歐李種質(zhì)遺傳多樣性及其多用途品種定向選育策略△

李衛(wèi)東，崔清宇，郭嫦娥，魏勝利，王占軍

1.北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，北京 102488；2.中藥材規(guī)范化生產(chǎn)教育部工程研究中心，北京 102488；3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 荒漠化治理研究所，寧夏 銀川 750002

多用途是藥用植物的普遍現(xiàn)象，如山杏或杏的果肉食用、種仁藥用，酸棗的果肉食用、種仁為藥食同源的酸棗仁，覆盆子的果實(shí)未成熟時(shí)采收加工成覆盆子藥材、果實(shí)成熟后鮮食或者加工成產(chǎn)品。

歐李Cerasushumilis(Bge.) Sok.為薔薇科櫻屬矮生小灌木，是多用途的典型代表植物。歐李果肉營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特[1-3]，保健價(jià)值突出[4-5]；種仁為藥食同源郁李仁藥材，已有2000多年的藥用歷史；花形似櫻花，具有極強(qiáng)的觀賞價(jià)值；根系十分強(qiáng)大，根冠比大(9∶1)，具有抗寒、耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性強(qiáng)的特性，生態(tài)功能顯著[6-7]。因此，歐李的仁、果、花、根綜合利用價(jià)值高，是將經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益有機(jī)結(jié)合的典范，在精準(zhǔn)扶貧戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議下發(fā)揮著重要作用[8]。針對(duì)歐李多用途特點(diǎn)，本文提出了歐李品種定向選育策略、存在的主要問(wèn)題及展望，為歐李產(chǎn)業(yè)化深度開(kāi)發(fā)提供參考。

1 果用型歐李遺傳多樣性及其定向選育

1.1 鮮食品種

傳統(tǒng)鮮食品種定向選育的目標(biāo)是口感好、酸甜適口、澀味小、香氣濃郁、風(fēng)味獨(dú)特、果個(gè)大、產(chǎn)量較高、顏色艷麗等。

口感是保證水果鮮食的重要指標(biāo)?？偺恰⒖傆袡C(jī)酸、糖酸比等均是影響口感的重要指標(biāo)。課題組前期研究表明，歐李果實(shí)中含有蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇等糖類(lèi)物質(zhì)，還含有蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、草酸等酸類(lèi)物質(zhì)。Mo等[9]對(duì)57份來(lái)自全國(guó)各地的歐李果實(shí)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，歐李果實(shí)中糖類(lèi)以蔗糖為主、酸類(lèi)以蘋(píng)果酸為主。各種糖酸含量在不同種質(zhì)間差異較大，除蘋(píng)果酸含量變異系數(shù)<30%外，其余各指標(biāo)均大于30%，其中蔗糖、果糖和山梨糖醇含量的變異系數(shù)均大于50%。糖酸比為1.58～6.52(平均值3.28、變異系數(shù)32.4%)，糖酸比普遍較低，推測(cè)其原因是可滴定酸含量高。因此，如果想要選育口感偏甜的歐李優(yōu)良鮮食品種，可從變異系數(shù)較高的糖、酸含量及糖酸比品種中進(jìn)行選育。

由于歐李富含較多的鞣質(zhì)類(lèi)成分，導(dǎo)致其口感較澀。鞣質(zhì)屬于多酚，具有清除體內(nèi)自由基、抗氧化功效，可降低組織器官老化和多種老化疾病(心血管病、衰老和白內(nèi)障等)的發(fā)生概率，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%～0.1%時(shí)，才具有清涼的口感，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1%時(shí)，果實(shí)會(huì)具有強(qiáng)烈的澀味[10]。而果實(shí)中鞣質(zhì)類(lèi)成分與口腔黏膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合，引起口腔出現(xiàn)收斂感從而引發(fā)澀味。因此，果實(shí)中的澀味要適度，才能保證一定口感與抗氧化功效的雙重作用。不同歐李種質(zhì)果實(shí)中鞣質(zhì)含量差異較大[11-12]，一般為0.80%～1.90%，變異系數(shù)22.3%[12]。因此，篩選既能減少澀味利于鮮食，也能保證鞣質(zhì)含量的新品種是未來(lái)品種選育方向。

果實(shí)中的揮發(fā)性成分是影響風(fēng)味的重要成分，而氣味芬芳是歐李果實(shí)的重要特征。Ye等[13]以北京歐李資源圃中的30份種質(zhì)為材料，采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，測(cè)定了成熟歐李果實(shí)中的揮發(fā)性成分種類(lèi)與含量。結(jié)果表明，在檢測(cè)出的85種揮發(fā)性成分中，以酯類(lèi)、萜類(lèi)、醇類(lèi)、醛酮類(lèi)、烯烴類(lèi)和內(nèi)酯類(lèi)成分為主，酯類(lèi)和萜類(lèi)成分含量最高，乙酸己酯、4-戊烯-1-乙酸酯、梨醇酯、(Z)-2-戊烯己酸酯、乙酸香葉酯、乙酸丁酯和芳樟醇等為主要香氣物質(zhì)，這些化合物在不同種質(zhì)間具有多樣性。綜合上述研究，香氣濃郁型的歐李新品種具有一定選育開(kāi)發(fā)價(jià)值。

1.2 加工品種

從果肉質(zhì)地差異上劃分，歐李可分為溶質(zhì)型和非溶質(zhì)型。溶質(zhì)型果實(shí)成熟時(shí)柔軟多汁，除適宜鮮食外，還可制汁、釀酒或釀酵素。非溶質(zhì)型果實(shí)成熟時(shí)質(zhì)地堅(jiān)硬、富彈性，適合加工成罐頭、果醬、果脯等產(chǎn)品。果實(shí)溶質(zhì)型和非溶質(zhì)型歐李品種的選育是未來(lái)育種的重要方向。此外，歐李果肉果皮顏色均深，花青素含量高[12]，這種類(lèi)型也可考察花青素提取，直接作為產(chǎn)品或用于三級(jí)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。這一類(lèi)型也是歐李育種目標(biāo)之一。

1.3 高礦質(zhì)元素含量品種

歐李果實(shí)中除鈣含量較高外，鉀、鐵、鋅等礦質(zhì)元素含量也較高[5]，并且種質(zhì)之間的差異也較大，其中鈣、錳、鐵、鋅等元素含量的變異系數(shù)>30%。結(jié)合鮮食和加工品種選育，也可從中篩選出高鈣、高鉀、高鐵、高鋅優(yōu)良類(lèi)型，培育出新品種。

2 仁用型歐李遺傳多樣性及其定向選育

《中華人民共和國(guó)藥典》[14](以下簡(jiǎn)稱(chēng)《中國(guó)藥典》)2020年版中規(guī)定的郁李仁首要來(lái)源為歐李種仁。郁李仁在《神農(nóng)本草經(jīng)》和《本草綱目》中都有明確記載，其性辛、平，味苦、甘，歸脾、大腸、小腸經(jīng)，潤(rùn)燥通便、下氣利水，主治津枯腸燥、食積氣滯、腹脹便秘、水腫、腳氣、小便不利?！吨袊?guó)藥典》2020年版中含量測(cè)定項(xiàng)規(guī)定其中苦杏仁苷不得少于2.0%。

孫萌等[15]對(duì)19份歐李種質(zhì)的種仁開(kāi)展研究，研究表明歐李不同種質(zhì)種仁縱徑3.45～6.33 mm、橫徑1.73～3.24 mm，均符合《中國(guó)藥典》2020年版標(biāo)準(zhǔn)。種仁干質(zhì)量為0.04～0.09 g，平均值0.06 g，變異系數(shù)為18.9%。苦杏仁苷含量為0.50%～3.70%，其中11份種質(zhì)>2.0%、8份種質(zhì)<2.0%，其平均值為2.43%、變異系數(shù)為40.6%。據(jù)此，從中選育有效成分含量高、仁大、產(chǎn)量高的仁用型品種也是育種目標(biāo)之一。

3 觀賞型歐李遺傳多樣性及其定向選育

歐李植株較矮，花型與櫻花相似，花朵繁茂美麗。歐李花色多變，有粉紅、粉白、純白、乳白及許多中間過(guò)渡色等多種顏色?；ǘ涫㈤_(kāi)的時(shí)候，香味濃郁，氣味芬芳?；ǘ涫㈤_(kāi)的時(shí)候，可進(jìn)行觀賞型歐李品種的選育，通過(guò)對(duì)比花型、花色、花量及花期，選育出最佳觀賞品種。

4 生態(tài)型歐李遺傳多樣性及其定向選育

歐李是生長(zhǎng)在沙漠邊緣、沙地、草原、壩上高寒地區(qū)的沙生植物，具有耐寒、耐旱、耐鹽堿等生態(tài)特征，是生態(tài)建設(shè)中首選的先鋒樹(shù)種。前期課題組研究發(fā)現(xiàn)1種少結(jié)果或不結(jié)果變異類(lèi)型植株。該植株在極端條件下相比結(jié)果植株具有更強(qiáng)生態(tài)適應(yīng)性，且營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，可用于生態(tài)型歐李植株的選育，對(duì)生態(tài)建設(shè)具有重大意義。

在生態(tài)貧瘠地區(qū)，合理開(kāi)發(fā)利用生態(tài)型植株是提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。歐李葉片富含豐富的γ-氨基丁酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)5.41 mg·g-1(以干品計(jì))。γ-氨基丁酸具有促進(jìn)胰島β細(xì)胞增生的功效[16]，長(zhǎng)期服用有望調(diào)節(jié)1型糖尿病，有助于推進(jìn)歐李葉片功能性食品的開(kāi)發(fā)[17]。歐李老葉還可炒制成茶，有“變廢為寶”的潛力。冬季干枯的地上部分可加工成為牛羊飼料，從而創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)效益。平茬后的歐李植株經(jīng)冬季后會(huì)自然萌發(fā)，具有可持續(xù)生長(zhǎng)的典型特征。

5 展望

5.1 加強(qiáng)野生資源保護(hù)

長(zhǎng)期以來(lái)，歐李野生資源破壞嚴(yán)重，不利于歐李新品種選育的持續(xù)開(kāi)展。通過(guò)就地保護(hù)、遷地保護(hù)、離體保存、建立歐李種質(zhì)資源圃、對(duì)有價(jià)值的品種進(jìn)行栽培發(fā)展并建立規(guī)范化種植基地等方式，可以達(dá)到保護(hù)野生資源、增加種群數(shù)量的目的。

5.2 多方法選種育種

由于目前育種方法較為單一，僅從實(shí)生種苗進(jìn)行變異篩選遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，應(yīng)用雜交育種、輻射育種、分子育種等現(xiàn)代育種方法勢(shì)在必行。在明確雙親遺傳背景的基礎(chǔ)上，采用雜交育種方法，使雙親的基因重新組合，形成不同基因組合，為選種育種提供選擇。輻射育種是通過(guò)電離輻射處理生物，以誘發(fā)突變，從中選出優(yōu)良變異個(gè)體的方法，常見(jiàn)的有航天育種、鈷-60輻射、等離子體處理等。分子育種包括分子標(biāo)記輔助育種和遺傳修飾育種。歐李未來(lái)的定向選育將緊密結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，如歐李種子已于2017年搭乘天宮二號(hào)飛行器開(kāi)啟航天育種之路并開(kāi)啟新品種選育。

5.3 加強(qiáng)不同變異類(lèi)型的篩選與評(píng)價(jià)研究

目前選育出品種的多為鮮食用途，如京歐系[18-19]、農(nóng)大系[20-21]、燕山系[22]、蒙原系[23]等品種，仍偏酸澀，需加大口感好的鮮食品種選育。筆者經(jīng)多年研究，選育出的京歐系歐李品種[18-19]，屬于果用型新品種系列。京歐系歐李品種果實(shí)都富含原花青素、多酚、黃酮、維生素等功效成分[4，24]，為下一步產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。但除鮮食外，選育出的其他用途類(lèi)型品種很少，針對(duì)此，開(kāi)展仁用型、觀賞型、生態(tài)型等其他類(lèi)型的歐李新品種選育勢(shì)在必行。

5.4 加強(qiáng)植物新品種保護(hù)和良種申報(bào)及審定工作

植物新品種保護(hù)少，不注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，也是目前歐李新品種選育中存在的問(wèn)題。植物新品種保護(hù)主要是審查申報(bào)新品種的選育過(guò)程、特異性、一致性和穩(wěn)定性等，對(duì)符合規(guī)定條件的新品種授予植物新品種權(quán)，植物新品種權(quán)同著作權(quán)、專(zhuān)利、商標(biāo)一樣，是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的一種形式。良種是指在一定區(qū)域內(nèi)，其產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面優(yōu)于當(dāng)前主栽品種，良種要經(jīng)過(guò)良種審定委員會(huì)審定或者認(rèn)定。一般情況，首先要獲得植物新品種權(quán)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明有應(yīng)用前景的前提下，再申請(qǐng)良種審定，對(duì)于審定的良種才能在適宜地區(qū)推廣應(yīng)用。京歐系列目前已獲批“京歐1號(hào)”“京歐2號(hào)”植物新品種和林木良種證書(shū)，未來(lái)還將有更多京歐系列新品種進(jìn)行申報(bào)，這也為歐李產(chǎn)業(yè)的推廣和開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

結(jié)合以上建議策略開(kāi)展歐李多用途定向選育，可進(jìn)一步為歐李產(chǎn)業(yè)深度開(kāi)發(fā)提供充分理論支撐和實(shí)踐支持，也可為其他多用途水果或藥材育種提供參考。