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【南方+】解讀“鐵柱2號(hào)”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(lái)”為主題的第四屆全國(guó)冬瓜產(chǎn)業(yè)大會(huì)在廣州市南沙區(qū)成功舉辦。211個(gè)冬瓜和64個(gè)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(huì)。
盛夏時(shí)節(jié)，冬瓜是常見(jiàn)的蔬菜，因營(yíng)養(yǎng)豐富口味佳廣受歡迎；而甚少有人知道，冬瓜是我國(guó)規(guī)模第二大的瓜類蔬菜，廣東則擁有國(guó)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(hào)”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(xiàng)目，品種、技術(shù)“配套”上榜的情況十分罕見(jiàn)，受到業(yè)界關(guān)注。
這兩項(xiàng)品種技術(shù)均來(lái)自廣東省農(nóng)科院蔬菜所（下稱“蔬菜所”）。近年來(lái)，該所在應(yīng)用基礎(chǔ)研究、種質(zhì)資源收集保存鑒評(píng)、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(guó)1/5，年產(chǎn)值（含加工產(chǎn)品）超過(guò)120億元。
二十年精心培育，造就“集大成者”鐵柱2號(hào)
冬瓜是深受消費(fèi)者喜愛(ài)的瓜類蔬菜品種，不僅高產(chǎn)而且營(yíng)養(yǎng)豐富、耐儲(chǔ)運(yùn)，在調(diào)節(jié)蔬菜市場(chǎng)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(jì)，我國(guó)冬瓜年播種面積500萬(wàn)畝以上，面積和產(chǎn)量均位于瓜類蔬菜第二位。
然而，若時(shí)間倒回上世紀(jì)90年代，廣東乃至中國(guó)的冬瓜產(chǎn)業(yè)則是另一番景象。
彼時(shí)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(duì)帶頭人，蔬菜所研究員謝大森有著豐富的育種經(jīng)驗(yàn)和敏銳的市場(chǎng)觸覺(jué)，他通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多抗、耐儲(chǔ)運(yùn)和發(fā)芽整齊是產(chǎn)業(yè)對(duì)冬瓜品種的急切需求。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)育種目標(biāo)，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊(duì)歷時(shí)20余年，從種質(zhì)資源收集、鑒評(píng)開(kāi)始，攻克了一個(gè)又一個(gè)難題，利用自主知識(shí)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(hào)”就是其中的“集大成者”。
該品種開(kāi)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(zhǎng)、發(fā)芽率低等產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是果肉致密（致密度比對(duì)照品種高10%以上），解決了冬瓜因長(zhǎng)途運(yùn)輸而破損率居高不下的問(wèn)題；二是種子為雙邊籽，解決了黑皮冬瓜種子休眠期長(zhǎng)、發(fā)芽率低的問(wèn)題；三是果實(shí)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(wèn)題，在“鐵柱2號(hào)”出現(xiàn)之前對(duì)產(chǎn)業(yè)打擊很大。在廣東英德、臺(tái)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(zhǎng)途運(yùn)輸經(jīng)常導(dǎo)致冬瓜到達(dá)目的地時(shí)破損率高達(dá)20%，有時(shí)產(chǎn)品差價(jià)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(kāi)始小面積引進(jìn)試種“鐵柱2號(hào)”，其不僅表現(xiàn)抗病、產(chǎn)量高（8500kg/畝以上），而且經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸，破損率不超過(guò)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(jì)推廣面積200萬(wàn)畝以上，占廣東省同類品種40%以上，是我國(guó)當(dāng)前推廣面積最大的黑皮冬瓜品種。
深耕基礎(chǔ)研究，開(kāi)啟冬瓜育種新時(shí)代
蔬菜所收集、保存了冬瓜種質(zhì)資源1000余份，是國(guó)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(jiān)實(shí)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(jí)。隨著黃瓜、番茄等蔬菜作物全基因組測(cè)序工作的開(kāi)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(kāi)展了冬瓜全基因從頭測(cè)序及146份冬瓜種質(zhì)資源重測(cè)序工作，為冬瓜的分子育種提供了遺傳變異信息。在這過(guò)程中，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊(duì)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(guó)際上第一張冬瓜高密度遺傳連鎖圖譜，對(duì)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(yàn)育種轉(zhuǎn)向定向分子育種。
“鐵柱2號(hào)”的選育過(guò)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(guò)自主研發(fā)的國(guó)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(wú)棱光籽，因出苗不整齊，飽受農(nóng)戶詬病。研究發(fā)現(xiàn)無(wú)棱光籽冬瓜發(fā)芽慢，出苗不整齊，而有棱扁籽的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均優(yōu)于無(wú)棱光籽。針對(duì)這一情況，冬瓜團(tuán)隊(duì)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(duì)持續(xù)接力攻關(guān)，選育出抗病、高產(chǎn)、出苗整齊、特耐儲(chǔ)運(yùn)的冬瓜新品種“鐵柱2號(hào)”。
良種良法配套，實(shí)現(xiàn)冬瓜生產(chǎn)的全程保障
“鐵柱2號(hào)”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(shí)現(xiàn)了冬瓜從種子破土而出到果實(shí)成熟整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程的守護(hù)，使得良種的優(yōu)勢(shì)和潛力得以完整、有效發(fā)揮。該技術(shù)針對(duì)我國(guó)南方多雨淋洗嚴(yán)重、冬瓜苗期遭遇低溫、生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)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(wèn)題，形成了系統(tǒng)的解決方案，克服了長(zhǎng)期以來(lái)“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(diǎn)方面取得了顯著成效。
2016年以來(lái)，我國(guó)冬瓜產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)中普遍出現(xiàn)大面積的“黃葉”問(wèn)題。通過(guò)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(duì)研究員張白鴿初步判斷造成冬瓜大面積出現(xiàn)黃葉問(wèn)題的原因是作物缺鎂。基于這一判斷，團(tuán)隊(duì)通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，系統(tǒng)探明了冬瓜從種子到果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，首次報(bào)道了鎂在促進(jìn)冬瓜根系生長(zhǎng)、葉片持綠、果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)形成過(guò)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(yíng)養(yǎng)不足的原因。針對(duì)不同的致病原因，團(tuán)隊(duì)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(wèn)題后，新情況又接踵而至。近年來(lái)，海南、廣東等沿海地區(qū)早春冬瓜在生產(chǎn)過(guò)程中果實(shí)“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(shí)從內(nèi)部褐變，這是貯藏品質(zhì)降低的極端表現(xiàn)。針對(duì)這一新出現(xiàn)的生產(chǎn)問(wèn)題，蔬菜所冬瓜團(tuán)隊(duì)再次迎難而上，首次探明了冬瓜果實(shí)黑心病發(fā)生過(guò)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(yíng)養(yǎng)關(guān)系，經(jīng)過(guò)多年多點(diǎn)在主產(chǎn)區(qū)反復(fù)試驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)“高產(chǎn)量、高品質(zhì)、高效益”三高效果。
2018年開(kāi)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(guó)輻射推廣面積超過(guò)50萬(wàn)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。
