【南方+】解讀“鐵柱2號”冬瓜背后的科技密碼
6月13日至14日，以“整合資源促發(fā)展，提升產(chǎn)業(yè)謀未來”為主題的第四屆全國冬瓜產(chǎn)業(yè)大會在廣州市南沙區(qū)成功舉辦。211個冬瓜和64個節(jié)瓜新優(yōu)品種齊齊亮相，成為近幾年在廣州展示的冬節(jié)瓜品種展示數(shù)量最多、種類最全的專業(yè)盛會。
盛夏時節(jié)，冬瓜是常見的蔬菜，因營養(yǎng)豐富口味佳廣受歡迎；而甚少有人知道，冬瓜是我國規(guī)模第二大的瓜類蔬菜，廣東則擁有國內(nèi)外最高的冬瓜科研水平。在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的2024年農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種、主推技術(shù)中，廣東“鐵柱2號”冬瓜和“冬瓜減量施肥及三護(hù)栽培關(guān)鍵技術(shù)”連續(xù)兩年入選，縱觀所有入選項目，品種、技術(shù)“配套”上榜的情況十分罕見，受到業(yè)界關(guān)注。
這兩項品種技術(shù)均來自廣東省農(nóng)科院蔬菜所（下稱“蔬菜所”）。近年來，該所在應(yīng)用基礎(chǔ)研究、種質(zhì)資源收集保存鑒評、品種培育到高效綠色栽培等方面協(xié)同發(fā)力，目前均居于世界領(lǐng)先地位。產(chǎn)業(yè)與科技的交融和互促，使廣東冬瓜產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步做大做強(qiáng)，年播種面積占全國1/5，年產(chǎn)值（含加工產(chǎn)品）超過120億元。
二十年精心培育，造就“集大成者”鐵柱2號
冬瓜是深受消費者喜愛的瓜類蔬菜品種，不僅高產(chǎn)而且營養(yǎng)豐富、耐儲運(yùn)，在調(diào)節(jié)蔬菜市場周年供應(yīng)、豐富“菜籃子”、農(nóng)產(chǎn)品加工等方面都發(fā)揮著重要作用。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國冬瓜年播種面積500萬畝以上，面積和產(chǎn)量均位于瓜類蔬菜第二位。
然而，若時間倒回上世紀(jì)90年代，廣東乃至中國的冬瓜產(chǎn)業(yè)則是另一番景象。
彼時冬瓜品種以農(nóng)民自留種為主，種性嚴(yán)重退化、混雜、抗性差、品質(zhì)良莠不齊。作為冬瓜團(tuán)隊帶頭人，蔬菜所研究員謝大森有著豐富的育種經(jīng)驗和敏銳的市場觸覺，他通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多抗、耐儲運(yùn)和發(fā)芽整齊是產(chǎn)業(yè)對冬瓜品種的急切需求。為了實現(xiàn)這個育種目標(biāo)，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊歷時20余年，從種質(zhì)資源收集、鑒評開始，攻克了一個又一個難題，利用自主知識產(chǎn)權(quán)的多抗篩選技術(shù)、分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)等選育出一系列抗病、優(yōu)質(zhì)冬瓜新品種并推廣應(yīng)用，“鐵柱2號”就是其中的“集大成者”。
該品種開創(chuàng)了“鐵心”冬瓜新類型，解決了運(yùn)輸損耗高、種子休眠期長、發(fā)芽率低等產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵問題：一是果肉致密（致密度比對照品種高10%以上），解決了冬瓜因長途運(yùn)輸而破損率居高不下的問題；二是種子為雙邊籽，解決了黑皮冬瓜種子休眠期長、發(fā)芽率低的問題；三是果實中腔小，能顯著降低運(yùn)輸成本（同等體積的車輛可以裝載運(yùn)輸更多的產(chǎn)品）。
特別是運(yùn)輸損耗問題，在“鐵柱2號”出現(xiàn)之前對產(chǎn)業(yè)打擊很大。在廣東英德、臺山等冬瓜主產(chǎn)區(qū)，冬瓜主要銷往北方大中城市，數(shù)千里長途運(yùn)輸經(jīng)常導(dǎo)致冬瓜到達(dá)目的地時破損率高達(dá)20%，有時產(chǎn)品差價不足以覆蓋破損的損失而虧本，流通商積極性受挫，而導(dǎo)致產(chǎn)地產(chǎn)品滯銷。從2016年開始小面積引進(jìn)試種“鐵柱2號”，其不僅表現(xiàn)抗病、產(chǎn)量高（8500kg/畝以上），而且經(jīng)長途運(yùn)輸，破損率不超過5%，深受流通商、種植戶的歡迎。
目前，該品種在廣東、廣西、海南、江蘇、河南、湖北等省區(qū)推廣應(yīng)用，累計推廣面積200萬畝以上，占廣東省同類品種40%以上，是我國當(dāng)前推廣面積最大的黑皮冬瓜品種。
深耕基礎(chǔ)研究，開啟冬瓜育種新時代
蔬菜所收集、保存了冬瓜種質(zhì)資源1000余份，是國內(nèi)外擁有冬瓜種質(zhì)資源數(shù)量最多、種類最齊全的科研單位。豐富的種質(zhì)資源為優(yōu)良品種選育打下了堅實的基礎(chǔ)。但要更快、更精準(zhǔn)選育出理想的品種，必須依靠育種技術(shù)的升級。隨著黃瓜、番茄等蔬菜作物全基因組測序工作的開展，蔬菜育種也從以雜交育種的2.0階段逐步邁向了利用分子生物學(xué)和基因工程的3.0階段。
蔬菜所于2019年率先開展了冬瓜全基因從頭測序及146份冬瓜種質(zhì)資源重測序工作，為冬瓜的分子育種提供了遺傳變異信息。在這過程中，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊繪制了世界上第一張冬瓜全基因組圖譜和變異組圖譜，構(gòu)建了國際上第一張冬瓜高密度遺傳連鎖圖譜，對果皮顏色、籽粒大小、果面蠟粉等重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了基因定位、候選基因克隆及功能研究，建立了冬瓜分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)體系，使冬瓜育種由傳統(tǒng)經(jīng)驗育種轉(zhuǎn)向定向分子育種。
“鐵柱2號”的選育過程充分體現(xiàn)了上述基礎(chǔ)性工作和基礎(chǔ)研究的重要意義。依托豐富的種質(zhì)資源，謝大森通過自主研發(fā)的國家發(fā)明專利技術(shù)“一種多抗冬瓜選育方法”，篩選出抗枯萎病、疫病和病毒病的多抗冬瓜材料。以往黑皮大冬瓜的種子類型大多為無棱光籽，因出苗不整齊，飽受農(nóng)戶詬病。研究發(fā)現(xiàn)無棱光籽冬瓜發(fā)芽慢，出苗不整齊，而有棱扁籽的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均優(yōu)于無棱光籽。針對這一情況，冬瓜團(tuán)隊另一成員江彪根據(jù)高密度遺傳圖譜挖掘了調(diào)控冬瓜籽型的關(guān)鍵基因，研發(fā)了“一種冬瓜籽型基因的SNP分子標(biāo)記及其應(yīng)用”的發(fā)明專利，用于篩選有棱扁籽類型材料，從而創(chuàng)制有棱扁籽大型黑皮冬瓜材料。
就這樣，功夫不負(fù)有心人，在冬瓜優(yōu)異種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，在分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)加持下，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊持續(xù)接力攻關(guān)，選育出抗病、高產(chǎn)、出苗整齊、特耐儲運(yùn)的冬瓜新品種“鐵柱2號”。
良種良法配套，實現(xiàn)冬瓜生產(chǎn)的全程保障
“鐵柱2號”為冬瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大奠定了品種基礎(chǔ)，而“冬瓜減量施肥及三護(hù)栽培關(guān)鍵技術(shù)”則實現(xiàn)了冬瓜從種子破土而出到果實成熟整個生長過程的守護(hù)，使得良種的優(yōu)勢和潛力得以完整、有效發(fā)揮。該技術(shù)針對我國南方多雨淋洗嚴(yán)重、冬瓜苗期遭遇低溫、生長發(fā)育過程中黃葉和黑心等生理性病害頻發(fā)、產(chǎn)量品質(zhì)不穩(wěn)等產(chǎn)業(yè)問題，形成了系統(tǒng)的解決方案，克服了長期以來“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”傳統(tǒng)防控方法的弊端。特別是在突破冬瓜“黃葉”和“黑心”兩大產(chǎn)業(yè)痛點方面取得了顯著成效。
2016年以來，我國冬瓜產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)中普遍出現(xiàn)大面積的“黃葉”問題。通過到產(chǎn)區(qū)走訪調(diào)研、系統(tǒng)采樣、全面分析，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊研究員張白鴿初步判斷造成冬瓜大面積出現(xiàn)黃葉問題的原因是作物缺鎂?；谶@一判斷，團(tuán)隊通過科學(xué)設(shè)計和長期定位試驗，系統(tǒng)探明了冬瓜從種子到果實的生長發(fā)育規(guī)律，首次報道了鎂在促進(jìn)冬瓜根系生長、葉片持綠、果實產(chǎn)量、品質(zhì)形成過程中的重要生理功能，并探明了淋洗損失、不平衡施肥和土壤缺鎂都是引起冬瓜鎂營養(yǎng)不足的原因。針對不同的致病原因，團(tuán)隊與深圳德鉀鹽公司合作，研發(fā)了系列減氮補(bǔ)鎂新型肥料產(chǎn)品和施肥技術(shù)，有效解決了冬瓜“黃葉病”的難題。
在從品種方面解決了冬瓜耐貯運(yùn)問題后，新情況又接踵而至。近年來，海南、廣東等沿海地區(qū)早春冬瓜在生產(chǎn)過程中果實“黑心”的現(xiàn)象頻繁發(fā)生，并迅速成為冬瓜種植行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。果實從內(nèi)部褐變，這是貯藏品質(zhì)降低的極端表現(xiàn)。針對這一新出現(xiàn)的生產(chǎn)問題，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊再次迎難而上，首次探明了冬瓜果實黑心病發(fā)生過程和影響因素，以嫁接壯苗、氮肥減量、鈣鎂養(yǎng)分增效為核心，科學(xué)利用根、葉、果的生理營養(yǎng)關(guān)系，經(jīng)過多年多點在主產(chǎn)區(qū)反復(fù)試驗，研發(fā)專用肥并制定精準(zhǔn)養(yǎng)分管理方案，形成早期護(hù)根、中期護(hù)葉、后期護(hù)果的“三護(hù)”栽培技術(shù)，實現(xiàn)“高產(chǎn)量、高品質(zhì)、高效益”三高效果。
2018年開始，“冬瓜減量施肥及三護(hù)栽培關(guān)鍵技術(shù)”在佛山三水冬瓜產(chǎn)區(qū)進(jìn)行示范推廣，2019-2023年在全國輻射推廣面積超過50萬畝，應(yīng)用該技術(shù)可提高冬瓜產(chǎn)量12%以上，降低化肥用量13%-40%，減少農(nóng)藥用量30%-50%，平均每畝節(jié)本增收近1000元。