柿树遗传资源学研究进展

摘要:综述了国内外柿树遗传资源收集､保存以及研究现状。从形态学标记､细胞学标记､生化标记和DNA标记4个方面对柿品种的鉴定进行了阐述及评价;从有性杂交育种､芽变选种种质创新方面阐述了柿育种。对柿种质资源研究及发展方向提出了建议和展望。

关键词:柿;遗传资源;品种鉴定;种质创新

中图分类号:S665.2;S324 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2008)08-0960-04

柿(Diospyros kaki L.f.)属于柿科(Ebenaceae)柿属(Diospyros)，具有抗旱､耐瘠薄､适应性强等特点，果实营养丰富并具有一定的医疗作用，是柿属植物中作为果树利用的代表种。柿树是一种兼备干鲜果特征的经济树种，果实既可鲜食，又可加工成柿饼;因其树姿优美，叶､果色泽艳丽，又是一种良好的观赏树种。

柿原产亚洲，主产于中国和日本。世界上的柿产区主要在暖温带，其中尤以东北亚的中国､日本和朝鲜半岛栽培最多，东南亚的部分国家也有少量栽培。我国是世界上柿栽培历史最悠久､面积最大和产量最高的国家，地理分布上除黑龙江､吉林､内蒙古､宁夏､青海和新疆6省(区)外各省(区)都有经济栽培，拥有丰富的品种资源，其中不乏国际珍品;中国的柿品种几乎都是涩柿，仅鄂､豫､皖三省交界的大别山一带产甜柿，称为罗田甜柿。欧洲国家以意大利栽培较多，近年来巴西､以色列､美国､智利､新西兰､澳大利亚等国开始竞相发展柿树，尤其是甜柿生产。本文主要从遗传资源学角度对柿种质资源研究现状和品种鉴定方面进行了阐述。

1 柿树遗传资源的收集和保存

遗传资源是研究遗传变异和进行遗传育种的重要材料。我国是世界上柿树栽培最早､面积和产量最多的国家，也是拥有遗传资源最丰富的国家。根据各地柿资源调查不完全统计，我国柿品种数达到1 058个，分布在陕西､山西､河南､河北､山东､湖北､湖南､浙江､江西､江苏､广东､广西､福建､台湾､海南､安徽､贵州､甘肃､云南､四川､辽宁､北京､天津等省市自治区。这些品种中包含同物异名品种。尚有地方偏远，未进行资源调查的地方品种[1]。我国的柿子品种主要是历史上遗留下来的地方品种，少数为芽变和偶发实生品种。其中除“罗田甜柿”及几个变异类型和近几年新发现的“甜宝盖”､“秋焰”属于完全甜柿外，其余品种均为完全涩柿，至今未见有不完全甜柿和不完全涩柿的报道。

国家柿种质资源圃目前分处两地，一处是1980年在陕西省眉县青化乡原陕西省果树研究所内建成的，另一处是2003年在国家农业高新产业示范区杨凌初步建成的新圃，挂靠在西北农林科技大学园艺学院。圃地总面积4.73 hm2，到2004年底，柿资源圃共收集保存了我国16个省地及日本､韩国､美国､以色列等4个国家的野生种､农家品种､引进品种､和近缘植物等565份。包括君迁子(Diospyros lotus Linn.) 13个类型;浙江柿(Diospyros glaucifolia Metc) 2个类型;老鸦柿(Diospyros rhombifolia Hemsl.)1个;乌柿(Diospyros cathayensis A.N. steward)3个类型;油柿(Diospyros oleifera Cheng.)4个类型;美洲柿(Diospyros Virginiana)5个类型等。目前已完成324份柿资源的编目､338份柿资源农艺性状观察及评价､290份柿资源的品质鉴定､212份柿资源的抗寒性鉴定[15]､385份柿资源圆斑病田间调查及21份人工接种鉴定､对282份柿资源进行了脱涩难易程度的鉴定，并对64份柿属种及品种的染色体倍数性进行了观察[2];对103个品种的单宁细胞形态特征进行了观察[3]。在鉴定的基础上，将发现的121个同物异名品种鉴定归并为33个，同名异物的品种有68个。并制作出柿品种果期检索表和柿品种花期检索表。

日本是柿遗传资源收集和保存最为系统的国家，已基本完成了本国原产柿品种的调查､收集､保存､鉴定等工作，并从20世纪30年代起就开展了以培育完全甜柿为目标的柿的育种工作。目前由农林水产省果树试验场安芸津支场､京都大学等19个单位收集､保存了柿品种资源上千余份，其中日本农林水产省果树试验场安芸津支场保存有日本原产和部分中国､韩国､美国产的品种354个[4，5]，分属于完全甜柿､完全涩柿､不完全甜柿和不完全涩柿4种类型[6]。

韩国是世界上柿主产国之一，柿园面积和柿果产量均居本国果树第3位，其中90%为甜柿。韩国在1959~1969年间，Kim—hea试验场分场收集了233个地方品种。从188个地方品种中，经栽培鉴定选出74个优良品种[7]。

2 柿品种鉴定及其评价

2.1 形态学标记

广义的形态标记是一种特定的､遗传上稳定的､视觉可见的外部特征，是遗传与环境､结构基因与调控基因综合作用的结果，通过有效的采样､合理的数学统计方法，以及采用遗传较为稳定､受环境影响小的性状，可以揭示群体的遗传规律､变异大小，以区别､鉴定植物种和品种。形态标记以其简便､快速､直观的特点最早为人们所认识和接受。

王仁梓[1]利用100余项形态指标，并结合物候期､果实经济性状，鉴定了一些同物异名､同名异物的品种。日本学者也做了类似的工作[8]。

形态指标无疑是柿品种鉴定的主要依据之一， 但由于标记数量有限，标准难以掌握。此外，这些形态上的特点在植物的整个生活史中并不是自始至终存在，从而导致近缘品种的鉴别常产生错误。

2.2 细胞学标记

细胞标记是根据细胞核内染色体的特征来对植物进行鉴定，其内容主要包括染色体数目､大小､核型､分带带型､减数分裂行为等。栽培柿(Diospyros kaki Thunb.)绝大多数品种为六倍体，少数无核品种为九倍体，表现为三倍体的染色体行为和伪单性结实特性，且生长发育正常[9，10]。Namikawa[11]最早对日本的柿､君迁子､美洲柿等的染色体数目作了观察，Zhuang[9]再次对日本的柿品种，尤其是无核涩柿品种的染色体数目进行了观察研究。

杨勇等[10]通过对柿属植物中的延平柿

(D.tsangil Merr.)､浙江柿(D.glaucifolia Metc.)､君迁子(D.lotus Linn.)､老鸦柿(D rhombifolia Hemsl.)､油柿(D.oleifera Cheng.)､乌柿(D.cathayensis A.N. steward)及柿(D.kaki Linn.f.)种中59个柿品种的染色体数目的观察，结果发现，柿属种的染色体数目均以l5为基数，延平柿､浙江柿､君迁子､油柿及金枣柿含2组染色体;老鸦柿含4组染色体;乌柿含6组;59个柿品种中除引自日本的平核无品种含9组染色体外。其余品种均具有6组染色体。结合形态观察，认为南漳油柿､安樟油柿并不属于油柿这个种，而应归于柿。金枣柿作为一个新种的证据尚不足，但至少是国内外首次发现的柿的二倍体变种。平核无则是柿种中的高倍体，不能单列为种。

唐仙英等[12]通过对一些无核或少核柿品种及其自然授粉后代的染色体数目观察，并与有核柿品种相比较，表明除‘平核无’为九倍体外，其余品种均为六倍体，也间接利用了细胞学标记对品种的鉴定。

利用细胞学方法鉴定种或品种虽然简单，也不需要特殊仪器设备，但真正用于植物品种分类还面临很大困难，并且其技术本身仍缺乏相对的稳定性，对大多数植物而言，远未达到可作为常规技术而广泛应用的程度。当然，随着染色体制片技术的日益发展和成熟以及染色体原位杂交技术的应用和发展，细胞学方法可能成为植物品种鉴定的有效手段。

2.3 生化标记

生化标记主要是蛋白质标记，包括种子贮藏蛋白和同工酶及等位酶。

2.3.1 种子蛋白(贮藏)分析 生物体内有许多种蛋白质，但作为种质鉴定的蛋白质必须在品种间有丰富的多态性并能很容易的被检测出来。种子蛋白作为一种生化标记主要是用于作物品种的鉴定上，在木本植物上应用较少。朱立武[13]用叶片和种子蛋白质为材料研究柑橘种间差异，结果肯定了叶片蛋白质电泳带型在种间的差异和种子蛋白质电泳带型在种下分类单元的差异。目前尚未见在柿方面的这类报道。

2.3.2 同工酶标记 酶作为遗传标记是在1959年Markert和Moiler提出同工酶概念后迅速发展起来的。同工酶标记兴起于20世纪60年代，并逐步成为植物种子､果树品种和雌雄株鉴别､植物系统分类和演化的重要手段。

Kim和Ko[7]分析了ll0个韩国原产柿品种和31个日本柿品种叶片的葡萄糖磷酸异构酶(PGI)､葡萄糖磷酸变位酶(PGM)､苹果酸脱氢酶(MDH)､过氧化物酶(PER)的同工酶，并依据同工酶分析结果鉴别出64个品种，结合形态指标还鉴别出其他13个品种。

Parfitt等[14]利用PGM､PGI的两种同工酶对引入到美国的柿品种进行整理，也订正了一些错误命名的品种。

一般认为Isahaya是“富有”的芽变，但杉浦明等[15]利用淀粉凝胶电泳分析发现叶片的GDH､MDH､PGI､PGM的4种同工酶谱与Wushiroda Gosho完全一致，而与“富有”差异较大，说明Isahaya并非“富有”芽变，而可能是Wushiroda Gosho的芽变。

Tao[16]曾报道应用4种叶片同工酶鉴定163个日本柿品种的研究结果，发现单用GPI能识别6个品种，GPI和MDH配合，则可识别的品种数增加到18个。Tao[17]以后的报道还证明，如果上述两种同工酶再加上PGM和GDH，则163个供试品种中有121个品种可以相互区别，但有些性状近似的品种4种同工酶谱完全一致，不能将它们区分开来。王万双等[18]认为这一结果可能表明同工酶技术不能鉴定较小的变异，同时也可能说明这些变异是“饰变”。

尽管对同工酶标记的研究，已经非常深入､广泛。蛋白质必定不是直接的遗传物质，同样受环境和植物发育阶段的影响，有一定局限性，对一些较小不变异的不能准确鉴定种质。

2.4 DNA分子标记

DNA分子标记是继形态标记､细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式。它是以生物大分子，尤其是指生物体的遗传物质核酸的多态性为基础的遗传标记。

柿DNA分子标记始于2O世纪90年代中期，日本学者Nakamura等[19]应用RFLP技术分析了11个柿品种和5种柿属植物的mtDNA和cdDNA，发现所有供试的柿品种mtDNA和cdDNA的图谱一致，而5个柿属植物间则具有明显的差异。罗正荣等[20-23]应用RAPD技术鉴定了17个柿品种，并获得了芽变品种与其母株特异的DNA扩增产物，从而为柿芽变品种鉴定提供了新的技术;从DNA指纹分析角度提出了我国原产的罗田甜柿相对独立于日本甜柿品种分化过程的新证据;应用RAPD技木对原产我国､日本和韩国的15个柿品种间的亲缘关系进行了研究，结果表明富有和次郎､平核无和仓光､磨盘柿和杵头柿间可能具有较近的亲缘关系;采用25个随机引物对中日两国原产完全甜柿种质进行了RAPD分析，结果表明供试中国甜柿和日本甜柿是相对独立分化的两个居群。

张青林等[24]以部分柿属植物为材料，确立了适合柿属植物ISSR分析技术体系;郭大龙等[25]通过搜寻核酸数据库中柿属植物核苷酸序列，确定柿和君迁子SSR-PCR最佳反应体系，为柿属植物遗传多样性和分子系统学研究提供技术支持。

因此，应用DNA分子标记技术可以进行柿种质资源､柿品种分类､杂种鉴定等方面研究，这对于柿遗传育种及优良柿品种的推广有重要意义。

3 种质创新和利用

柿在植物分类学上属于单一种，但种内变异极为丰富。柿有甜柿和涩柿之别，甜柿自然脱涩的程度､涩柿人工脱涩的难易也有差异;果实形状､大小､肉质､果肉褐斑形成与否和程度､种子有无和数量､单宁细胞大小和分布､果皮和果肉颜色以及坐果率､成熟期和是否适于干制等方面都有很大的变异。

3.1 柿有性杂交育种

柿为杂性株，由于选择合适的父本比较困难，常规杂交育种比较困难。

西北农林科技大学园艺学院果树研究所从1991年开始进行柿的有性杂交工作，现已获得杂交一代果实，表现为不完全甜柿特征。华中农业大学园艺系正在利用禅寺丸的非减数配子给完全甜柿授粉，已经获得了有价值的中间材料。

日本自l935年起开始进行以培育完全甜柿为目标的柿的育种工作。到目前为止，已育成发表的完全甜柿品种有9个[26，27]。

韩国自1995年开始进行柿的育种，目标是选育品质优良､大果､早熟的完全甜柿优良品种[28]。

在非亚洲国家中，只有少数几个国家进行了柿的育种工作。其中意大利自1971年开始进行柿的育种工作，目标是大果､圆形或稍扁形，风味好，适合工业化用途的完全甜柿[29]。

3.2 柿芽变选种

目前，柿树生产上的优良品种几乎均来自偶发实生或芽变。如在日本品种平核无中发现了不同的芽变品种刀根早生､大核无､杉田早生､孝士丸;富有的早熟芽变松本早生､砂身及松本早生的芽变上西早生;前川次郎､一木系次郎､若杉系次郎等是次郎的芽变[21]。我国原产的一些涩柿品种在各地发现了不同类型的变异，如山东省的历城小面糊有圆顶小面糊和尖顶小面糊两种;富平尖柿有3种类型:大果称“升底柿”､中型果“牛心柿”､小型果称“辣角柿”;杨勇直接观察到眉县牛心柿､禅寺丸､火罐出现过扁圆形果的芽变;以及罗田甜柿中的一些变异类型等[30]。

4 展望

我国作为柿的原产中心之一，具有丰富的遗传多样性，现在关于柿遗传资源存在多方面的问题亟需解决，加强基础研究迫在眉睫。

4.1 科学合理地保护现有柿遗传资源

地方柿品种具有抗干旱耐瘠薄，抗逆性强，无公害，具有独特营养和保健功能，是一种地道的天然食品，具有潜在的开发利用价值。长期以来，由于对其认识不足，资源保护措施不力，经济发展加大了土地的开发，忽视了对地方品种的保护，尽管国家柿资源圃保存了浙江柿这个品种，但象千岛无核柿，玉环长柿，永嘉柿等优良地方品种现在都只剩零星分布，因此合理保护现有遗传资源，挽救优良种质已成为刻不容缓的课题。

4.2 遗传资源保存与良种选育相结合，实现柿资源的永续利用

保存是为了更好的利用柿树种质资源。在柿遗传资源保存的前提下，还要重视良种选育工作。任何一树种的多世代遗传改良须建立种质基因库，因此把种质资源保存和良种选育紧密结合起来;挖掘与创新出更多更好的柿树优良品种，从而造福于人类。

4.3 加强多学科协作

对果实储藏､产品开发和柿叶有益物质提取进一步深入研究，特别是鲜果储藏和柿叶有效成分的药理作用研究.以加工技术的进步带动栽培技术的研究，以产品市场开发带动生产的进一步发展。因此加强食品､医学､生理､分子生物学多学科协作;广泛开展与国内外种质保存机构的联系，进行交流，更大发挥柿的利用价值。

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