设施樱桃番茄产业概况及研究进展.pdf

收稿日期 2020 10 13 基金项目 广东省重点领域研发计划项目 2018B020202006 广东省农业科学院新兴学科团队 201804XX 中央引导地方科技发展专项 2018 作者简介 郑锦荣 1964 男 硕士 研究员 研究方向为作物遗传育种 E mail zhengjinrong 广东农业科学 2020 47 12 212 220 Guangdong Agricultural Sciences DOI 10 16768 j issn 1004 874X 2020 12 022 郑锦荣 李艳红 聂俊 谭德龙 谢玉明 张长远 设施樱桃番茄产业概况及研究进展 J 广东农业科学 2020 47 12 212 220 设施樱桃番茄产业概况及研究进展 郑锦荣 李艳红 聂 俊 谭德龙 谢玉明 张长远 广东省农业科学院农业科研试验示范场 农业农村部华南都市农业重点实验室 广东 广州 510640 摘 要 樱桃番茄是联合国粮农组织优先推广的 四大蔬果 之一 在全世界广泛种植 我国近几年也发 展迅速 设施栽培樱桃番茄面积不断扩大 已成为乡村振兴 都市农业等现代农业主角 但设施番茄生产上还存 在不少问题 主要有3个方面 一是缺乏优良国产品种 目前生产上优良高效品种大都是从国外引进的 二是营 养管理不够精准 三是缺乏可用的植株生长模型 以及设施设备落后 智能化程度低等 从我国华南设施樱桃番 茄产业需求出发 根据设施栽培专用品种培育研究 植物工厂化技术及智能化设施设备研发等国内外相关研究成 果 分析总结了广东省农业科学院相关研究团队的最新研究进展 特别是设施栽培樱桃番茄种质资源收集与创 新 品种培育以及工厂化栽培模式研发与应用 并依据华南地区气候特点对樱桃番茄设施栽培突破性新品种的培 育 设施设备的优化以及工厂化生产技术模式的未来研究进行了展望 关键词 设施园艺 设施樱桃番茄 专用品种 栽培技术 研究进展 中图分类号 S626 文献标志码 A 文章编号 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 樱桃番茄 Solanum lycopersicum var cerasiforme 又名圣女果 微型番茄 迷你番茄 是番茄属栽培亚种中的一个变种 原产于南美洲西 部太平洋沿岸安第斯山脉的秘鲁 厄瓜多尔 玻利 213 维亚 智利等国的高原或谷地 其果实颜色和形状 多样化 酸甜可口 柔软多汁 营养丰富 富含维 生素 A VA 维生素 C VC 和矿质元素 所 含的番茄红素和胡萝卜素等具有降低血液胆固醇 减少心脑血管疾病发生及预防肿瘤等多种功效 樱 桃番茄食用和商品价值较高 深受消费者喜爱 消 费需求量不断增加 是一种经济价值较高的水果型 番茄 是联合国粮农组织优先推广的 四大蔬果 之一 1 随着乡村振兴 科技扶贫以及农业农村现代 化建设的推进 设施农业已成为广东现代农业发展 的重要方向 近几年广东设施农业面积快速增加 其中樱桃番茄是设施栽培中主要品种之一 但是目 前生产上优质品种大都是国外品种 货源得不到保 障 并且国外优良品种在我省表现抗性差 耐热性 不好 严重影响樱桃番茄生产 与此同时 随着生 活水平的提高 人们对樱桃番茄的品质要求越来越 高 2 4 要求风味好 糖酸比适中 果型美观 耐 贮藏 能够满足的优异樱桃番茄品种更加缺乏 另 外 目前生产上设施栽培樱桃番茄基本是依据经验 按时供肥供水 缺少精准的水肥管理方案与生长模 型 以及适宜华南地区高温高湿气候特点的设施设 备 严重制约着广东设施樱桃番茄生产的发展 本文分析了我国特别是华南地区樱桃番茄设施 栽培产业面临的问题 概述了国内外樱桃番茄设施 栽培专用品种培育的研究进展以及工厂化育苗和光 质调控等精准化栽培技术方面的研究情况 总结了 广东省农业科学院樱桃番茄在品种培育与设施栽培 模式研究上的主要进展 并对樱桃番茄设施栽培突 破性新品种的培育 设施设备的优化以及工厂化生 产模式进行了展望 以期为广东设施樱桃番茄产业 的发展提供技术和理论支撑 1 国内外设施樱桃番茄产业概况 目前全世界樱桃番茄种植面积 100 万 hm 2 左 右 主要分布在欧洲的荷兰 西班牙 俄罗斯 非洲的尼日利亚 美洲的美国 哥伦比亚及亚洲 的以色列 日本 中国等 我国樱桃番茄种植面 积约 15 万 hm 2 其中近 8 万 hm 2 为设施樱桃番茄 主要种植地区有山东 江苏 广西 广东 海南 等地 4 随着工业技术进步 物联网技术 LED 技术 AI 技术等发展 以及人们对现代农业产业 需求增加 促使观光农业 都市农业 休闲农业 中的设施樱桃番茄面积不断扩大 我国设施樱桃 番茄产业不断发展 对产业技术需求不断升级 主要体现在以下几个方面 1 1 1 设施专用品种 目前国内种植的品种特别是 高品质品种大都来自国外 如以色列海泽拉的夏日 阳光 以色列 TOP seeds 的粉贝贝 韩国世农种业 百斯特种苗的釜山 88 日本金子公司的黄妃等 但这些品种种子价格昂贵 如夏日阳光 8 0 元 粒 高达 4 000 元 g 且供货不稳定 影响樱桃番茄产 业发展 我国相关育种团队近几年先后培育出中樱 6 号 京番黄星 7 号 粉贝贝 金陵美玉 浙樱粉 1 号 樱莎黄等品种 但这些品种的综合性状与国外优良 品种仍有差距 因此在生产上推广应用面积不大 广东省地处热带亚热带 早春低温阴雨寡日照 夏 季高温高湿 对设施专用品种要求更高 生产上对 优良的专用品种特别是国产品种需求迫切 1 1 2 精准栽培技术 我国设施樱桃番茄种植模式 大致分为土培和无土栽培 但普遍存在营养管理不 够精准 土培缺乏测土配方施肥 无土栽培营养液 配方比较单一 未能根据植株生长动态 环境变化 及时调整营养液配方 EC 值 pH 值 另外 在设 施条件下 光和根际环境管理数据支撑不足 缺乏 可用的植株生长模型 1 1 3 设施设备及环境调控技术 设施设备及环境 调控技术有待进一步提高 国外已进入第五代智能 温室设备时代 而我国大都还是简易的薄膜大棚 特别是在华南地区 热带亚热带气候条件下对设施 设备的要求更高 在保护设施结构功能及功能性覆 盖材料 具有散射光 滤光 降温 保温 物联 网 LED 光质及人工智能 AI 等方面的研究相对较 少 与发达国家相比仍有很大差距 2 国内外设施樱桃番茄研究进展 2014 年中国科学家揭示番茄是从醋栗番茄到 樱桃番茄再到番茄 经过两次驯化改良而成 5 番茄作为重要模式植物得到了深入且系统的研究 在此基础上 对设施栽培需求的专用樱桃番茄品种 和精准化管理等研究较多 2 1 设施专用品种研究 近几年 设施樱桃番茄专用品种在生理生化 遗传规律及分子生物学方面均有深入研究 现从品 质 抗病 产量 抗逆等方面 综合普通番茄和樱 桃番茄阐述相关研究进展 2 1 1 品质 樱桃番茄的品质特性是决定其市场竞 争力的首要因素 包括风味品质 营养价值和外观 品质 3 个方面 较高的品质主要包括可溶性固形物 含量高 风味良好 VC 和番茄红素含量高 果实 色泽鲜艳 耐裂 果实可溶性固形物含量及挥发性物质是构成 214 樱桃番茄风味品质的关键因素 可溶性固形物是 糖 果糖和葡萄糖 酸 柠檬酸和苹果酸 以 及微量成分的总和 是番茄风味物质的重要组成部 分 是育种家衡量樱桃番茄品质的关键指标 良好 的甜酸风味要有较高的可溶性固形物含量 包括较 高的含糖量 适宜的含酸量和合适的糖酸比 一般 为 7 10 糖酸比主要取决于果糖和柠檬酸 葡 萄糖和苹果酸的比率 番茄中已经有 200 多种挥发 性组分被分离鉴定出来 这些挥发性组分相互作 用 对番茄的风味起到了关键作用 我国科学家黄 三文团队获得了控制风味的基因位点 为番茄风 味和营养物质的遗传调控和全基因组设计育种提 供了思路 1 6 可溶性固形物含量在大多数杂交组 合F 1 中表现为超亲优势 因此可通过多次回交的 方式将野生番茄高可溶性固形物相关基因导入普通 番茄中 获得可溶性固形物较高的育种材料 1998 年 Bernacchi 等利用高世代回交群体 QTL 分析方法 同时对番茄的 7 个数量性状进行了分析与改良 成 功地将多毛番茄和醋栗番茄的有益基因导入到普通 番茄中 得到了一批可溶性固形物含量较对照高 6 22 的材料 6 番茄果实的主要营养物质是 VC 和番茄红素 番茄红素是目前自然界中抗氧化能力极强的类胡萝 卜素 其生物活性强于其他类胡萝卜素 VC 含量 属于数量遗传性状 一般符合加性效应 遗传力较 高 7 最新研究发现 SlbHLH59 基因影响抗坏血 酸积累 8 番茄红素含量也属数量遗传性状 遗 传模型以基因加性效应为主 并有少量的上位效应 显性效应不显著 杂交一代平均数接近中亲值 一 般配合力效应为主 特殊配合力效应不大 番茄外观品质主要体现在果色 果形 硬度和 耐裂性等 樱桃番茄果色有鲜红 粉红 黄色 橙 黄色 橘黄色 紫色 黑色 咖啡色 绿色 白色 等 主要与果皮内的类黄酮物质 果肉中的叶绿素 和类胡萝卜素类物质有关 9 果实颜色被许多基 因控制 目前已经克隆的与果色相关的基因主要包 括深红色基因 Og c 和等位基因 B 使番茄类胡萝卜 素积累增加的基因为 HP1 HP2 HP3 绿果肉基 因 GF 白色果实基因 L 2 黄色或橙黄色果肉基 因 R Delta T 粉果基因 Y 以及与果实中叶绿素 分布相关的基因 U 和 UG 等 10 17 2 1 2 抗病性 迄今为止已发现 200 多种番茄病 害 其中主要有 40 多种 在我国为害严重的有 10 多种 如黄化曲叶病毒 烟草花叶病毒 青枯病 细菌性斑点病 叶霉病 晚疫病 灰霉病 枯萎病 根结线虫病等 而南方特别是设施条件下主要病害 有黄化曲叶病毒 青枯病 晚疫病等 对这些病害 的遗传规律已有大量研究 在育种应用方面 已经 从野生番茄资源中找到了大部分抗源 一些抗性基 因已经通过杂交转入普通番茄中 并通过基因聚合 创制出兼抗多种病害的材料 育成一批抗病品种 大约有 20 种抗病基因或 QTL 被克隆或精细定位 分子标记技术已经在很大程度上替代人工接种鉴定 技术 黄化曲叶病毒病是世界范围内流行的一种毁灭 性病毒病 近年来由于天气变暖和烟粉虱的大量繁 殖 番茄病毒病逐年加重 并且由于病毒变异快 育种比较困难 现已挖掘的抗性基因包括 Ty 1 Ty 2 Ty 3 Ty 3a Ty 4 Ty 5 等 分子标记鉴定 与人工抗性鉴定符合率高达 91 02 这些分子标 记在樱桃番茄育种中得到广泛应用 18 我国已经 从国内外引进抗 TYCLV 材料 目前已成功选育多 个抗病品种 番茄青枯病属土传细菌维管束病害 多发于华 南地区 目前关于该病的抗性遗传规律仍不清楚 番茄抗青枯病育种仍以常规技术为主 分子标记还 没有得到广泛应用 而常规育种因为分离群体小 连锁不良性状基因 如小果 有棱肩 等因素 给 抗青枯病育种造成了一定困难 自 20 世纪 50 年代 末我国育种家从国外收集番茄抗青枯病材料 通过 多年杂交及选择 选育出了一批抗病品种 并在生 产上大面积推广应用 对有效防治青枯病起到了一 定作用 19 晚疫病是影响世界番茄生产的主要病害 由 致病疫霉引起 高温低湿天气容易导致晚疫病害发 生 遗传规律尚不清楚 持久高抗品种选育难度大 目前 随晚疫病菌的不断进化 生理小种不断更 新 Ph 1 与 Ph 2 的抗性已渐渐被克服 而 Ph 4 Ph 5 Ph 6 基因的抗性也未在生产中得到检验 目 前关于 Ph 3 基因的报道最多 在育种上使用最频 繁 据研究 Ph 3 基因为部分显性 能有效抵抗 多个生理小种 就算是只含杂合的 Ph 3 基因的番 茄植株 也能抵抗两个优势小种 20 21 培育具有复合抗性的番茄杂种一代是主要的育 种目标 中国农业科学院蔬菜花卉研究所利用分子 标记选育出具有 7 个抗病基因的多抗品系 21 2 1 3 产量 产量育种主要是利用番茄的杂种优 势 樱桃番茄的株型 果数和单果重与产量关系 密切 番茄作为喜光蔬菜作物 株型对其光合物 质生产的影响尤为显著 番茄的理想株型 指 几 何株型 应该是植株上部叶片上冲 中部叶片 上扬 下部叶片平展 叶片稀疏而短 株型紧凑 215 植物株型是通过侧枝 节间生长和茎封顶来维持 植株有限和无限生长的重要农艺性状 22 侧枝对 番茄的株型和产量有重要影响 生产上通常采用 摘除侧枝等措施进行整枝以实现增产的目的 目 前已知的控制番茄侧枝形成的基因主要有 LS BL 和 BRC1a b 23 24 樱桃番茄单果重与结果数呈极显著负相关 在樱桃番茄丰产性育种中 选择结果数这一性状 时 考虑单果重不宜太大 否则会影响总产量的提 高 25 番茄果实质量是一个典型的数量性状 由 多个基因共同控制 目前已知的控制番茄果实质量 的主效QTL大约有10个 其中4个已经被克隆 分 别为fw2 2 fw3 2 lc和fas 26 28 樱桃番茄育种过程中 由于樱桃番茄的单果质 量不宜过大 为提高产量 每穗的结果数和单株结 果数非常重要 当亲本单株结果数相差大时 其 F 1 代的结果数大多中间稍偏多 29 研究认为樱桃番 茄单花序果数的一般配合力方差大于特殊配合力方 差 说明主要受基因的加性效应控制 可以稳定遗 传后代 应通过选种和有性杂交育种等常规育种方 法加以利用 且应考虑一定环境因素的影响 2 1 4 抗逆性 番茄属于喜温蔬菜 不耐低温 在 我国南方早春露地番茄生产经常遭受低温冷害 近 年来 南方设施番茄面积不断扩大 塑料大棚面积 增多 南方春季阴雨连绵 因此低温寡照制约着设 施樱桃番茄的产业发展 番茄的非生物胁迫如低温 弱光等由于缺乏对其分子遗传基础的认识 在分子 育种方面还难以有所作为 主要还是通过在低温和 弱光的条件下进行鉴定 挖掘具有相应抗性的樱桃 番茄种质资源 低温对番茄种子萌发 营养生长 花芽分化 及发育 开花 坐果 果实发育和成熟等均产生不 利影响 栽培番茄对低温敏感 而番茄的某些野生 近缘种如智利番茄 多毛番茄 醋栗番茄及类番茄 具有较强的抗寒性 30 近年来 番茄中也克隆鉴 定了一些抗寒相关的基因 如 CBF ERF FA D G PAT VED 及 GME 31 34 等 弱光影响番茄的光合作用 随着光强降低 植 株光合速率下降 同化产物积累量减少 表现出植 株干鲜物质量降低 含水量增加 茎秆徒长等现象 严重制约了植株正常生长发育 35 在育种过程中 选择最佳亲本是培育耐弱光品种的关键 目前没有 找到一个可以用于鉴定番茄耐弱光性的可靠性指 标 可以根据生殖生长 营养生长 光饱和点 光 补偿点 净光合速率 叶绿素含量等指标进行综合 筛选 2 2 精准化栽培技术研究 国内外在精准化管理已经展开研究并形成了成 熟的技术体系 特别是在营养液的管理 光温调控 病虫害防控等方面 近几年 主要在植物工厂 工 厂化育苗及光调控等方面开展研究 2 2 1 植物工厂 植物工厂的类型普遍划分为两 种 一种是人工光利用型植物工厂 在密闭可控且 几乎不受外界气候条件影响的环境下 进行植物周 年连续工厂化生产的高效农业系统 光源主要依靠 人工补光的植物工厂 另一种是自然光 有补光或 无补光 利用型植物工厂 其内部环境相对可控 但由于其光源主要依靠自然光 因此一定程度上其 内部的微气候受到外界环境的影响 国内对植物工 厂的研究起步较晚 但发展迅速 据不完全统计 截至 2018 年底 我国实际运行且有一定规模的人 工光植物工厂有 200 余座 主要分布在广东 北京 上海 浙江 江苏 山东 陕西 福建等地 其中 栽培面积超过 20 000 m 2 的植物工厂有两座 36 但是人工光植物工厂由于初期建设成本过高 后期 维护费用巨大以及光源与空调能耗较大 导致其无 法持续快速的发展和难以大范围的推广 目前主要 以自然光利用型植物工厂为主 广东省农业科学院 根据动态漂浮原理 结合广东华南热带亚热带气候 的特征 吸收国内外先进技术集成创制了华南型樱 桃番茄植物工厂 水培 技术模式 37 属于自然 光利用型植物工厂的技术模式 2 2 2 工厂化育苗 工厂化育苗主要有两种 即实 生苗和嫁接苗 番茄嫁接具有植株长势好 光合能 力强 抗逆性强等特点 且土传病害的发病率 病 情指数明显降低 20 世纪 80 年代 蔬菜嫁接栽培 技术遍及日本 中国和欧美各国 据统计 荷兰番 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 韩 国番茄嫁接栽培 1 536 hm 2 嫁接栽培比率 25 我国番茄嫁接栽培1 4 5 4 5 h m 2 嫁接栽培比率 1 38 近几年 我国在番茄嫁接方面也取得一些 进展 南方地区主要存在青枯病土传病害 我国选 育的抗青枯病砧木品种有浙砧 1 号 浙砧 2 号 英 雄 砧木 1 号 桂砧 1 号等 海茄砧 1 号 海茄砧 2 号等 39 嫁接技术主要有靠接 劈接 贴接 插接 平接 套管 针接等 7 种方法 目前主要推 荐贴切的嫁接方式 该方式具有嫁接效率高 不易 脱落 污染率低 对接穗茎粗要求较低的特点 为 节约种子成本 嫁接育苗方式由一苗一头向一苗四 头发展 40 2 2 3 光调控 目前设施内普遍使用的是 LED 光 216 源 LED 光源能发出植物生长所需要的各种单色光 能单独控制不同光质和发光强度 光能有效利用率 可达 85 左右 在植物工厂栽培中能够实现根据 不同作物的生长需求对光质及光强进行精准调控 为植物生长提供最佳的光源来调控植物形态建成和 生长代谢 补光方式 光强 光周期和光质对设施 番茄的产量和品质密切相关 研究发现 LED 侧面补光可节能 36 3 因此 50 侧面补光状态的高压钠灯可以取代顶部补光 株内冠层补光促进番茄可溶性固形物含量增加 而 底部冠层补光能维持较低冠层相对稳定的光照条 件 促进光合作用 提高果实产量 LED 灯管和 LED 灯带均能显著提高樱桃番茄挂果数 总产量和 单果重 且 LED 灯管能显著提高果实品质 41 在补光照明中一般用光合有效辐射 PAR 定 量表征 PAR 单位为 mo1 m 2 s 据报道 栽培番 茄一般需要 30 mo1 m 2 d 或更高的光照量 而对于 番茄种苗培植则最好使用 4 8 6 0 mo1 m 2 d 的光照 量 对应于光照周期为 12 h 下 111 139 mo1 m 2 s 的光强 光强过低很有可能会减少果实产量和质量 达不到补光照明的预期效果 42 一般番茄种植的光周期为 12 16 h 光周期的 延长能在一定程度上促进植株的生长 但光周期也 不宜太长 当连续数日光周期超过 17 h 时 叶片 容易出现缺绿病 同时 一定不能中断种植过程中 的黑暗周期 否则会减缓生产而降低产量 目前对 于番茄各个生长阶段的补光研究中 大多光周期设 定为 12 14 h 43 44 不同光质对番茄的幼苗发育 植株形态 果 实产量及品质等产生不同影响 设施内番茄补光多 聚焦于红光 蓝光及红蓝光配比 红光能够增加番 茄干 鲜质量 增强根系活力 增加株高 促进下 胚轴生长 提升光合速率 促进乙烯的积累而提前 成熟 提高番茄红素 碳水化合物和可溶性糖含量 等 45 46 蓝光促进开花 抑制茎伸长和下胚轴的 伸长 调节气孔 提高花青素含量和 VC 含量 47 而红蓝光配比对番茄育苗及果实品质均有较大的影 响 可以壮苗 提高番茄果实品质等 48 49 3 广东省农业科学院设施樱桃番茄研究 进展 早在 20 世纪 90 年代 广东省农业科学院就开 展了设施樱桃番茄研究 包括专用品种选育 设施 栽培模式研发 周年种植技术及管理等 形成浮根 式水培技术模式并在生产上推广应用 近几年 相 关团队根据我国特别是华南地区现代设施农业发展 趋势及产业需求对设施樱桃番茄进行深入研究 如 设施专用品种培育 设施栽培模式集成创新及设施 设备选型优化等 初步形成了华南型樱桃番茄工厂 化生产技术模式 在生产上进行示范推广 取得较 好效果 3 1 设施专用樱桃番茄品种研究 3 1 1 种质资源收集 创新与应用 种质资源是育 种的基础 由于樱桃番茄是一种严格的自花授粉植 物 经过长期的驯化和选育 遗传背景逐渐变窄 因此广泛收集资源对樱桃番茄育种研究尤为重要 目前全世界番茄种质材料约 75 000 多份 其中樱 桃番茄约 4 000 多份 主要收藏在 AVRDC 美国 农业部 美国加州大学等机构 我国从 20 世纪 80 年代开始 先后组织大规模收集工作 目前有番茄 种质资源 10 000 份 广东省农业科学院从国内外 广泛征集种质资源 目前有樱桃番茄种质资源 900 多份 并建立了樱桃番茄种质资源库 已成为我国 特别是华南地区种质资源保存最多单位之一 通 过对种质资源进行大规模的鉴定 建立了有 50 000 多个数字的种质资源数据库 包括樱桃番茄生长类 型 品质 抗病性 产量等 30 多个指标 为种质 资源的评价 创新利用提供数据支撑 广东省农业科学院在鉴定评价基础上进行系谱 选育 创制多份具有重大利用价值的育种材料 其 中有高可溶性固形物含量 最高可达 12 果皮 薄且耐裂的材料 1 份 相当于日本的冰淇淋番茄 抗青枯病 TMV CMV TYCLV 及兼抗 2 3 种以 上病害的抗病性材料 这些优异材料的果实颜色有 鲜红色 粉红色 桔黄色 黄色 淡黄色 咖啡色 及黑紫色 绿色 白色等 果实最小 3 g 最大近 30 g 果型有圆形 椭圆形 果型指数 0 7 1 3 之 间 这些材料为进一步优异品种选育研究提供了优 良亲本 3 1 2 品种选育 利用创新的优异育种材料 根据 杂交优势育种理论 配制杂交组合超 1 000 份 在 设施条件及露地条件下测试配合力 经过多季广东 春 秋试验 筛选出配合力高 杂交一代表现突出 的组合近 20 份 对这些组合分别在广西 云南 海南 西安等地进行异地鉴定 同时进行人工接 种青枯病 TYCLV 抗病性鉴定及分子标记鉴定 以夏日阳光 千禧等为对照初步选了 3 个优异组 合 分别命名为粤科达 101 粤科达 202 和粤科达 301 其中粤科达 101 为黄色高品质樱桃番茄品种 可溶性固形物含量 9 0 以上 有香味 与夏日阳 光相比 品质相当 抗病性更强 粤科达 202 为红 色品种 口感佳 番茄红素和 VC 含量较高 粤科 217 达 301 为粉红色有限生长型品种 可串收 品质好 且抗病性强 具有抗黄化曲叶病毒的 Ty1 Ty3a 基 因位点 抗青枯病 Bw12 基因位点 抗烟草花叶病 毒 Tm 2a 基因位点 35 此外 还培育出特色品种 绿色粤科达 401 咖啡色粤科达 501 和花色粤科达 601 可用于观光科普 形成系列樱桃番茄专用品种 3 1 3 育种技术研究 除常规育种技术和分子标 记技术外 广东省农业科学院研究团队还利用基 因编辑技术 航天诱变技术创新育种材料 为创 制抗青枯病樱桃番茄材料 本研究团队利用构建了 CRISPR 基因敲除载体 转化农杆菌获得有基因敲 除载体的农杆菌菌株 建立了模式番茄和樱桃番茄 ZL035 的遗传转化体系 获得 RRS1 和 ERF3 基因 敲除转基因 T 0 植株各 15 个株系 另外 利用基因 编辑技术对番茄花粉发育过程中的特定基因 LAP3 进行定向编辑操作 使得编辑植株无法产生活性花 粉粒从而导致雄性不育 而其他所有性状与原自交 系无差异 即获得相应自交系对应的不育系 未 来可应用于杂交种的种子生产中 2019 年提供了 7 份优异樱桃番茄育种材料给中国航天航空技术中心 搭载卫星 并于 2020 年初返回 目前正在设施条 件下进行筛选鉴定 以期获得较好变异材料 3 2 设施栽培技术模式研究 广东省农业科学院相关课题组根据动态漂浮培 原理 结合华南热带亚热带气候特点吸收国内外先 进技术集成创新形成了华南型工厂化生产 水培 技术模式 该模式具有五大特点 1 适宜华南 热带亚热带气候 具有较好的降温降湿 防台风等 特点 2 具有稳定的且丰氧的根际环境 不会 受短时间停电影响 营养液动态流动对植物营养供 应稳定 3 技术成熟且简单 易建设 包括设施 专用品种 周年管理技术等 4 投资低 投入 产出比高 5 周年生产 产品洁净化 可全年 进行作物生产 提高种植效益 该关键技术模式包 括 5 个方面 即设施设备 专用品种 营养液管理 根际环境调控及周年管理技术等 设施设备包括 保护系统 栽培系统 循环系统 调控系统及加氧 系统等 5 个系统 专用品种方面 已经选育出一系 列专用品种 另外还筛选出一批适宜的专用品种 在营养液管理方面 研究出樱桃番茄专用营养液配 方 并根据不同生育期 气候因子及作物生长状况 等进行调控 根际环境调控采用浮板式水培模式 既可保证植株的营养需求 又可保证根系氧气的供 应 采用热传导能力低的聚苯系材料做栽培槽和定 植板 可营造温度相对稳定的根际环境 形成了从 播种 育苗 定植 整枝 采收 拉秧的周年技术 管理规范及病虫害防控技术及设施内消毒技术 4 展望 4 1 培育突破性新品种 在新品种选育方面 加强种质资源研究如育种 数字分析管理 利用 QTL 技术对资源多态性分布 分类 遗传特性进行研究 提高杂交优势育种效率 同时 进一步征集野生种质资源并挖掘和利用优异 基因 特别是在可溶性固形物性状方面 在基因编 辑及航天育种方面深入研究 利用基因编辑技术创 制优质且抗病抗逆育种材料 以期培育出品质优良 兼抗 3 4 种病害的突破性新品种 打破设施樱桃番 茄高端品种被国外垄断的局面 为我国种业科技作 出贡献 4 2 优化设施设备 华南地区早春低温阴雨 夏季高温高湿且有台 风 对设施要求较高 要求保护设施能抗台风 能 降温保温且光照充足 进一步选型优化以满足设施 樱桃番茄基本生长需求 同时结合现代农业发展趋 势和市场需求 观光农业 休闲农业 都市农业等 的需要 另外 随着 5G 技术 AI 技术 LED 技术 发展 未来设备不断添加现代元素 形成华南地区 特色的现代设施设备模式 以满足生产上人们不断 提高的技术需求 4 3 创新工厂化生产技术模式 在设施栽培技术模式方面不断优化 达到高效 低碳环保 形成工厂化生产技术体系 创新研发包 括设施设备升级优化 设施光温调控 配套专用品 种 工厂化育苗 水肥精准管理 病虫害综合防控 的全套技术体系 参考文献 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 聂俊 李艳红 谭德龙 张长远 谢玉明 史亮亮 郑锦荣 优质多 抗 樱 桃 番 茄 新 品 种 粤 科 达 3 0 1 的 选 育 J 广 东 农 业 科 学 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 聂俊 吕娜 李艳红 罗国庆 郑锦荣 谭德龙 史亮亮 不同栽 培方式对番茄产量及品质的影响 J 广东农业科学 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 张波 黄武强 樱桃番茄设施栽培研究进展 J 黑龙江农业科学 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 骆巧娟 马文静 宿梅飞 赵颖