【大國(guó)糧策】“茄子家族”如何變得五彩斑斕？生物育種技術(shù)助力種源攻關(guān)

茄子作為重要的茄科蔬菜，在全世界均有栽培。我國(guó)是世界上茄子種植面積和產(chǎn)量最大的國(guó)家。茄子含蛋白質(zhì)、多種維生素、多種微量元素和多種食物堿等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在抗癌、抗衰老、防止心血管疾病、糖尿病以及炎癥等方面具有有益作用。

果實(shí)形狀從圓形到長(zhǎng)條形，顏色從白色到紫黑色……茄子具有十分豐富的形態(tài)。茄子的消費(fèi)具有顯著的地域特點(diǎn)，華南地區(qū)主要以紫紅長(zhǎng)茄為主，江浙地區(qū)主要以線茄為主，東北地區(qū)以圓茄為主，西南地區(qū)主要以墨茄為主。除了常見的栽培茄子外，在我國(guó)西雙版納以及東南亞地區(qū)還食用一些野生茄子，如紅茄等。

圖1：茄子具有豐富的遺傳多樣性

單倍體育種能顯著縮短茄子育種年限

??茄子單倍體育種是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體植株，再通過秋水仙素處理使染色體組加倍，從而獲得正常染色體數(shù)的植株。

與傳統(tǒng)通過多代自交獲得純合自交系的方式相比較，該方法能夠顯著縮短育種年限、快速獲得純合體。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所、重慶市農(nóng)科院蔬菜所和金陵科技學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)建立了成熟的茄子化藥再生體系，并且育成了一批優(yōu)質(zhì)新品種。同時(shí)上海市農(nóng)科院等單位也開展了“基于DMP基因編輯的單倍體誘導(dǎo)”的研究，加速茄子的育種進(jìn)展。

圖2：?jiǎn)伪扼w誘導(dǎo)流程

分子標(biāo)記輔助育種可提高茄子育種選擇的準(zhǔn)確性

分子標(biāo)記輔助育種在茄子育種上得到了應(yīng)用，目前其應(yīng)用的分子標(biāo)記類型主要包括SSR、Indel和SNP。在茄子育種中的應(yīng)用方向主要包括種質(zhì)資源遺傳多樣性分析、指紋圖譜構(gòu)建、種質(zhì)資源鑒定、種子純度鑒定、QTL定位和分子標(biāo)記輔助選擇。

天津市農(nóng)科院構(gòu)建了一套分子標(biāo)記輔助選擇與田間表型相結(jié)合的圓茄耐弱光育種技術(shù)體系，在茄子育種中得到應(yīng)用，創(chuàng)制出16份綜合性狀優(yōu)良、遺傳穩(wěn)定的核心種質(zhì)資源。

利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可定向改良茄子

自從Guri and Sinks在1988年首次報(bào)道在茄子上進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化，國(guó)內(nèi)外研究人員開展了大量的研究。相關(guān)研究主要集中在提高茄子的抗蟲性、抗根結(jié)線蟲、抗病和提高品質(zhì)等（圖2）。

2013年，印度批準(zhǔn)了第一例商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因茄子品種，通過將Bt（蘇云金芽胞桿菌）基因轉(zhuǎn)入茄子中，能夠提高茄子的抗蟲性，從而減少農(nóng)藥的使用。

在印度，有研究表明，與非Bt雜交茄子相比，種植Bt雜交茄子可使產(chǎn)量提高37%，總殺蟲劑使用量減少約42%。目前國(guó)內(nèi)尚無轉(zhuǎn)基因茄子的上市。

圖3：茄子轉(zhuǎn)基因研究進(jìn)展（Alam, I 等2021）

基因編輯技術(shù)顯著改良茄子性狀

國(guó)內(nèi)外研究人員開展了基于CRISPR/Cas9的基因編輯研究。如通過編輯SmLOG1基因使茄子的皮刺消失；同時(shí)對(duì)三個(gè)PPO基因進(jìn)行編輯，可減緩茄子果肉褐變。國(guó)內(nèi)已通過基因編輯創(chuàng)制了一批形狀明顯改良的茄子新材料，目前還處于研究狀態(tài)。

我國(guó)正處于開展種源技術(shù)攻關(guān)階段，隨著茄子基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善，生物育種為茄子整體產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)中提供了強(qiáng)大的創(chuàng)造力，有利于推動(dòng)茄子育種關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)和種質(zhì)資源創(chuàng)新，不斷擴(kuò)大我國(guó)茄子“家族”成員，為打贏種業(yè)翻身仗提供強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)：

Alam, I ; Salimullah, M. Genetic Engineering of Eggplant (Solanum melongena L.): Progress, Controversy and Potential. Horticulturae 2021, 7, 78. https://doi.org/10.3390/horticulturae7040078 ）

Maioli A, Gianoglio S, Moglia A, et al. Simultaneous CRISPR/Cas9 editing of three PPO genes reduces fruit flesh browning in Solanum melongena L[J]. Frontiers in plant science, 2020, 11: 607161.

Zhang L, Zhang R, Yan P, et al. PE (Prickly Eggplant) encoding a cytokinin-activating enzyme responsible for the formation of prickles in eggplant[J]. Horticulture Research, 2024: uhae134

作者：肖熙鷗（中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所 南方蔬菜研究中心主任 副研究員）

策劃：武玥彤 謝蕓

統(tǒng)籌：黃炳鈺

審核專家：楚小強(qiáng)（中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所研究員）

支持單位：中國(guó)熱帶作物學(xué)會(huì)園藝專業(yè)委員會(huì)，廣東省南亞熱帶作物種質(zhì)資源圃