菜豆品種真實(shí)性及種子純度鑒定研究進(jìn)展

張雪,韓玉珠

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,長(zhǎng)春,130118)

菜豆品種真實(shí)性及種子純度鑒定研究進(jìn)展

張雪,韓玉珠

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,長(zhǎng)春,130118)

對(duì)鑒定不同菜豆品種真實(shí)性和種子純度的田間小區(qū)種植法、種子形態(tài)法、電泳譜帶法和分子標(biāo)記等鑒定方法進(jìn)行了綜述,并提出可行性建議,旨在為準(zhǔn)確、快速地鑒定菜豆品種真實(shí)性及種子純度提供參考。

菜豆；品種；真實(shí)性；純度

品種真實(shí)性是指一批種子所屬品種、種或?qū)倥c文件(品種證書、標(biāo)簽等)是否相同,是否名副其實(shí)。種子純度是指品種在特征特性方面典型一致的程度。真實(shí)性和品種純度鑒定是保證良種遺傳充分發(fā)揮,防止良種混雜退化,提高種子質(zhì)量和產(chǎn)品品質(zhì)的必要手段[1]。品種之間的差異在于其內(nèi)在遺傳物質(zhì)的差異,也就是調(diào)控其生長(zhǎng)發(fā)育的基因差異。在不同的基因調(diào)控下,植物會(huì)有不同的性狀表現(xiàn),這些性狀的差異可以表現(xiàn)為形態(tài)學(xué)上的差異,如種子、幼苗、植株等,也可以表現(xiàn)在生理生化方面,如蛋白質(zhì)、酶、DNA等。因此,可以通過其遺傳物質(zhì)來準(zhǔn)確、快速鑒定菜豆種子純度及品種真實(shí)性。目前可以通過田間小區(qū)種植方法、種子形態(tài)法、電泳譜帶法和分子標(biāo)記法等對(duì)菜豆品種真實(shí)性及種子純度進(jìn)行鑒定,對(duì)這些方法進(jìn)行比較、分析、歸納,旨在為菜豆品種真實(shí)性及種子純度鑒定工作提供快速、準(zhǔn)確的鑒定方法。

1 田間小區(qū)種植鑒定方法

田間小區(qū)種植鑒定是一種傳統(tǒng)的、較常用的鑒定品種真實(shí)性和種子純度的方法,其簡(jiǎn)單易操作。田間小區(qū)種植鑒定可以通過小區(qū)內(nèi)的被檢植株樣品與標(biāo)準(zhǔn)植株樣品或種子標(biāo)簽標(biāo)注進(jìn)行對(duì)比,并根據(jù)品種審定公告的描述判斷該品種的真實(shí)性；并可以通過田間采樣來鑒定種子純度是否符合標(biāo)準(zhǔn)或種子包裝上標(biāo)注的數(shù)值。

菜豆喜溫暖,不耐高溫和霜凍,適合在溫暖、濕潤(rùn)的環(huán)境中生長(zhǎng)。矮生菜豆耐低溫能力要比蔓生菜豆略強(qiáng)。菜豆可根據(jù)不同地區(qū)利用不同品種在春季和秋季栽培,早春露地栽培必須在晚霜過后才能進(jìn)行[2]。菜豆對(duì)土壤要求不嚴(yán)格,但忌連作,對(duì)土壤養(yǎng)分要求不高,需鉀、氮較多,磷較少,但磷對(duì)產(chǎn)量影響很大,種菜豆必須施用磷肥。地塊要選擇土層深厚、有機(jī)質(zhì)含量豐富、疏松肥沃、排水良好、pH值為6～7的砂壤土或壤土。整地施肥時(shí)要深翻土地、耙細(xì)泥土、深溝高畦、連溝寬畦。播種時(shí)選用粒大、飽滿、無病蟲害的種子,播前用種子質(zhì)量0.4%的50%多菌靈拌種消毒。根據(jù)菜豆的生理特性,施足基肥,少施追花肥,重施結(jié)莢肥,并注意病蟲害防治[3]。

菜豆的生長(zhǎng)發(fā)育周期可分為發(fā)芽期、幼苗期、抽蔓(發(fā)棵)期和開花結(jié)莢期4個(gè)時(shí)期。從幼苗期開始,矮生菜豆和蔓生菜豆生育狀況就表現(xiàn)出明顯不同。在開花結(jié)莢期,植株開花、結(jié)莢和莖蔓的生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行,需要大量的養(yǎng)分和水分,以及充足的光照和適宜的溫度(20～25℃)。在生育期調(diào)查子葉顏色、下胚軸顏色、葉色、主莖色、花冠色、嫩莢主色、種莢色、種皮色8個(gè)色澤性狀,調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《菜豆種質(zhì)資源描述初規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定[4]。

田間小區(qū)種植鑒定方法適用于國(guó)際貿(mào)易、省(區(qū))間調(diào)種的仲裁檢驗(yàn),可作為賠償損失的依據(jù)。在此種情況下,田間小區(qū)鑒定就顯得十分必要,因?yàn)樘镩g小區(qū)鑒定時(shí),植株形態(tài)特征和生育特性比其他方法有更多的特征特性可鑒別,可得到比較正確可靠的鑒定結(jié)果。這對(duì)異花授粉作物純度鑒定尤為重要[5]。但也有缺點(diǎn),包括鑒定周期長(zhǎng)；在種植和田間管理方面要求嚴(yán)格；選地時(shí)應(yīng)選擇地勢(shì)平坦、土壤肥沃、肥力均勻一致的地塊,并需要適宜的栽培管理措施[6]；在菜豆生育前期和中期做好水分控制；記錄與計(jì)算工作量大,需在每個(gè)時(shí)期記錄各個(gè)部位的差異及數(shù)據(jù)；要注意菜豆立枯病和猝倒病等病蟲害的防治。凌須美等[7]對(duì)不同菜豆品種采用田間觀測(cè)的方法考察其植物學(xué)性狀和經(jīng)濟(jì)性狀,對(duì)其嫩莢長(zhǎng)、莢粗、葉長(zhǎng)、葉寬、始花結(jié)莢數(shù)和總蔓長(zhǎng)等進(jìn)行了比較鑒定,得到了較好的結(jié)果。

2 種子形態(tài)鑒定方法

種子形態(tài)鑒定方法就是按照要求取一定量的種子進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察,也可觀察其解剖特征來區(qū)別不同品種真實(shí)性。菜豆種子形態(tài)的鑒定可以通過測(cè)種子的百粒質(zhì)量,種子的長(zhǎng)、寬、厚,觀察種子的顏色和光澤等進(jìn)行。李佩華等[8]對(duì)來自中國(guó)和外國(guó)的251份菜豆種子的種皮色、種臍色和臍周色進(jìn)行了鑒定分析,將其總結(jié)為白色、單色和花色3種類型。而他們測(cè)定菜豆種子的百粒質(zhì)量時(shí)發(fā)現(xiàn),品種間差異較大,材料中百粒質(zhì)量最低的為10.5 g,最高的為86.5 g。

種子形態(tài)鑒定法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、快捷[9],缺點(diǎn)是對(duì)種子形態(tài)特征差異較小的品種很難區(qū)分,此外有些形態(tài)特征會(huì)受到環(huán)境條件的影響,如種子的大小、顏色與種子成熟度有關(guān),因此鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響,所以該方法適用范圍較小[10]。Venora等[11]使用一種圖像分析系統(tǒng)從菜豆種子的顏色、形狀、大小及整個(gè)種子的斑點(diǎn)來分析意大利地方品種菜豆；應(yīng)用圖像分析和線形差異分析法對(duì)意大利托斯卡納區(qū)地方菜豆品種進(jìn)行了鑒定和分類,并闡述了種子形態(tài)鑒定法的可行性[12]。

3 電泳譜帶鑒定方法

電泳譜帶鑒定方法主要是通過分析譜帶的條數(shù)、多態(tài)性等來鑒定植物品種真實(shí)性和種子純度。近幾年來,蛋白質(zhì)電泳的發(fā)展速度較快,如十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE, sodium dodecyl sulfate -polyacrylamide gel electrophoresis)和同工酶電泳等。

作物貯藏蛋白質(zhì)電泳技術(shù)是目前種子純度和品種真實(shí)性檢驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的方法,其中蛋白質(zhì)的SDS-PAGE電泳已被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)便、快速、可靠和成本較低的品種真實(shí)性和種子純度鑒定方法[13]。電泳譜帶鑒定方法亦有其缺點(diǎn)。對(duì)SDS-PAGE電泳方法來說,它們都是垂直電泳槽,灌膠時(shí),可能導(dǎo)致膠面不均勻；易出現(xiàn)“鬼帶”現(xiàn)象；需要在適當(dāng)時(shí)機(jī)變換電壓；濃縮膠與分離膠斷裂、板間易產(chǎn)生氣泡。而同工酶電泳時(shí),多數(shù)種子在同工酶電泳檢測(cè)時(shí)需要發(fā)芽,由于發(fā)芽速度不同造成個(gè)體差異,引起誤差[14]；同工酶存在時(shí)期特異性和器官特異性,在測(cè)定時(shí)需要按一定程序操作,否則重演性低[15]；制作、提取、電泳時(shí),要注意低溫,因?yàn)槊敢资Щ?；且灌膠時(shí)也會(huì)出現(xiàn)SDS-PAGE所出現(xiàn)的現(xiàn)象；結(jié)果有時(shí)不穩(wěn)定等。電泳譜帶法在品種真實(shí)性判定時(shí)難度也比較大,只有技術(shù)高的檢驗(yàn)員才能經(jīng)常做出清晰的色譜。色譜相似的帶型太多,只有較為明顯的品種才容易判斷[16]。

吳正景等[17]采用改良聚丙烯酰胺電泳方法對(duì)5個(gè)菜豆品種種子貯藏蛋白的鹽溶、水溶部分多態(tài)性進(jìn)行分析,并將菜豆品種特性及親緣關(guān)系作出比較,為菜豆品種真實(shí)性和種子純度鑒定提供了參考。

4 分子標(biāo)記鑒定方法

分子標(biāo)記技術(shù)是植物品種和純度鑒定準(zhǔn)確的鑒定技術(shù),它是從DNA(Deoxyribose Nucleic Acid)分子水平來表達(dá)植物的部分遺傳特性,從DNA上的細(xì)小差異來確定品種的真實(shí)性和種子純度。分子標(biāo)記技術(shù)有很多,如AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism)、RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)、SSR(Simple Sequence Repeat)、ISSR(Inter-simple Sequence Repeat)技術(shù)等。

分子標(biāo)記的特點(diǎn)是直接以DNA的形式存在；標(biāo)記數(shù)量無限,遍布于整個(gè)基因組；標(biāo)記位點(diǎn)非常豐富；形狀穩(wěn)定,不受環(huán)境條件影響；表現(xiàn)為“中性”,即不影響目標(biāo)性狀的表達(dá),與不良性狀無必然的連鎖[18]；許多分子標(biāo)記是共顯性標(biāo)記,能夠鑒別出純合基因型與雜合基因型,提供完整的遺傳信息。當(dāng)前,分子標(biāo)記已開始應(yīng)用于作物遺傳資源及育種研究,分別被稱為分子種質(zhì)資源鑒定(Molecular Germplasm Diagnostics)和分子標(biāo)記育種(Molecular Plant Breeding或 Molecular-assisted Breeding)[19]。目前分子標(biāo)記技術(shù)還有一定的局限性,表現(xiàn)為開發(fā)的分子標(biāo)記數(shù)量較少,很難找到與目標(biāo)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記,需要構(gòu)建更為精密飽和的遺傳圖譜；分子標(biāo)記技術(shù)本身的局限性造成檢測(cè)結(jié)果的偏差；眾多的農(nóng)藝性狀是受多基因控制的,而分子標(biāo)記對(duì)數(shù)量基因的精確定位還有較大差距；有待于建立自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)大群體快速、準(zhǔn)確的鑒別；分子標(biāo)記與表型之間的關(guān)系有待于進(jìn)一步研究。Lioi等[20]采用SSR和AFLP等技術(shù)對(duì)意大利農(nóng)場(chǎng)尚存在的一些菜豆品種進(jìn)行了鑒定和多態(tài)性分析,并得到較好的結(jié)果。

5 小結(jié)與展望

菜豆品種真實(shí)性和種子純度是菜豆生產(chǎn)的重要保證,也是農(nóng)民豐收的基礎(chǔ)。市場(chǎng)上假冒偽劣種子的出現(xiàn)屢見不鮮,同名異物、同物異名也是長(zhǎng)期困擾農(nóng)民的重要問題,所以迫切需要找到快速、準(zhǔn)確地鑒定菜豆品種真實(shí)性和種子純度的方法。

上述幾種鑒定方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。①傳統(tǒng)的田間小區(qū)種植鑒定方法和種子形態(tài)鑒定方法耗時(shí)、費(fèi)力,不能有效防止不合格種子進(jìn)入市場(chǎng)。②電泳譜帶鑒定技術(shù)已逐漸地發(fā)展成熟,特別是SDS-PAGE電泳技術(shù),已被認(rèn)為是操作簡(jiǎn)便、分辨率高的電泳技術(shù)[21]。③分子標(biāo)記技術(shù)是在DNA水平上進(jìn)行鑒定,準(zhǔn)確性高,可以用于某些重大種子糾紛案件或?qū)π缕贩N、新品系、新種質(zhì)進(jìn)行分子遺傳學(xué)鑒定,但離普及使用還有一段距離。且目前國(guó)內(nèi)菜豆品種蛋白質(zhì)和同工酶等的電泳標(biāo)準(zhǔn)圖譜還鮮有報(bào)道,因?yàn)槊看螌?shí)驗(yàn)操作時(shí)材料用量較少,致使代表性差,有些新品種數(shù)量較少,操作更需謹(jǐn)慎。此外,分子標(biāo)記鑒定方法仍處于起步階段,費(fèi)用高、操作難,需要專業(yè)技術(shù)人員操作,才能獲得理想結(jié)果?？梢韵嘈?隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,會(huì)有新的更有效的鑒定技術(shù)不斷提出,現(xiàn)有的技術(shù)會(huì)不斷完善,快速、準(zhǔn)確地鑒定菜豆品種真實(shí)性和純度的方法一定會(huì)出現(xiàn)。

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In this paper,we summarized methods for identifying the authenticity and seed purity of kidney beancultivars,including plot planting identification,seed morphological identification,electrophoretic band identification and molecular marker identification,and we put forward feasible suggestions to provide reference for accurate and quick identification of authenticity and seed purity of

L.；Cultivar；Authenticity；Purity

10.3865/j.issn.1001-3547.2013.02.002

張雪（1987-）,女,在讀碩士研究生,主要從事菜豆品種真實(shí)性和種子純度的研究,電話:13624462580, E-mail:494539447@qq.com

,指導(dǎo)教師,教授,主要從事于蔬菜遺傳育種研究

2012-11-14