高效育种技术让番茄和辣椒更好吃

叶智标在温室里检查“樊华12”的生长情况。叶智标为图片

蔬菜和病虫害之间的斗争从未停止过。然而，大量的农药会给人类健康、环境等带来很多不良影响。科学家们一直在寻求两全其美的方法，这不仅可以减少农药的使用量，还能确保蔬菜的安全生产和供应。

"培育抗病、优质、高产的品种是必要的."华中农业大学园艺与林业学院的叶智标教授在20年前提出了这个想法，并将其付诸实践，以解决关键的科技问题。他带领团队从传统的育种方法到现在的分子育种技术，突破重重困难，让“鱼”和“熊掌”兼得，培育出一批品质优良、抗多种疾病的番茄和辣椒新品种。

最近，他们的科研成果获得了国家科技进步奖二等奖，这也是2019年唯一的国家园艺科技进步奖。

育种效率提高了3倍以上。

茄子是我国重要的蔬菜作物，其中番茄和辣椒占茄子种植面积的80.1%，达5200万亩。这应该是一种高效蔬菜，但它的发展一再受挫。

由于栽培环境和育种目标的变化，番茄栽培面临着越来越严重的逆境，而果实的风味和品质在一段时间内呈下降趋势。“番茄是世界上最重要的蔬菜作物之一，也是生物研究的模式植物。开展番茄育种尤为迫切。”叶智标在接受《中国科学》采访时说。

番茄和辣椒起源于南美洲，属于茄科。它们有相似的遗传背景、相似的生物学特征、常见的重要疾病和常见的育种方法。因此，研究人员经常结合他们的育种工作。

然而，传统的育种方法主要是由人的感官来评价的。育种周期长，育种效率低，不能满足行业对品种的需求。

基因组学和生物技术的进步促进了育种工作的发展。叶智标的团队克隆并鉴定了65个抗性和品质性状的调控基因，包括6个关键基因。世界上首次开发出22种原始分子标记。在中国，它是第一个为番茄开发出一套59个实用分子标记的国家。辣椒抗病的六个分子标记等。

值得一提的是，“我们是世界上第一个番茄高通量分子标记基因分型系统，可一次检测50个性状位点，比原检测技术效率提高20倍以上，茄果类蔬菜育种效率提高3倍以上，育种周期缩短约3年。”叶智标介绍。

“我们率先创建和开发的蔬菜分子标记和分子标记检测系统，为推动分子标记辅助育种技术在我国蔬菜育种中的应用，加快番茄分子育种发挥了重要作用。”华中农业大学园艺与林业学院教授张在接受《中国科学日报》采访时表示。

开发种质资源实现“一箭双雕”

对于育种科学家来说，种质资源非常重要。种质资源的收集、保存和研究为育种工作奠定了丰富的物质基础。

为了更好地开展后续研究工作，他们还建立了高效的番茄和辣椒种质资源综合评价技术体系。“我们从2750份茄子蔬菜种质资源中鉴定出139份抗病优质番茄和辣椒种质。”叶智标说道。

青枯菌是我国南方番茄栽培的最大障碍。张介绍，普通品种抗青枯病的果实相对较小。如何打破青枯病抗性与小果性状之间的联系是一个国际性的问题。

2008年对番茄产业来说是艰难的一年。番茄黄化曲叶病毒病大规模爆发，严重影响番茄种植。据张回忆，当时抗黄化曲叶病毒的番茄品种都在外国公司手中，在中国非常稀少，急需。

这两种疾病对我国的番茄产业构成了极大的威胁，那么我们能不能“一举两得”，同时培育出能够抵抗这两种疾病的品种呢？

为了走出这条道路，他们将鉴定出的抗青枯病种质与抗黄化曲叶病毒病的大果番茄杂交回交，通过分子标记辅助选择和田间抗性选择，选育出13个抗青枯病和黄化曲叶病毒病的大果型自交系。其中一个表现出对青枯病的显性抗性，是后来育成的新品种“樊华12”的抗性亲本。

迄今为止，该团队已创造了572份茄子蔬菜种质、10个遗传育种群体和67份优秀核心育种材料，为优秀基因发现和分子标记开发提供了重要材料。

这10个新品种都有自己的魔力。

“繁殖时我们需要解决三个问题。首先，让种植者好好种植，克服种植需要解决的问题，如多抗、高产等。我们还应该使新品种具有更好的适销性，如良好的质量、外观、储存和运输，并确保产品从原产地到市场不会损失太多。更重要的是满足消费者对营养、风味和口味的要求。叶智标说，“让西红柿和辣椒易于种植，味道鲜美是我们的育种目标。"

利用高效分子标记辅助育种技术和优良的育种材料，培育出了10个抗性多样、品质优良的番茄和辣椒新品种。他们有独特的特点，显示出他们独特的能力。

其中，“樊华12”是世界上第一个对青枯病和黄曲叶病毒病也有抗性的大型水果番茄品种。平均单果重230克，克服了青枯病抗性和小果之间的连锁问题。它已成为湖北、广西、广东等青枯病高发区的首选品种，并在广西、海南等番茄产区广泛用作抗青枯病砧木品种。

‘金鹏8号’是由Xi鹏种苗有限公司和华中农业大学育成的国内第一个抗黄化曲叶病毒病、耐低温弱光的优质粉红果番茄品种。它具有持续坐果能力强、果实商品率高、保质期长等优点。单果重200-250克，亩产7500-10000公斤。由于其耐寒性强、抗多种病害、商品果率高，已成为国内抗黄化曲叶病毒品种中推广时间最长、种植面积最大的番茄品种。

“长江流域更喜欢吃虎皮和青椒。针对这一需求，我们通过杂交和分子标记辅助选择，培育出了我国中部面积最大的优质薄皮辣椒品种‘眉佳2号’。”湖北省农业科学院经济作物研究所副所长姚明华在接受《中国科学报》采访时表示，该品种不仅果实大、皮薄、口感好，而且早熟、高产、抗病、抗逆能力强、持续坐果能力强。它深受农民和消费者的喜爱，占湖北省辣椒种植面积的35%。

其他7个新品种也有各自独特的特点，得到了广泛推广，种子甚至出口国外。

“获奖回来后，我们都感到压力更大，觉得育种工作还有很长的路要走。借此获奖的机会，我希望团队能够进一步合作，让番茄在从基础研究和应用到普通人餐桌的产业链中做得更好。”叶智标说道。