設施櫻桃番茄產業(yè)概況及研究進展.pdf

收稿日期 2020 10 13 基金項目 廣東省重點領域研發(fā)計劃項目 2018B020202006 廣東省農業(yè)科學院新興學科團隊 201804XX 中央引導地方科技發(fā)展專項 2018 作者簡介 鄭錦榮 1964 男 碩士 研究員 研究方向為作物遺傳育種 E mail zhengjinrong 廣東農業(yè)科學 2020 47 12 212 220 Guangdong Agricultural Sciences DOI 10 16768 j issn 1004 874X 2020 12 022 鄭錦榮 李艷紅 聶俊 譚德龍 謝玉明 張長遠 設施櫻桃番茄產業(yè)概況及研究進展 J 廣東農業(yè)科學 2020 47 12 212 220 設施櫻桃番茄產業(yè)概況及研究進展 鄭錦榮 李艷紅 聶 俊 譚德龍 謝玉明 張長遠 廣東省農業(yè)科學院農業(yè)科研試驗示范場 農業(yè)農村部華南都市農業(yè)重點實驗室 廣東 廣州 510640 摘 要 櫻桃番茄是聯(lián)合國糧農組織優(yōu)先推廣的 四大蔬果 之一 在全世界廣泛種植 我國近幾年也發(fā) 展迅速 設施栽培櫻桃番茄面積不斷擴大 已成為鄉(xiāng)村振興 都市農業(yè)等現(xiàn)代農業(yè)主角 但設施番茄生產上還存 在不少問題 主要有3個方面 一是缺乏優(yōu)良國產品種 目前生產上優(yōu)良高效品種大都是從國外引進的 二是營 養(yǎng)管理不夠精準 三是缺乏可用的植株生長模型 以及設施設備落后 智能化程度低等 從我國華南設施櫻桃番 茄產業(yè)需求出發(fā) 根據設施栽培專用品種培育研究 植物工廠化技術及智能化設施設備研發(fā)等國內外相關研究成 果 分析總結了廣東省農業(yè)科學院相關研究團隊的最新研究進展 特別是設施栽培櫻桃番茄種質資源收集與創(chuàng) 新 品種培育以及工廠化栽培模式研發(fā)與應用 并依據華南地區(qū)氣候特點對櫻桃番茄設施栽培突破性新品種的培 育 設施設備的優(yōu)化以及工廠化生產技術模式的未來研究進行了展望 關鍵詞 設施園藝 設施櫻桃番茄 專用品種 栽培技術 研究進展 中圖分類號 S626 文獻標志碼 A 文章編號 1004 874X 2020 12 0212 09 Overview and Research Progress of Protected Cherry Tomato Industry ZHENG Jinrong LI Yanhong NIE Jun TAN Delong XIE Yuming ZHANG Changyuan Agro innovative Demonstration Base Guangdong Academy of Agricultural Sciences Key Laboratory of Urban Agriculturein South China Ministry of Agriculture and Rural Affairs Guangzhou 510640 China Abstract Cherry tomatoes is one of the Four Fruits and Vegetables that the Food and Agriculture Organization of the United Nations preferentially promotes It is widely cultivated all over the world and has also developed rapidly in China in recent years The area of facility cultivation of cherry tomatoes has continued to expand and it has become a protagonist in rural revitalization urban agriculture and other modern agricultural fields However there are still many problems in production mainly including three aspects first the lack of good domestic varieties and most of the high quality and high efficiency varieties in current production are mostly introduced from foreign countries second the nutrition management is not accurate enough third the lack of available plant growth models backward facilities and equipment and low intelligence Starting from the needs of the protected cherry tomato industry in south China this article analyzes and summarizes the latest research by relevant research team of the Guangdong Academy of Agricultural Sciences based on domestic and foreign related research results namely the cultivation of special varieties for facility cultivation plant factory technology and the development of intelligent facilities and equipment Research progress especially in the collection and innovation of protected cherry tomato germplasm resources variety cultivation and the development and application of factory cultivation models and the cultivation of breakthrough varieties of cherry tomato under facility cultivation based on the climate characteristics of south China the optimization of facilities and equipment as well as the research of factory production technology mode are prospected Key words protected horticulture protected cherry tomato special variety cultivation technology research progress 櫻桃番茄 Solanum lycopersicum var cerasiforme 又名圣女果 微型番茄 迷你番茄 是番茄屬栽培亞種中的一個變種 原產于南美洲西 部太平洋沿岸安第斯山脈的秘魯 厄瓜多爾 玻利 213 維亞 智利等國的高原或谷地 其果實顏色和形狀 多樣化 酸甜可口 柔軟多汁 營養(yǎng)豐富 富含維 生素 A VA 維生素 C VC 和礦質元素 所 含的番茄紅素和胡蘿卜素等具有降低血液膽固醇 減少心腦血管疾病發(fā)生及預防腫瘤等多種功效 櫻 桃番茄食用和商品價值較高 深受消費者喜愛 消 費需求量不斷增加 是一種經濟價值較高的水果型 番茄 是聯(lián)合國糧農組織優(yōu)先推廣的 四大蔬果 之一 1 隨著鄉(xiāng)村振興 科技扶貧以及農業(yè)農村現(xiàn)代 化建設的推進 設施農業(yè)已成為廣東現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展 的重要方向 近幾年廣東設施農業(yè)面積快速增加 其中櫻桃番茄是設施栽培中主要品種之一 但是目 前生產上優(yōu)質品種大都是國外品種 貨源得不到保 障 并且國外優(yōu)良品種在我省表現(xiàn)抗性差 耐熱性 不好 嚴重影響櫻桃番茄生產 與此同時 隨著生 活水平的提高 人們對櫻桃番茄的品質要求越來越 高 2 4 要求風味好 糖酸比適中 果型美觀 耐 貯藏 能夠滿足的優(yōu)異櫻桃番茄品種更加缺乏 另 外 目前生產上設施栽培櫻桃番茄基本是依據經驗 按時供肥供水 缺少精準的水肥管理方案與生長模 型 以及適宜華南地區(qū)高溫高濕氣候特點的設施設 備 嚴重制約著廣東設施櫻桃番茄生產的發(fā)展 本文分析了我國特別是華南地區(qū)櫻桃番茄設施 栽培產業(yè)面臨的問題 概述了國內外櫻桃番茄設施 栽培專用品種培育的研究進展以及工廠化育苗和光 質調控等精準化栽培技術方面的研究情況 總結了 廣東省農業(yè)科學院櫻桃番茄在品種培育與設施栽培 模式研究上的主要進展 并對櫻桃番茄設施栽培突 破性新品種的培育 設施設備的優(yōu)化以及工廠化生 產模式進行了展望 以期為廣東設施櫻桃番茄產業(yè) 的發(fā)展提供技術和理論支撐 1 國內外設施櫻桃番茄產業(yè)概況 目前全世界櫻桃番茄種植面積 100 萬 hm 2 左 右 主要分布在歐洲的荷蘭 西班牙 俄羅斯 非洲的尼日利亞 美洲的美國 哥倫比亞及亞洲 的以色列 日本 中國等 我國櫻桃番茄種植面 積約 15 萬 hm 2 其中近 8 萬 hm 2 為設施櫻桃番茄 主要種植地區(qū)有山東 江蘇 廣西 廣東 海南 等地 4 隨著工業(yè)技術進步 物聯(lián)網技術 LED 技術 AI 技術等發(fā)展 以及人們對現(xiàn)代農業(yè)產業(yè) 需求增加 促使觀光農業(yè) 都市農業(yè) 休閑農業(yè) 中的設施櫻桃番茄面積不斷擴大 我國設施櫻桃 番茄產業(yè)不斷發(fā)展 對產業(yè)技術需求不斷升級 主要體現(xiàn)在以下幾個方面 1 1 1 設施專用品種 目前國內種植的品種特別是 高品質品種大都來自國外 如以色列海澤拉的夏日 陽光 以色列 TOP seeds 的粉貝貝 韓國世農種業(yè) 百斯特種苗的釜山 88 日本金子公司的黃妃等 但這些品種種子價格昂貴 如夏日陽光 8 0 元 粒 高達 4 000 元 g 且供貨不穩(wěn)定 影響櫻桃番茄產 業(yè)發(fā)展 我國相關育種團隊近幾年先后培育出中櫻 6 號 京番黃星 7 號 粉貝貝 金陵美玉 浙櫻粉 1 號 櫻莎黃等品種 但這些品種的綜合性狀與國外優(yōu)良 品種仍有差距 因此在生產上推廣應用面積不大 廣東省地處熱帶亞熱帶 早春低溫陰雨寡日照 夏 季高溫高濕 對設施專用品種要求更高 生產上對 優(yōu)良的專用品種特別是國產品種需求迫切 1 1 2 精準栽培技術 我國設施櫻桃番茄種植模式 大致分為土培和無土栽培 但普遍存在營養(yǎng)管理不 夠精準 土培缺乏測土配方施肥 無土栽培營養(yǎng)液 配方比較單一 未能根據植株生長動態(tài) 環(huán)境變化 及時調整營養(yǎng)液配方 EC 值 pH 值 另外 在設 施條件下 光和根際環(huán)境管理數據支撐不足 缺乏 可用的植株生長模型 1 1 3 設施設備及環(huán)境調控技術 設施設備及環(huán)境 調控技術有待進一步提高 國外已進入第五代智能 溫室設備時代 而我國大都還是簡易的薄膜大棚 特別是在華南地區(qū) 熱帶亞熱帶氣候條件下對設施 設備的要求更高 在保護設施結構功能及功能性覆 蓋材料 具有散射光 濾光 降溫 保溫 物聯(lián) 網 LED 光質及人工智能 AI 等方面的研究相對較 少 與發(fā)達國家相比仍有很大差距 2 國內外設施櫻桃番茄研究進展 2014 年中國科學家揭示番茄是從醋栗番茄到 櫻桃番茄再到番茄 經過兩次馴化改良而成 5 番茄作為重要模式植物得到了深入且系統(tǒng)的研究 在此基礎上 對設施栽培需求的專用櫻桃番茄品種 和精準化管理等研究較多 2 1 設施專用品種研究 近幾年 設施櫻桃番茄專用品種在生理生化 遺傳規(guī)律及分子生物學方面均有深入研究 現(xiàn)從品 質 抗病 產量 抗逆等方面 綜合普通番茄和櫻 桃番茄闡述相關研究進展 2 1 1 品質 櫻桃番茄的品質特性是決定其市場競 爭力的首要因素 包括風味品質 營養(yǎng)價值和外觀 品質 3 個方面 較高的品質主要包括可溶性固形物 含量高 風味良好 VC 和番茄紅素含量高 果實 色澤鮮艷 耐裂 果實可溶性固形物含量及揮發(fā)性物質是構成 214 櫻桃番茄風味品質的關鍵因素 可溶性固形物是 糖 果糖和葡萄糖 酸 檸檬酸和蘋果酸 以 及微量成分的總和 是番茄風味物質的重要組成部 分 是育種家衡量櫻桃番茄品質的關鍵指標 良好 的甜酸風味要有較高的可溶性固形物含量 包括較 高的含糖量 適宜的含酸量和合適的糖酸比 一般 為 7 10 糖酸比主要取決于果糖和檸檬酸 葡 萄糖和蘋果酸的比率 番茄中已經有 200 多種揮發(fā) 性組分被分離鑒定出來 這些揮發(fā)性組分相互作 用 對番茄的風味起到了關鍵作用 我國科學家黃 三文團隊獲得了控制風味的基因位點 為番茄風 味和營養(yǎng)物質的遺傳調控和全基因組設計育種提 供了思路 1 6 可溶性固形物含量在大多數雜交組 合F 1 中表現(xiàn)為超親優(yōu)勢 因此可通過多次回交的 方式將野生番茄高可溶性固形物相關基因導入普通 番茄中 獲得可溶性固形物較高的育種材料 1998 年 Bernacchi 等利用高世代回交群體 QTL 分析方法 同時對番茄的 7 個數量性狀進行了分析與改良 成 功地將多毛番茄和醋栗番茄的有益基因導入到普通 番茄中 得到了一批可溶性固形物含量較對照高 6 22 的材料 6 番茄果實的主要營養(yǎng)物質是 VC 和番茄紅素 番茄紅素是目前自然界中抗氧化能力極強的類胡蘿 卜素 其生物活性強于其他類胡蘿卜素 VC 含量 屬于數量遺傳性狀 一般符合加性效應 遺傳力較 高 7 最新研究發(fā)現(xiàn) SlbHLH59 基因影響抗壞血 酸積累 8 番茄紅素含量也屬數量遺傳性狀 遺 傳模型以基因加性效應為主 并有少量的上位效應 顯性效應不顯著 雜交一代平均數接近中親值 一 般配合力效應為主 特殊配合力效應不大 番茄外觀品質主要體現(xiàn)在果色 果形 硬度和 耐裂性等 櫻桃番茄果色有鮮紅 粉紅 黃色 橙 黃色 橘黃色 紫色 黑色 咖啡色 綠色 白色 等 主要與果皮內的類黃酮物質 果肉中的葉綠素 和類胡蘿卜素類物質有關 9 果實顏色被許多基 因控制 目前已經克隆的與果色相關的基因主要包 括深紅色基因 Og c 和等位基因 B 使番茄類胡蘿卜 素積累增加的基因為 HP1 HP2 HP3 綠果肉基 因 GF 白色果實基因 L 2 黃色或橙黃色果肉基 因 R Delta T 粉果基因 Y 以及與果實中葉綠素 分布相關的基因 U 和 UG 等 10 17 2 1 2 抗病性 迄今為止已發(fā)現(xiàn) 200 多種番茄病 害 其中主要有 40 多種 在我國為害嚴重的有 10 多種 如黃化曲葉病毒 煙草花葉病毒 青枯病 細菌性斑點病 葉霉病 晚疫病 灰霉病 枯萎病 根結線蟲病等 而南方特別是設施條件下主要病害 有黃化曲葉病毒 青枯病 晚疫病等 對這些病害 的遺傳規(guī)律已有大量研究 在育種應用方面 已經 從野生番茄資源中找到了大部分抗源 一些抗性基 因已經通過雜交轉入普通番茄中 并通過基因聚合 創(chuàng)制出兼抗多種病害的材料 育成一批抗病品種 大約有 20 種抗病基因或 QTL 被克隆或精細定位 分子標記技術已經在很大程度上替代人工接種鑒定 技術 黃化曲葉病毒病是世界范圍內流行的一種毀滅 性病毒病 近年來由于天氣變暖和煙粉虱的大量繁 殖 番茄病毒病逐年加重 并且由于病毒變異快 育種比較困難 現(xiàn)已挖掘的抗性基因包括 Ty 1 Ty 2 Ty 3 Ty 3a Ty 4 Ty 5 等 分子標記鑒定 與人工抗性鑒定符合率高達 91 02 這些分子標 記在櫻桃番茄育種中得到廣泛應用 18 我國已經 從國內外引進抗 TYCLV 材料 目前已成功選育多 個抗病品種 番茄青枯病屬土傳細菌維管束病害 多發(fā)于華 南地區(qū) 目前關于該病的抗性遺傳規(guī)律仍不清楚 番茄抗青枯病育種仍以常規(guī)技術為主 分子標記還 沒有得到廣泛應用 而常規(guī)育種因為分離群體小 連鎖不良性狀基因 如小果 有棱肩 等因素 給 抗青枯病育種造成了一定困難 自 20 世紀 50 年代 末我國育種家從國外收集番茄抗青枯病材料 通過 多年雜交及選擇 選育出了一批抗病品種 并在生 產上大面積推廣應用 對有效防治青枯病起到了一 定作用 19 晚疫病是影響世界番茄生產的主要病害 由 致病疫霉引起 高溫低濕天氣容易導致晚疫病害發(fā) 生 遺傳規(guī)律尚不清楚 持久高抗品種選育難度大 目前 隨晚疫病菌的不斷進化 生理小種不斷更 新 Ph 1 與 Ph 2 的抗性已漸漸被克服 而 Ph 4 Ph 5 Ph 6 基因的抗性也未在生產中得到檢驗 目 前關于 Ph 3 基因的報道最多 在育種上使用最頻 繁 據研究 Ph 3 基因為部分顯性 能有效抵抗 多個生理小種 就算是只含雜合的 Ph 3 基因的番 茄植株 也能抵抗兩個優(yōu)勢小種 20 21 培育具有復合抗性的番茄雜種一代是主要的育 種目標 中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所利用分子 標記選育出具有 7 個抗病基因的多抗品系 21 2 1 3 產量 產量育種主要是利用番茄的雜種優(yōu) 勢 櫻桃番茄的株型 果數和單果重與產量關系 密切 番茄作為喜光蔬菜作物 株型對其光合物 質生產的影響尤為顯著 番茄的理想株型 指 幾 何株型 應該是植株上部葉片上沖 中部葉片 上揚 下部葉片平展 葉片稀疏而短 株型緊湊 215 植物株型是通過側枝 節(jié)間生長和莖封頂來維持 植株有限和無限生長的重要農藝性狀 22 側枝對 番茄的株型和產量有重要影響 生產上通常采用 摘除側枝等措施進行整枝以實現(xiàn)增產的目的 目 前已知的控制番茄側枝形成的基因主要有 LS BL 和 BRC1a b 23 24 櫻桃番茄單果重與結果數呈極顯著負相關 在櫻桃番茄豐產性育種中 選擇結果數這一性狀 時 考慮單果重不宜太大 否則會影響總產量的提 高 25 番茄果實質量是一個典型的數量性狀 由 多個基因共同控制 目前已知的控制番茄果實質量 的主效QTL大約有10個 其中4個已經被克隆 分 別為fw2 2 fw3 2 lc和fas 26 28 櫻桃番茄育種過程中 由于櫻桃番茄的單果質 量不宜過大 為提高產量 每穗的結果數和單株結 果數非常重要 當親本單株結果數相差大時 其 F 1 代的結果數大多中間稍偏多 29 研究認為櫻桃番 茄單花序果數的一般配合力方差大于特殊配合力方 差 說明主要受基因的加性效應控制 可以穩(wěn)定遺 傳后代 應通過選種和有性雜交育種等常規(guī)育種方 法加以利用 且應考慮一定環(huán)境因素的影響 2 1 4 抗逆性 番茄屬于喜溫蔬菜 不耐低溫 在 我國南方早春露地番茄生產經常遭受低溫冷害 近 年來 南方設施番茄面積不斷擴大 塑料大棚面積 增多 南方春季陰雨連綿 因此低溫寡照制約著設 施櫻桃番茄的產業(yè)發(fā)展 番茄的非生物脅迫如低溫 弱光等由于缺乏對其分子遺傳基礎的認識 在分子 育種方面還難以有所作為 主要還是通過在低溫和 弱光的條件下進行鑒定 挖掘具有相應抗性的櫻桃 番茄種質資源 低溫對番茄種子萌發(fā) 營養(yǎng)生長 花芽分化 及發(fā)育 開花 坐果 果實發(fā)育和成熟等均產生不 利影響 栽培番茄對低溫敏感 而番茄的某些野生 近緣種如智利番茄 多毛番茄 醋栗番茄及類番茄 具有較強的抗寒性 30 近年來 番茄中也克隆鑒 定了一些抗寒相關的基因 如 CBF ERF FA D G PAT VED 及 GME 31 34 等 弱光影響番茄的光合作用 隨著光強降低 植 株光合速率下降 同化產物積累量減少 表現(xiàn)出植 株干鮮物質量降低 含水量增加 莖稈徒長等現(xiàn)象 嚴重制約了植株正常生長發(fā)育 35 在育種過程中 選擇最佳親本是培育耐弱光品種的關鍵 目前沒有 找到一個可以用于鑒定番茄耐弱光性的可靠性指 標 可以根據生殖生長 營養(yǎng)生長 光飽和點 光 補償點 凈光合速率 葉綠素含量等指標進行綜合 篩選 2 2 精準化栽培技術研究 國內外在精準化管理已經展開研究并形成了成 熟的技術體系 特別是在營養(yǎng)液的管理 光溫調控 病蟲害防控等方面 近幾年 主要在植物工廠 工 廠化育苗及光調控等方面開展研究 2 2 1 植物工廠 植物工廠的類型普遍劃分為兩 種 一種是人工光利用型植物工廠 在密閉可控且 幾乎不受外界氣候條件影響的環(huán)境下 進行植物周 年連續(xù)工廠化生產的高效農業(yè)系統(tǒng) 光源主要依靠 人工補光的植物工廠 另一種是自然光 有補光或 無補光 利用型植物工廠 其內部環(huán)境相對可控 但由于其光源主要依靠自然光 因此一定程度上其 內部的微氣候受到外界環(huán)境的影響 國內對植物工 廠的研究起步較晚 但發(fā)展迅速 據不完全統(tǒng)計 截至 2018 年底 我國實際運行且有一定規(guī)模的人 工光植物工廠有 200 余座 主要分布在廣東 北京 上海 浙江 江蘇 山東 陜西 福建等地 其中 栽培面積超過 20 000 m 2 的植物工廠有兩座 36 但是人工光植物工廠由于初期建設成本過高 后期 維護費用巨大以及光源與空調能耗較大 導致其無 法持續(xù)快速的發(fā)展和難以大范圍的推廣 目前主要 以自然光利用型植物工廠為主 廣東省農業(yè)科學院 根據動態(tài)漂浮原理 結合廣東華南熱帶亞熱帶氣候 的特征 吸收國內外先進技術集成創(chuàng)制了華南型櫻 桃番茄植物工廠 水培 技術模式 37 屬于自然 光利用型植物工廠的技術模式 2 2 2 工廠化育苗 工廠化育苗主要有兩種 即實 生苗和嫁接苗 番茄嫁接具有植株長勢好 光合能 力強 抗逆性強等特點 且土傳病害的發(fā)病率 病 情指數明顯降低 20 世紀 80 年代 蔬菜嫁接栽培 技術遍及日本 中國和歐美各國 據統(tǒng)計 荷蘭番 茄嫁接栽培 1 500 hm 2 嫁接栽培比率 97 日本 番茄嫁接栽培 5 080 hm 2 嫁接栽培比率 40 韓 國番茄嫁接栽培 1 536 hm 2 嫁接栽培比率 25 我國番茄嫁接栽培1 4 5 4 5 h m 2 嫁接栽培比率 1 38 近幾年 我國在番茄嫁接方面也取得一些 進展 南方地區(qū)主要存在青枯病土傳病害 我國選 育的抗青枯病砧木品種有浙砧 1 號 浙砧 2 號 英 雄 砧木 1 號 桂砧 1 號等 海茄砧 1 號 海茄砧 2 號等 39 嫁接技術主要有靠接 劈接 貼接 插接 平接 套管 針接等 7 種方法 目前主要推 薦貼切的嫁接方式 該方式具有嫁接效率高 不易 脫落 污染率低 對接穗莖粗要求較低的特點 為 節(jié)約種子成本 嫁接育苗方式由一苗一頭向一苗四 頭發(fā)展 40 2 2 3 光調控 目前設施內普遍使用的是 LED 光 216 源 LED 光源能發(fā)出植物生長所需要的各種單色光 能單獨控制不同光質和發(fā)光強度 光能有效利用率 可達 85 左右 在植物工廠栽培中能夠實現(xiàn)根據 不同作物的生長需求對光質及光強進行精準調控 為植物生長提供最佳的光源來調控植物形態(tài)建成和 生長代謝 補光方式 光強 光周期和光質對設施 番茄的產量和品質密切相關 研究發(fā)現(xiàn) LED 側面補光可節(jié)能 36 3 因此 50 側面補光狀態(tài)的高壓鈉燈可以取代頂部補光 株內冠層補光促進番茄可溶性固形物含量增加 而 底部冠層補光能維持較低冠層相對穩(wěn)定的光照條 件 促進光合作用 提高果實產量 LED 燈管和 LED 燈帶均能顯著提高櫻桃番茄掛果數 總產量和 單果重 且 LED 燈管能顯著提高果實品質 41 在補光照明中一般用光合有效輻射 PAR 定 量表征 PAR 單位為 mo1 m 2 s 據報道 栽培番 茄一般需要 30 mo1 m 2 d 或更高的光照量 而對于 番茄種苗培植則最好使用 4 8 6 0 mo1 m 2 d 的光照 量 對應于光照周期為 12 h 下 111 139 mo1 m 2 s 的光強 光強過低很有可能會減少果實產量和質量 達不到補光照明的預期效果 42 一般番茄種植的光周期為 12 16 h 光周期的 延長能在一定程度上促進植株的生長 但光周期也 不宜太長 當連續(xù)數日光周期超過 17 h 時 葉片 容易出現(xiàn)缺綠病 同時 一定不能中斷種植過程中 的黑暗周期 否則會減緩生產而降低產量 目前對 于番茄各個生長階段的補光研究中 大多光周期設 定為 12 14 h 43 44 不同光質對番茄的幼苗發(fā)育 植株形態(tài) 果 實產量及品質等產生不同影響 設施內番茄補光多 聚焦于紅光 藍光及紅藍光配比 紅光能夠增加番 茄干 鮮質量 增強根系活力 增加株高 促進下 胚軸生長 提升光合速率 促進乙烯的積累而提前 成熟 提高番茄紅素 碳水化合物和可溶性糖含量 等 45 46 藍光促進開花 抑制莖伸長和下胚軸的 伸長 調節(jié)氣孔 提高花青素含量和 VC 含量 47 而紅藍光配比對番茄育苗及果實品質均有較大的影 響 可以壯苗 提高番茄果實品質等 48 49 3 廣東省農業(yè)科學院設施櫻桃番茄研究 進展 早在 20 世紀 90 年代 廣東省農業(yè)科學院就開 展了設施櫻桃番茄研究 包括專用品種選育 設施 栽培模式研發(fā) 周年種植技術及管理等 形成浮根 式水培技術模式并在生產上推廣應用 近幾年 相 關團隊根據我國特別是華南地區(qū)現(xiàn)代設施農業(yè)發(fā)展 趨勢及產業(yè)需求對設施櫻桃番茄進行深入研究 如 設施專用品種培育 設施栽培模式集成創(chuàng)新及設施 設備選型優(yōu)化等 初步形成了華南型櫻桃番茄工廠 化生產技術模式 在生產上進行示范推廣 取得較 好效果 3 1 設施專用櫻桃番茄品種研究 3 1 1 種質資源收集 創(chuàng)新與應用 種質資源是育 種的基礎 由于櫻桃番茄是一種嚴格的自花授粉植 物 經過長期的馴化和選育 遺傳背景逐漸變窄 因此廣泛收集資源對櫻桃番茄育種研究尤為重要 目前全世界番茄種質材料約 75 000 多份 其中櫻 桃番茄約 4 000 多份 主要收藏在 AVRDC 美國 農業(yè)部 美國加州大學等機構 我國從 20 世紀 80 年代開始 先后組織大規(guī)模收集工作 目前有番茄 種質資源 10 000 份 廣東省農業(yè)科學院從國內外 廣泛征集種質資源 目前有櫻桃番茄種質資源 900 多份 并建立了櫻桃番茄種質資源庫 已成為我國 特別是華南地區(qū)種質資源保存最多單位之一 通 過對種質資源進行大規(guī)模的鑒定 建立了有 50 000 多個數字的種質資源數據庫 包括櫻桃番茄生長類 型 品質 抗病性 產量等 30 多個指標 為種質 資源的評價 創(chuàng)新利用提供數據支撐 廣東省農業(yè)科學院在鑒定評價基礎上進行系譜 選育 創(chuàng)制多份具有重大利用價值的育種材料 其 中有高可溶性固形物含量 最高可達 12 果皮 薄且耐裂的材料 1 份 相當于日本的冰淇淋番茄 抗青枯病 TMV CMV TYCLV 及兼抗 2 3 種以 上病害的抗病性材料 這些優(yōu)異材料的果實顏色有 鮮紅色 粉紅色 桔黃色 黃色 淡黃色 咖啡色 及黑紫色 綠色 白色等 果實最小 3 g 最大近 30 g 果型有圓形 橢圓形 果型指數 0 7 1 3 之 間 這些材料為進一步優(yōu)異品種選育研究提供了優(yōu) 良親本 3 1 2 品種選育 利用創(chuàng)新的優(yōu)異育種材料 根據 雜交優(yōu)勢育種理論 配制雜交組合超 1 000 份 在 設施條件及露地條件下測試配合力 經過多季廣東 春 秋試驗 篩選出配合力高 雜交一代表現(xiàn)突出 的組合近 20 份 對這些組合分別在廣西 云南 海南 西安等地進行異地鑒定 同時進行人工接 種青枯病 TYCLV 抗病性鑒定及分子標記鑒定 以夏日陽光 千禧等為對照初步選了 3 個優(yōu)異組 合 分別命名為粵科達 101 粵科達 202 和粵科達 301 其中粵科達 101 為黃色高品質櫻桃番茄品種 可溶性固形物含量 9 0 以上 有香味 與夏日陽 光相比 品質相當 抗病性更強 粵科達 202 為紅 色品種 口感佳 番茄紅素和 VC 含量較高 粵科 217 達 301 為粉紅色有限生長型品種 可串收 品質好 且抗病性強 具有抗黃化曲葉病毒的 Ty1 Ty3a 基 因位點 抗青枯病 Bw12 基因位點 抗煙草花葉病 毒 Tm 2a 基因位點 35 此外 還培育出特色品種 綠色粵科達 401 咖啡色粵科達 501 和花色粵科達 601 可用于觀光科普 形成系列櫻桃番茄專用品種 3 1 3 育種技術研究 除常規(guī)育種技術和分子標 記技術外 廣東省農業(yè)科學院研究團隊還利用基 因編輯技術 航天誘變技術創(chuàng)新育種材料 為創(chuàng) 制抗青枯病櫻桃番茄材料 本研究團隊利用構建了 CRISPR 基因敲除載體 轉化農桿菌獲得有基因敲 除載體的農桿菌菌株 建立了模式番茄和櫻桃番茄 ZL035 的遺傳轉化體系 獲得 RRS1 和 ERF3 基因 敲除轉基因 T 0 植株各 15 個株系 另外 利用基因 編輯技術對番茄花粉發(fā)育過程中的特定基因 LAP3 進行定向編輯操作 使得編輯植株無法產生活性花 粉粒從而導致雄性不育 而其他所有性狀與原自交 系無差異 即獲得相應自交系對應的不育系 未 來可應用于雜交種的種子生產中 2019 年提供了 7 份優(yōu)異櫻桃番茄育種材料給中國航天航空技術中心 搭載衛(wèi)星 并于 2020 年初返回 目前正在設施條 件下進行篩選鑒定 以期獲得較好變異材料 3 2 設施栽培技術模式研究 廣東省農業(yè)科學院相關課題組根據動態(tài)漂浮培 原理 結合華南熱帶亞熱帶氣候特點吸收國內外先 進技術集成創(chuàng)新形成了華南型工廠化生產 水培 技術模式 該模式具有五大特點 1 適宜華南 熱帶亞熱帶氣候 具有較好的降溫降濕 防臺風等 特點 2 具有穩(wěn)定的且豐氧的根際環(huán)境 不會 受短時間停電影響 營養(yǎng)液動態(tài)流動對植物營養(yǎng)供 應穩(wěn)定 3 技術成熟且簡單 易建設 包括設施 專用品種 周年管理技術等 4 投資低 投入 產出比高 5 周年生產 產品潔凈化 可全年 進行作物生產 提高種植效益 該關鍵技術模式包 括 5 個方面 即設施設備 專用品種 營養(yǎng)液管理 根際環(huán)境調控及周年管理技術等 設施設備包括 保護系統(tǒng) 栽培系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng) 調控系統(tǒng)及加氧 系統(tǒng)等 5 個系統(tǒng) 專用品種方面 已經選育出一系 列專用品種 另外還篩選出一批適宜的專用品種 在營養(yǎng)液管理方面 研究出櫻桃番茄專用營養(yǎng)液配 方 并根據不同生育期 氣候因子及作物生長狀況 等進行調控 根際環(huán)境調控采用浮板式水培模式 既可保證植株的營養(yǎng)需求 又可保證根系氧氣的供 應 采用熱傳導能力低的聚苯系材料做栽培槽和定 植板 可營造溫度相對穩(wěn)定的根際環(huán)境 形成了從 播種 育苗 定植 整枝 采收 拉秧的周年技術 管理規(guī)范及病蟲害防控技術及設施內消毒技術 4 展望 4 1 培育突破性新品種 在新品種選育方面 加強種質資源研究如育種 數字分析管理 利用 QTL 技術對資源多態(tài)性分布 分類 遺傳特性進行研究 提高雜交優(yōu)勢育種效率 同時 進一步征集野生種質資源并挖掘和利用優(yōu)異 基因 特別是在可溶性固形物性狀方面 在基因編 輯及航天育種方面深入研究 利用基因編輯技術創(chuàng) 制優(yōu)質且抗病抗逆育種材料 以期培育出品質優(yōu)良 兼抗 3 4 種病害的突破性新品種 打破設施櫻桃番 茄高端品種被國外壟斷的局面 為我國種業(yè)科技作 出貢獻 4 2 優(yōu)化設施設備 華南地區(qū)早春低溫陰雨 夏季高溫高濕且有臺 風 對設施要求較高 要求保護設施能抗臺風 能 降溫保溫且光照充足 進一步選型優(yōu)化以滿足設施 櫻桃番茄基本生長需求 同時結合現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展趨 勢和市場需求 觀光農業(yè) 休閑農業(yè) 都市農業(yè)等 的需要 另外 隨著 5G 技術 AI 技術 LED 技術 發(fā)展 未來設備不斷添加現(xiàn)代元素 形成華南地區(qū) 特色的現(xiàn)代設施設備模式 以滿足生產上人們不斷 提高的技術需求 4 3 創(chuàng)新工廠化生產技術模式 在設施栽培技術模式方面不斷優(yōu)化 達到高效 低碳環(huán)保 形成工廠化生產技術體系 創(chuàng)新研發(fā)包 括設施設備升級優(yōu)化 設施光溫調控 配套專用品 種 工廠化育苗 水肥精準管理 病蟲害綜合防控 的全套技術體系 參考文獻 References 1 TIEMAN D ZHU G T RESENDE M F R LIN T NGUYEN C BIES D RAMBLA J R BELTRAN K S O TAYLOR M ZHANG B IKEDA H LIU Z Y FISHER J ZEMACH I MONFORTE A ZAMIR D GRANELL A KIRST M HUANG S W KLEE H A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor J Science 2017 355 6323 391 DOI 10 1126 science aal1556 2 聶俊 李艷紅 譚德龍 張長遠 謝玉明 史亮亮 鄭錦榮 優(yōu)質多 抗 櫻 桃 番 茄 新 品 種 粵 科 達 3 0 1 的 選 育 J 廣 東 農 業(yè) 科 學 2 0 1 9 46 9 34 39 DOI 10 16768 j issn 1004 874X 2019 09 005 NIE J LI Y H TAN D L ZHANG C Y XIE Y M SHI L L ZHENG J R Breeding of new cherry tomato hybrid Yuekeda 301 with high quality and multi resistance J Guangdong Agricultural Sciences 2019 46 9 34 39 DOI 10 16768 j issn 1004 874X 2019 09 005 3 聶俊 呂娜 李艷紅 羅國慶 鄭錦榮 譚德龍 史亮亮 不同栽 培方式對番茄產量及品質的影響 J 廣東農業(yè)科學 2018 45 6 25 29 DOI 10 16768 j issn 1004 874X 2018 06 005 NIE J LYU N LI Y H LUO G Q ZHENG J R TAN D L SHI L L Effects of cultivation methods on yield and quality of tomato 218 J Guangdong Agricultural Sciences 2018 45 6 25 29 DOI 10 16768 j issn 1004 874X 2018 06 005 4 祖兆忠 張波 黃武強 櫻桃番茄設施栽培研究進展 J 黑龍江農業(yè)科學 2017 6 136 140 DOI 10 11942 j issn1002 2767 2017 06 0136 ZU Z Z ZHANG B HUANG W Q Research progress on protected cultivation of cherry tomatoes J Heilongjiang Agricultural Sciences 2017 6 136 140 DOI 10 11942 j issn1002 2767 2017 06 0136 5 ZHANG Y LIN K LI C XIONG G XUE Y MAZZUCATO A CAUSSE M FEI Z GIOVANNONI J J CHETELAT R T ZAMIR D STADLER T LI J YE Z DU Y HUANG S Genomic analyses provide insights into the history of tomato breeding J Nature Genetics 2014 46 11 1220 1226 DOI 10 1038 ng 3117 6 ZHU G T WANG S C HUANG Z J ZHANG S B LIAO Q G ZHANG C Z LIN T QIN M PENG M YANG C K CAO X HAN X WANG X X V AN DER KNAAP E ZHANG Z H CUI X KLEE H FERNIE A R LUO J HUANG S W Rewiring of the fruit metabolome in tomato breeding J Cell 2018 172 1 2 249 261 e12 DOI 10 1016 j cell 2017 12 019 7 駱巧娟 馬文靜 宿梅飛 趙穎