯75—55、闽抗329等。 甘薯病毒病是世界各地都有发生的病害,目前国际上报道的甘薯病毒和类病毒有14 种,其中最为严重的且普遍发生的是甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)。由于人工接种植物及鉴定工作的困难,除内栓病毒外,其他种类病毒的抗性育种几乎没有什么报道。至今国内外尚无高抗病毒病的优良甘薯品种在生产上应用。 甘薯蚁蟓是热带和亚热带地区甘薯生产上的一种毁灭性害虫,通常使甘薯减产20%~ 50%,是甘薯生产的主要限制因子。世界各国及一些国际研究机构对甘薯资源的筛选表明,甘薯中还没有发现有效的抗源.从而使甘薯抗蚁蟓育种进展缓慢,虽然各国都育成了一些较抗型品种,但抗性很不稳定,在虫口密度较大的地方其抗性易丧失。因此至今仍没有培育出一个能在生产上应用的高抗型品种。
五、甘薯近缘野生种在甘薯育种上的利用
甘薯近缘野生种是开拓甘薯育种新的抗病、优质、抗逆等基因的重要来源之一。日本在50年代初就开展了甘薯近缘野生种的研究和利用,并在70年代利用甘薯近缘野生种六倍体三浅裂野牵牛(I.trifida)育成了高淀粉种间杂种新品种“南丰”。江苏农业科学院粮作所于 l977年开始对甘薯近缘野生种进行利用研究,是国内最早开展野生种利用研究的单位,并利用六倍体的三浅裂野牵牛先后育成一批高产、抗病、优质的优良品系,如H11—36、H11— 67、H11—91等。并利用这些优良的中间材料与甘薯回交,在回交二代中育成了高产优良品种苏渝303和渝苏297等,其中苏渝303已分别通过了四川、重庆市、江苏省和江西省的农作物品种审定,目前正在四川、重庆、江 苏、安徽、江西等省(市)示范推广。
六、生物技术在甘薯育种上的应用
生物技术在甘薯育种上的利用主要集中在病虫害的抗性和品质改良方面。在抗病虫育种方面重点是那些至今仍未发现有效抗源的病虫害,如甘薯病毒病、甘薯蚁蟓等。对于这些病虫害采用常规育种方法选育抗病虫品种很难奏效,而利用生物技术使外源基因导入到甘薯品种中去,将是培育抗病虫品种最有效的途径。如甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)的研究已取得了一定的进展,Murata等已将含有SPFMV—S的外壳蛋白基因导入到甘薯栽培品种中,并获得了转基因植株。 生物技术在抗甘薯蚁蟓育种方面的利用也正在进行之中,国际马铃薯中心(CIP)与美国、英国、日本等发达国家合作,采用外源基因导入法,如将虹豆胰蛋白酶抑制基因、苏云菌杀虫结晶蛋白基因(B.t基因)导人甘薯等,从而提高甘薯对蚁蟓的抗性频率,为抗蚁炼育种提供新的育种途径。 在品质育种方面,美国的Demeter Biotechology公司和Tuskegee大学合作,目前已成功地将控制植物贮藏蛋白的基因(asP—1) 导入甘薯,并获得转基因植株,这种转基因甘薯中的蛋白质质量和数量都有明显的提高。
七、展望
随着人们生活水平的提高,培育优质专用型品种是甘薯育种的发展趋势,而种质资源是育种成败的关键。因此,我国的甘薯育种必须积极引进和创新出各类优异的种质资源,采用多种育种方法提高育种效率。其中常规育种仍将是苷薯育种的主要方法。种间杂交育种对于拓展甘薯的遗传基础,改良甘薯品质和提高甘薯的抗逆性等方面将起积极的作用。生物技术在甘薯育种上的利用,有望对甘薯品种的抗性和品质的改良带来新的突破。生物技术与常规育种方法的有机结合将利于有益基因的汇集,加快甘薯育种进程,从而实现在较短的时期内育成优良品种的目的。
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