菜豆品种真实性及种子纯度鉴定研究进展

张雪,韩玉珠

(吉林农业大学园艺学院,长春,130118)

菜豆品种真实性及种子纯度鉴定研究进展

张雪,韩玉珠

(吉林农业大学园艺学院,长春,130118)

对鉴定不同菜豆品种真实性和种子纯度的田间小区种植法、种子形态法、电泳谱带法和分子标记等鉴定方法进行了综述,并提出可行性建议,旨在为准确、快速地鉴定菜豆品种真实性及种子纯度提供参考。

菜豆；品种；真实性；纯度

品种真实性是指一批种子所属品种、种或属与文件(品种证书、标签等)是否相同,是否名副其实。种子纯度是指品种在特征特性方面典型一致的程度。真实性和品种纯度鉴定是保证良种遗传充分发挥,防止良种混杂退化,提高种子质量和产品品质的必要手段[1]。品种之间的差异在于其内在遗传物质的差异,也就是调控其生长发育的基因差异。在不同的基因调控下,植物会有不同的性状表现,这些性状的差异可以表现为形态学上的差异,如种子、幼苗、植株等,也可以表现在生理生化方面,如蛋白质、酶、DNA等。因此,可以通过其遗传物质来准确、快速鉴定菜豆种子纯度及品种真实性。目前可以通过田间小区种植方法、种子形态法、电泳谱带法和分子标记法等对菜豆品种真实性及种子纯度进行鉴定,对这些方法进行比较、分析、归纳,旨在为菜豆品种真实性及种子纯度鉴定工作提供快速、准确的鉴定方法。

1 田间小区种植鉴定方法

田间小区种植鉴定是一种传统的、较常用的鉴定品种真实性和种子纯度的方法,其简单易操作。田间小区种植鉴定可以通过小区内的被检植株样品与标准植株样品或种子标签标注进行对比,并根据品种审定公告的描述判断该品种的真实性；并可以通过田间采样来鉴定种子纯度是否符合标准或种子包装上标注的数值。

菜豆喜温暖,不耐高温和霜冻,适合在温暖、湿润的环境中生长。矮生菜豆耐低温能力要比蔓生菜豆略强。菜豆可根据不同地区利用不同品种在春季和秋季栽培,早春露地栽培必须在晚霜过后才能进行[2]。菜豆对土壤要求不严格,但忌连作,对土壤养分要求不高,需钾、氮较多,磷较少,但磷对产量影响很大,种菜豆必须施用磷肥。地块要选择土层深厚、有机质含量丰富、疏松肥沃、排水良好、pH值为6～7的砂壤土或壤土。整地施肥时要深翻土地、耙细泥土、深沟高畦、连沟宽畦。播种时选用粒大、饱满、无病虫害的种子,播前用种子质量0.4%的50%多菌灵拌种消毒。根据菜豆的生理特性,施足基肥,少施追花肥,重施结荚肥,并注意病虫害防治[3]。

菜豆的生长发育周期可分为发芽期、幼苗期、抽蔓(发棵)期和开花结荚期4个时期。从幼苗期开始,矮生菜豆和蔓生菜豆生育状况就表现出明显不同。在开花结荚期,植株开花、结荚和茎蔓的生长同时进行,需要大量的养分和水分,以及充足的光照和适宜的温度(20～25℃)。在生育期调查子叶颜色、下胚轴颜色、叶色、主茎色、花冠色、嫩荚主色、种荚色、种皮色8个色泽性状,调查标准执行《菜豆种质资源描述初规范和数据标准》的相关规定[4]。

田间小区种植鉴定方法适用于国际贸易、省(区)间调种的仲裁检验,可作为赔偿损失的依据。在此种情况下,田间小区鉴定就显得十分必要,因为田间小区鉴定时,植株形态特征和生育特性比其他方法有更多的特征特性可鉴别,可得到比较正确可靠的鉴定结果。这对异花授粉作物纯度鉴定尤为重要[5]。但也有缺点,包括鉴定周期长；在种植和田间管理方面要求严格；选地时应选择地势平坦、土壤肥沃、肥力均匀一致的地块,并需要适宜的栽培管理措施[6]；在菜豆生育前期和中期做好水分控制；记录与计算工作量大,需在每个时期记录各个部位的差异及数据；要注意菜豆立枯病和猝倒病等病虫害的防治。凌须美等[7]对不同菜豆品种采用田间观测的方法考察其植物学性状和经济性状,对其嫩荚长、荚粗、叶长、叶宽、始花结荚数和总蔓长等进行了比较鉴定,得到了较好的结果。

2 种子形态鉴定方法

种子形态鉴定方法就是按照要求取一定量的种子进行形态学观察,也可观察其解剖特征来区别不同品种真实性。菜豆种子形态的鉴定可以通过测种子的百粒质量,种子的长、宽、厚,观察种子的颜色和光泽等进行。李佩华等[8]对来自中国和外国的251份菜豆种子的种皮色、种脐色和脐周色进行了鉴定分析,将其总结为白色、单色和花色3种类型。而他们测定菜豆种子的百粒质量时发现,品种间差异较大,材料中百粒质量最低的为10.5 g,最高的为86.5 g。

种子形态鉴定法优点是简便、快捷[9],缺点是对种子形态特征差异较小的品种很难区分,此外有些形态特征会受到环境条件的影响,如种子的大小、颜色与种子成熟度有关,因此鉴定结果的准确性受到影响,所以该方法适用范围较小[10]。Venora等[11]使用一种图像分析系统从菜豆种子的颜色、形状、大小及整个种子的斑点来分析意大利地方品种菜豆；应用图像分析和线形差异分析法对意大利托斯卡纳区地方菜豆品种进行了鉴定和分类,并阐述了种子形态鉴定法的可行性[12]。

3 电泳谱带鉴定方法

电泳谱带鉴定方法主要是通过分析谱带的条数、多态性等来鉴定植物品种真实性和种子纯度。近几年来,蛋白质电泳的发展速度较快,如十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE, sodium dodecyl sulfate -polyacrylamide gel electrophoresis)和同工酶电泳等。

作物贮藏蛋白质电泳技术是目前种子纯度和品种真实性检验中广泛应用的方法,其中蛋白质的SDS-PAGE电泳已被认为是一种简便、快速、可靠和成本较低的品种真实性和种子纯度鉴定方法[13]。电泳谱带鉴定方法亦有其缺点。对SDS-PAGE电泳方法来说,它们都是垂直电泳槽,灌胶时,可能导致胶面不均匀；易出现“鬼带”现象；需要在适当时机变换电压；浓缩胶与分离胶断裂、板间易产生气泡。而同工酶电泳时,多数种子在同工酶电泳检测时需要发芽,由于发芽速度不同造成个体差异,引起误差[14]；同工酶存在时期特异性和器官特异性,在测定时需要按一定程序操作,否则重演性低[15]；制作、提取、电泳时,要注意低温,因为酶易失活；且灌胶时也会出现SDS-PAGE所出现的现象；结果有时不稳定等。电泳谱带法在品种真实性判定时难度也比较大,只有技术高的检验员才能经常做出清晰的色谱。色谱相似的带型太多,只有较为明显的品种才容易判断[16]。

吴正景等[17]采用改良聚丙烯酰胺电泳方法对5个菜豆品种种子贮藏蛋白的盐溶、水溶部分多态性进行分析,并将菜豆品种特性及亲缘关系作出比较,为菜豆品种真实性和种子纯度鉴定提供了参考。

4 分子标记鉴定方法

分子标记技术是植物品种和纯度鉴定准确的鉴定技术,它是从DNA(Deoxyribose Nucleic Acid)分子水平来表达植物的部分遗传特性,从DNA上的细小差异来确定品种的真实性和种子纯度。分子标记技术有很多,如AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism)、RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)、SSR(Simple Sequence Repeat)、ISSR(Inter-simple Sequence Repeat)技术等。

分子标记的特点是直接以DNA的形式存在；标记数量无限,遍布于整个基因组；标记位点非常丰富；形状稳定,不受环境条件影响；表现为“中性”,即不影响目标性状的表达,与不良性状无必然的连锁[18]；许多分子标记是共显性标记,能够鉴别出纯合基因型与杂合基因型,提供完整的遗传信息。当前,分子标记已开始应用于作物遗传资源及育种研究,分别被称为分子种质资源鉴定(Molecular Germplasm Diagnostics)和分子标记育种(Molecular Plant Breeding或 Molecular-assisted Breeding)[19]。目前分子标记技术还有一定的局限性,表现为开发的分子标记数量较少,很难找到与目标基因紧密连锁的分子标记,需要构建更为精密饱和的遗传图谱；分子标记技术本身的局限性造成检测结果的偏差；众多的农艺性状是受多基因控制的,而分子标记对数量基因的精确定位还有较大差距；有待于建立自动化的实验程序,实现对大群体快速、准确的鉴别；分子标记与表型之间的关系有待于进一步研究。Lioi等[20]采用SSR和AFLP等技术对意大利农场尚存在的一些菜豆品种进行了鉴定和多态性分析,并得到较好的结果。

5 小结与展望

菜豆品种真实性和种子纯度是菜豆生产的重要保证,也是农民丰收的基础。市场上假冒伪劣种子的出现屡见不鲜,同名异物、同物异名也是长期困扰农民的重要问题,所以迫切需要找到快速、准确地鉴定菜豆品种真实性和种子纯度的方法。

上述几种鉴定方法各有其优缺点。①传统的田间小区种植鉴定方法和种子形态鉴定方法耗时、费力,不能有效防止不合格种子进入市场。②电泳谱带鉴定技术已逐渐地发展成熟,特别是SDS-PAGE电泳技术,已被认为是操作简便、分辨率高的电泳技术[21]。③分子标记技术是在DNA水平上进行鉴定,准确性高,可以用于某些重大种子纠纷案件或对新品种、新品系、新种质进行分子遗传学鉴定,但离普及使用还有一段距离。且目前国内菜豆品种蛋白质和同工酶等的电泳标准图谱还鲜有报道,因为每次实验操作时材料用量较少,致使代表性差,有些新品种数量较少,操作更需谨慎。此外,分子标记鉴定方法仍处于起步阶段,费用高、操作难,需要专业技术人员操作,才能获得理想结果。可以相信,随着科学技术的快速发展,会有新的更有效的鉴定技术不断提出,现有的技术会不断完善,快速、准确地鉴定菜豆品种真实性和纯度的方法一定会出现。

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In this paper,we summarized methods for identifying the authenticity and seed purity of kidney beancultivars,including plot planting identification,seed morphological identification,electrophoretic band identification and molecular marker identification,and we put forward feasible suggestions to provide reference for accurate and quick identification of authenticity and seed purity of

L.；Cultivar；Authenticity；Purity

10.3865/j.issn.1001-3547.2013.02.002

张雪（1987-）,女,在读硕士研究生,主要从事菜豆品种真实性和种子纯度的研究,电话:13624462580, E-mail:494539447@qq.com

,指导教师,教授,主要从事于蔬菜遗传育种研究

2012-11-14