“十三五”期間廣西桑樹育種取得的進展與展望

邱長玉，朱方容，朱光書，曾燕蓉，張朝華，李韜，唐燕梅，林強*

（1.廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術推廣站，南寧市530007;2.廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)科學研究院，南寧市530007）

廣西是全國最大的蠶業(yè)省區(qū)，2020年全區(qū)桑園面積19.88 萬hm2，其中廣西自主創(chuàng)新選育的“桂桑優(yōu)”系列和“桑特優(yōu)”系列桑品種種植面積占全區(qū)桑園面積的85%以上，約占全國桑園面積的25%。桑樹品種的選育與推廣為廣西脫貧攻堅做出了應有的貢獻?！笆濉保?016—2020年）期間，以廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術推廣站（以下簡稱廣西蠶業(yè)站）為主力的科研機構，在桑樹育種方面取得了顯著的進步，分別獲得3項廣西重點研發(fā)計劃項目、1項廣西科技重大專項資助。廣西蠶業(yè)站的桑樹育種研究獲得多項獎勵和成果，于2018年獲得廣西科技進步獎一等獎1項、2017年廣西科技進步獎二等獎1項、2019年全國農牧漁業(yè)豐收獎一等獎1項、廣西農牧漁業(yè)豐收獎一等獎1 項，先后獲國家發(fā)明專利授權5 項、國家實用新型專利授權8 項，發(fā)布地方標準2 項，獲得計算機軟件著作權3 項，獲植物新品種保護權品種5 個，新申請植物保護權品種7個，發(fā)表學術論文30余篇。廣西在開展桑樹種質資源的收集、引進、保存和創(chuàng)新，多用途桑品種選育、繁育和推廣等方面開展了大量的工作，取得了優(yōu)異的成績，為廣西成為我國蠶業(yè)第一大省做出了重要貢獻。本文旨在回顧“十三五”期間廣西桑樹育種取得的重要進展，為下一步更好地開展桑樹育種工作提供參考和依據(jù)。

1 廣西桑樹種質資源的研究進展

1.1 完成了200多份桑樹種質資源的收集、保存

經(jīng)過多次大型的桑樹品種資源收集、考察活動，廣西的桑樹品種資源已經(jīng)較為豐富，目前廣西蠶業(yè)站桑樹資源圃保存有國內桑樹種質資源共1 600 多份［1］，其中廣西地方栽培品種有250 份，廣西野生品種資源有31份，引進的國內外其它品種現(xiàn)保存有438份，雜交選育的品種資源現(xiàn)保存有71份，人工創(chuàng)造四倍體種質資源有812份。其中“十三五”期間，廣西蠶業(yè)站從浙江、安徽、云南、江蘇、山東等地收集引進桑樹種質資源約200 份，利用多倍體誘導技術，通過田間定向培育鑒定，創(chuàng)制并篩選出優(yōu)質多倍體育種材料260余份，豐富了原有的桑樹種質類型。

1.2 桑樹種質資源品種篩選

通過收集、引進、創(chuàng)新和保存桑樹種質資源，廣西建立了熱帶—亞熱帶桑樹種質資源庫，并進行了農藝性狀調查，建立并完善了熱帶—亞熱帶桑樹品種資源庫信息系統(tǒng)。廣西開展了地方桑品種枝、葉蛋白質、多糖、黃酮、生物堿等活性成分含量測定，篩選出高蛋白的桑種質（桂誘92L26、桂誘94109、桂誘92L12、塘10、桂誘93564 等）、多糖含量高的桑種質（桂誘2028、7315、丁50、桂誘2083、倫教40、靈陸6號、板那1號等）、DNJ含量高的桑種質（恭城2號、板那1 號、桂誘92L06、桂誘92202、桂誘94109 等）以及黃酮含量高的種質（桂誘2028、恭城2 號、倫教40、7315等）。為了探索桑樹品種的抗性和適應性，分別篩選出抗花葉病品種（桑特優(yōu)3 號）、耐旱桑品種（桂桑優(yōu)62、桂桑優(yōu)12、桑特優(yōu)1 號、桑特優(yōu)2 號）以及耐鹽堿品種（桂桑優(yōu)12、桑特優(yōu)2號），豐富了桑樹種質資源庫。

1.3 進行了部分桑樹種質資源品種的功能性研究

廣西桑樹種質資源品種的桑枝功能性成分的相關研究較多。陶程等［2］系統(tǒng)地研究了廣西12個不同桑樹品種在生產(chǎn)季節(jié)1—5月齡桑枝條中的DNJ 含量，研究桑枝條不同品種和月齡增長對桑枝中DNJ含量變化的影響。結果表明：在1—5月生長期中，12種不同桑品種間桑枝條DNJ平均含量存在極顯著差異，DNJ 的平均含量為1.20 mg/g，強桑1 號品種DNJ含量最高。生長月齡不同的桑枝條DNJ 含量差異很大，其含量總體上是隨著枝條月齡增長而逐漸增加，到4月齡時含量達到最高，隨后開始下降。何雪梅等［3］以廣西16 個桑樹品種的桑枝為材料，研究了桑枝主要功能活性成分（多酚、總黃酮、總生物堿、多糖、綠原酸）、特征化學成分含量（槲皮素、蘆丁、1—脫氧野尻霉素），總結出其中3 個品種——桂誘M200、桂誘M161和桂誘M208可作為桑枝藥用開發(fā)的專用桑樹品種。

1.4 完成了部分種質資源的創(chuàng)新利用

2016—2020年廣西蠶業(yè)站主要完成了500 多份育種材料的鑒定、評價與分析。同時利用歷年積累的親本材料，新組配雜交組合400 多對，經(jīng)過性狀調查、產(chǎn)量測定等方法，選育出性狀優(yōu)異的雜交組合20余對。通過對資源圃1 600份資源進行篩選，選育出廣西系列特色品種：桂誘93200、桂誘P58、桂誘94168、桂誘2172 及桂椹92L54 等，這些品種已獲得植物新品種保護權，為廣西優(yōu)良桑樹新品種的培育奠定了堅實基礎。

1.5 初步建成了桑樹種質資源數(shù)據(jù)庫

廣西蠶業(yè)站于2019年建成了廣西桑樹種質資源信息管理系統(tǒng)、果桑品種信息管理系統(tǒng)及桑樹推廣品種信息管理系統(tǒng)3 個數(shù)據(jù)庫。其中桑樹種質資源信息管理系統(tǒng)里包含有1 600 多份資源的株型、枝、葉、花、果、產(chǎn)量等信息；果桑品種信息管理系統(tǒng)里面包含了10 個果桑品種的枝、葉、果等信息；桑樹推廣品種信息管理系統(tǒng)里面包含了7 個廣西推廣品種的群體表現(xiàn)、產(chǎn)量、栽培特點等信息。這些管理系統(tǒng)既具有大數(shù)據(jù)平臺的作用，又能方便品種資源的查詢。

1.6 創(chuàng)新了大棚室內育苗技術

在廣西南寧市夏季和秋季，受溫度、日照、降雨及白絹病危害等因素的影響下，桑樹育苗成活率常比較低，這使得桑樹種質資源保護基礎工作的完成具有一定的難度。創(chuàng)新摸索大棚室內育苗技術能夠解決桑樹良種即時繁育的問題。2019年廣西蠶業(yè)站在武鳴基地建設現(xiàn)代標準化育苗大棚1 200 m2，配套可移動式育苗架、控溫、控濕等系統(tǒng)，每批可育苗3萬株，全年可連續(xù)育4 批次。該技術攻克了棚內高溫、低溫非正常環(huán)境下育苗的關鍵技術，出苗率達到95%以上，并采用精準播種法使得用種量少，出苗整齊，長勢一致，育苗周期短，大大提高了育苗效率。

2 桑樹育種技術研究取得的進展

桑樹優(yōu)良品種是重要的蠶業(yè)生產(chǎn)資料，桑葉產(chǎn)量及其品質與養(yǎng)蠶成績、經(jīng)濟效益密切相關，要提高桑園的生產(chǎn)能力，重要的是栽培優(yōu)良品種。因此，在桑樹育種領域開展研究至關重要。

2.1 多倍體育種研究取得的進展

廣西加大對桑樹多倍體育種方面的研究力度。作物的多倍體特別是三倍體、四倍體具有高產(chǎn)優(yōu)質高抗等較好的經(jīng)濟性狀，人工多倍體的誘導與培育引起了育種專家的廣泛關注。化學誘導是培育多倍體品種的常用手段之一。秋水仙堿是染色體加倍最有效的誘導劑，但因其能麻痹人類和動物的中樞神經(jīng)，同時會對環(huán)境造成嚴重的污染等無法克服的缺陷［4］，所以研究者一直在尋找一種相對安全的誘導劑。氟樂靈對皮膚無刺激，慢性毒力低，是染色體加倍的理想誘導劑。廣西蠶業(yè)站以氟樂靈和秋水仙堿進行染色體加倍對比試驗，結果顯示，經(jīng)藥物處理過的莖尖生長受到一定的抑制，生長緩慢。0.10%的氟樂靈、0.20%的秋水仙堿具有較好的加倍效果，濃度為0.10%的氟樂靈誘導率為17.31%，使用0.20%的氟樂靈則濃度偏大，出現(xiàn)部分死株，濃度為0.20%的秋水仙堿誘導率為21.76%［5］。

多倍體倍性鑒定初期可通過觀察芽、葉、枝等性狀特征來鑒別，也可利用植物細胞染色體壓片制片計數(shù)染色體來進一步確認。廣西蠶業(yè)站創(chuàng)新研究了流式細胞術鑒定桑樹細胞染色體倍數(shù)性方法，對廣西地方種質和野生桑種質約260份、廣東等外省種質約160 份及部分人工創(chuàng)造的多倍體種質資源的細胞染色體倍數(shù)性進行了鑒定［6］。該研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)未知樣品所檢測的DNA 熒光強度分布峰值來鑒定二倍體、三倍體、四倍體，DNA 熒光強度分布峰值在二倍體、三倍體之間時為二倍體與三倍體的混倍體、DNA熒光強度分布峰值在二倍體與四倍體間時為二倍體與四倍體的混倍體。由于桑樹染色體形體較小，數(shù)目較多，很難制出又好又分散的標本來進行染色體計數(shù)。流式細胞術檢測細胞染色體的倍數(shù)性具有突出的技術優(yōu)勢，檢測簡單快速、檢測數(shù)量大，被廣泛用于基礎研究，為桑樹的倍性測定和育種提供了便利。

2.2 桑樹抗青枯病雜交組合的選育

2016—2020年廣西蠶業(yè)站先后用魯桑、白桑與廣東桑品種組配成28個抗青枯病的雜交組合，以廣東桑沙2×倫109為對照，建立抗病品種比較試驗圃，連續(xù)3年進行了測產(chǎn)試驗。數(shù)據(jù)結果顯示，有5個雜交組合——抗283×化45（3 670.17 kg）、桂誘93200×倫109（3 816.91 kg）、7862×2058（4 015.34 kg）、試11×桂誘94908（3 624.03 kg）、桂誘93187×倫109（4 256.02 kg）的產(chǎn)量均比對照沙2×倫109（3 194.05 kg）高出10%以上。廣西蠶業(yè)站下一步將進行抗病性鑒定試驗，以廣西青枯病的優(yōu)勢菌株來篩選所組配的28個雜交組合，以期篩選出經(jīng)濟性狀好、抗病較強的雜交組合。

2.3 多用途桑樹品種的篩選

2.3.1 菜用桑品種篩選 2016—2020年，廣西蠶業(yè)站對100份桑樹種質資源進行了桑芽菜產(chǎn)量、營養(yǎng)物質、活性成分的檢測，單株芽產(chǎn)量為700～1 500 g，單株產(chǎn)芽頭數(shù)為200～500個，單芽重1.75～6.72 g。粗蛋白的含量為22.0%～33.0%，粗脂肪的含量為2.2%～5.0%，總糖含量為18.4%～30.2%，粗纖維含量為8.1%～10.5%。篩選出產(chǎn)量高、營養(yǎng)物質含量高的菜用桑種質：桂誘94469、桂誘94208、桂誘2056、桂誘94426。

廣西蠶業(yè)站對桂桑優(yōu)12、桂桑優(yōu)62、桂桑6 號、粵桑51號等4個在全區(qū)推廣應用面積較大的雜交桑品種進行了篩選，試驗根據(jù)不同行距、不同株距共設置了9種栽培模式，進行了連續(xù)兩年的測產(chǎn)。研究結果表明桂桑優(yōu)12最適合作為菜用桑。其最佳栽培模式為行距為1.2 m，株距為0.15 m，每667 m2種植密度為3 700株，每667 m2產(chǎn)量可達1 500 kg，單芽重2.15 g。

2.3.2 果桑品種資源的篩選 廣西蠶業(yè)站以桑葉產(chǎn)量高、桑果品質優(yōu)為選育目標，篩選了600 多份四倍體種質，共選育出果葉經(jīng)濟性狀較優(yōu)的7 個果葉兩用桑品系：桂椹92L38、桂椹92L54、桂椹94257、桂椹90191、桂椹90161、桂椹94208、桂椹9270。比較試驗發(fā)現(xiàn)，與對照果桑品種粵椹大10 相比，這7個果桑品系的桑果年產(chǎn)量為1 788.40～2 454.21 kg，分別比對照增產(chǎn)2.53%～40.70%；糖度質量分數(shù)為8.64%～10.79%，接近或超過對照；每667 m2桑葉年產(chǎn)量2 067～2 513.63 kg，分別比對照增產(chǎn)4.93%～13.55%；用這幾個品系的桑葉養(yǎng)蠶，全繭量提高了2.54%～24.67%，繭層量提高了4.33%～13.08%，繭層率提高了1.43%～7.19%，綜合表現(xiàn)為果大、葉大，枝葉生長旺盛。目前，這些品系已在南寧、河池、百色、柳城、象州、宜州、賓陽、昭平等地示范種植［7］。

2.4 桑樹品種資源抗逆性分子機理研究

2.4.1 桑樹亞精胺合成酶基因的研究 廣西開展了關于桑樹亞精胺合成酶基因的研究。亞精胺（spermidine，SPD）可以作為信號分子參與植物響應逆境脅迫。在SPD 的生物合成中，亞精胺合成酶（spermidine synthase，SPDS）是催化腐胺合成SPD 的關鍵酶。研究表明，當植物遭受干旱、鹽、熱、低溫、重金屬等脅迫時，SPDS基因的表達量增加［8］。廣西蠶業(yè)站2020年克隆并初步鑒定了桑樹SPDS基因的功能，具體包括SPDS候選基因的確定、生物信息學分析、逆境脅迫處理試驗、SPDS基因的啟動子順式作用元件分析。試驗結果表明，與對照相比，SPDS基因mRNA轉錄水平在干旱和灰霉菌（Botrytis cinerea）脅迫下變化顯著。特別是在干旱脅迫下，MnSPDS2基因的轉錄水平是MnSPDS1基因的3.2倍，但是，灰霉菌處理后，MnSPDS1基因的轉錄水平是MnSPDS2基因的4.2倍。

2.4.2 桑樹類胡蘿卜素裂解雙加氧酶基因的研究 類胡蘿卜素是廣泛分布于自然界的一種色素，同時其裂解產(chǎn)物也是合成多種活性物質的前體，在植物生長發(fā)育及脅迫響應中發(fā)揮著重要作用。類胡蘿卜素裂解雙加氧酶（carotenoid cleavage dioxygenases，CCDs）是類胡蘿卜素裂解的關鍵酶，包括CCDs和9-順式環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶（9-cis-epoxycarotenoid dioxy genases，NCEDs）兩個亞家族。廣西蠶業(yè)站在桑葉中鑒定到了8條類胡蘿卜素裂解雙加氧酶基因，并通過設計全長特異引物克隆到了8 條類胡蘿卜素裂解雙加氧酶基因的全長編碼序列。保守結構域分析表明桑樹CCD 均屬于RPE65 超家族，再分別對其進行信號肽、葉綠體轉運肽以及亞細胞定位在線預測，結果表明桑樹NCED 亞家族的蛋白都不含有信號肽，但都含有葉綠體轉運肽，亞細胞定位在線預測結果表明，MnNCED1 和MnNCED3 定位在葉綠體中。亞細胞定位在線預測結果表明MnCCD4 定位在葉綠體中而其他的定位在細胞質中，這可能與它們的功能分化有關。

3 今后研究方向

3.1 繼續(xù)深入開展桑樹種質資源的引進、鑒定與利用的研究

蠶桑產(chǎn)業(yè)是廣西具有優(yōu)勢特色的新興產(chǎn)業(yè)，隨著廣西蠶桑生產(chǎn)的快速發(fā)展，對桑樹種質的需求呈多元化趨勢。種質資源是育種工作的基礎，目前廣西桑樹種質資源還不夠豐富，特別是抗青枯病和抗線蟲病等優(yōu)良種質資源還相對匱乏。今后應繼續(xù)從國內外廣泛收集優(yōu)良種質資源，并深入開展種質資源的鑒定和評價工作。綜合考慮育種和生產(chǎn)需求，廣泛開展田間農藝性狀、經(jīng)濟性狀的系統(tǒng)鑒定和綜合評價；應用現(xiàn)代高新技術與常規(guī)育種技術相結合進行桑樹種質創(chuàng)新，加快新品種培育，選育出具有應用價值的優(yōu)良種質供生產(chǎn)上應用。

3.2 繼續(xù)加強應用基礎和育種技術研究，提升桑樹育種水平

廣西現(xiàn)階段桑樹育種方面的基礎研究相對薄弱，特別是抗病育種基礎研究有待進一步加強。隨著三代測序技術的完善和發(fā)展，二代和三代測序技術的結合已廣泛應用于植物基因組、轉錄組、代謝組和蛋白組等分析中，不同作物遺傳信息的大數(shù)據(jù)庫正在建設中，數(shù)據(jù)共享和利用平臺不斷優(yōu)化，可以充分利用大數(shù)據(jù)來輔助桑樹育種，從而提高育種水平，不斷加快育種進程。

3.3 繼續(xù)根據(jù)生產(chǎn)和市場需求多元化育種

隨著蠶桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對桑樹育種提出了更高標準的要求，高產(chǎn)、優(yōu)質、抗性強、適應范圍廣、多元化等桑樹新品種才能滿足產(chǎn)業(yè)的需求。而目前廣西推廣種植的桑樹品種大多是葉用桑，品種比較單一。今后需加強對種質資源的深入評價，發(fā)掘優(yōu)質高產(chǎn)抗病種質、優(yōu)良多倍體種質、種繭育專用種質、小蠶專用種質、牧用型飼料專用種質、食用的果桑和菜用桑、景觀用的觀賞桑等特異性種質以滿足生產(chǎn)需求。同時，為了降低生產(chǎn)成本、減少勞動力，應該向密植化種植、采收機械化、種養(yǎng)省力化等方向發(fā)展。