【大國糧策】“茄子家族”如何變得五彩斑斕？生物育種技術助力種源攻關

茄子作為重要的茄科蔬菜，在全世界均有栽培。我國是世界上茄子種植面積和產(chǎn)量最大的國家。茄子含蛋白質、多種維生素、多種微量元素和多種食物堿等營養(yǎng)物質，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。

果實形狀從圓形到長條形，顏色從白色到紫黑色……茄子具有十分豐富的形態(tài)。茄子的消費具有顯著的地域特點，華南地區(qū)主要以紫紅長茄為主，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)技術誘導產(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。中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所、重慶市農(nóng)科院蔬菜所和金陵科技學院等研究機構建立了成熟的茄子化藥再生體系，并且育成了一批優(yōu)質新品種。同時上海市農(nóng)科院等單位也開展了“基于DMP基因編輯的單倍體誘導”的研究，加速茄子的育種進展。

圖2：單倍體誘導流程

分子標記輔助育種可提高茄子育種選擇的準確性

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

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

利用轉基因技術可定向改良茄子

自從Guri and Sinks在1988年首次報道在茄子上進行了遺傳轉化，國內外研究人員開展了大量的研究。相關研究主要集中在提高茄子的抗蟲性、抗根結線蟲、抗病和提高品質等（圖2）。

2013年，印度批準了第一例商業(yè)化的轉基因茄子品種，通過將Bt（蘇云金芽胞桿菌）基因轉入茄子中，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%。目前國內尚無轉基因茄子的上市。

圖3：茄子轉基因研究進展（Alam, I 等2021）

基因編輯技術顯著改良茄子性狀

國內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；同時對三個PPO基因進行編輯，可減緩茄子果肉褐變。國內已通過基因編輯創(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)。

我國正處于開展種源技術攻關階段，隨著茄子基因組數(shù)據(jù)庫的不斷完善，生物育種為茄子整體產(chǎn)業(yè)鏈升級中提供了強大的創(chuàng)造力，有利于推動茄子育種關鍵技術改進和種質資源創(chuàng)新，不斷擴大我國茄子“家族”成員，為打贏種業(yè)翻身仗提供強有力的支撐。

參考文獻：

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（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學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（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所研究員）

支持單位：中國熱帶作物學會園藝專業(yè)委員會，廣東省南亞熱帶作物種質資源圃