蓝新隆,张玉梅,胡润芳,林国强
(福建省农业科学院作物研究所/福建省特色旱地作物品种选育工程技术研究中心,福州 350013)
野生大豆,别名野大豆或劳豆,原产我国,属豆科蝶形花亚科大豆属亚属[1],是未经人类选择和栽培的一年生和多年生草本植物,是栽培大豆的祖先种,其被列为我国国家二级重点保护野生植物,属濒危物种。野生大豆蔓生、缠绕、茎细,被褐色毛,叶卵圆形或披针形,花紫色或白色,荚小,易炸荚落粒,籽粒多有泥膜[2]。
野生大豆是栽培大豆的近缘野生种,与栽培大豆杂交无种间隔离现象,其杂交、结实、后代遗传行为均与栽培大豆品种间杂交相似[2]。野生大豆抗逆性强、耐盐碱、品质优、多花多荚、种子繁殖系数高。在拓宽栽培大豆种质资源利用上,野生大豆具有潜在应用价值,现已成为我国栽培大豆高产、优质、多抗育种的重要基因源[3-6]。
在分类学上,大豆属包含Soja 和Glycine 2 个亚属,Soja 亚属还包含栽培大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和一年生野生大豆(Glycine soja Sieb.& Zucc.)2 个一年生种。Glycine 亚属包含26 个多年生野生种。根据《中国植物志》记载,目前国内只鉴定出烟豆(Glycine tabacina)和短绒野大豆(Glycine tomentella)2 个多年生种[1]。
相较一年生野生大豆,多年生野生大豆在育种方面利用价值更高。目前,国外对野生大豆系统分类学和表型方面研究较为深入,且在基因资源发掘和利用方面取得了重要研究进展。在我国,多年生野生大豆研究起步较晚,对其表型、细胞学及遗传多样性的研究还不够深入。我国多年生野生大豆数量少、试验材料匮乏、地理分布范围不明确等严重制约其种质资源应用。因此,加强多年生野生大豆资源收集及保护对发展我国大豆产业至关重要。
福建省位于北纬23°33'~28°20'、东经115°50'~120°40',地处亚热带,东临台湾海峡,属海洋性季风气候,以侵蚀海岸为主,共有岛屿1 500 多个[7]。据史料记载,福建省野生大豆资源丰富。20 世纪80 年代初,福建省野生大豆考察组曾在福建沿海多个岛屿发现多年生野生大豆,这在当时为国内首次记录[8]。随着年代变迁,原有多年生野生大豆资源匮乏,地理分布不明确等制约福建省岛屿野生大豆种质资源利用。因此,加快搜集、鉴定、挖掘及利用福建省岛屿多年生野生大豆资源,对利用其资源优势进行大豆育种具有重要现实意义。本文对福建省岛屿多年生野生大豆资源保护收集情况及利用过程中存在问题进行分析,提出保护策略,以期为福建省岛屿多年生野生大豆资源优势挖掘利用提供依据。
参照农业农村部《“第三次全国农作物种质资源普查与收集”调查表——果树、茶、桑及其他多年生作物》[9]和《“第三次全国农作物种质资源普查与收集”调查表——粮食、油料、蔬菜及其他一年生作物》[9],对多年生野生大豆性状(茸毛色、花色、叶形、主茎、粒色、脐色、子叶色、泥膜、百粒重)进行考察记载,开展多年生野生大豆资源普查和收集。
考察地点包括福建省平潭、秀屿、连江、漳浦、东山等东南沿海地区。对已发现的多年生野生大豆,每隔0.5~1 个月考查1 次,按记载标准对农艺性状、图片及种子等进行收集,对株形、花色、叶色、荚色、籽粒等性状及周围生境、地貌、搜集时间、地点、经纬度、海拔等信息进行记录。
从福建省岛屿共收集多年生野生大豆13 份,其中烟豆10 份,短绒野大豆3 份。烟豆和短绒野大豆生长情况见图1。
图1 福建省岛屿多年生野生大豆生长情况
由表1 可知,多年生野生大豆主要分布海拔范围为0~61.46 m,分布在莆田秀屿区岛屿(10份)和平潭岛屿(3份)。
表1 福建省岛屿多年生野生大豆分布情况
莆田秀屿区岛屿野生大豆主要分布在湄洲岛、南日岛、埭头镇、山亭镇等地;平潭岛屿野生大豆主要分布在苏平镇、流水镇和澳前镇等地。
由表2 可知,福建省岛屿多年生野生大豆为棕色茸毛、紫花;籽粒黑色,少数双色,脐黑色,子叶黄色,均有泥膜;主茎不明显,卵圆叶或披针叶;百粒重0.37~0.73 g,较栽培大豆小。
表2 福建省岛屿多年生野生大豆农艺性状
福建省多年生野生大豆资源主要分布于东南沿海岛屿。受城镇化建设及人类活动影响,多年生野生大豆资源生存环境压力不断增大,野生大豆居群面积萎缩甚至种类消亡。(1)随着沿海经济迅速发展,人口不断增加,城镇化建设用地不断扩大,原有多年生野生大豆原生境遭到毁灭性破坏。(2)伴随着农村工业化进程加速,环境污染加剧,大量煤炭、石油、天然气等能源的生产和利用造成温室效应及空气污染,野生大豆原生境进一步受到威胁。(3)沿海地区农业现代化建设及发展破坏多年生野生大豆原生境。野生大豆喜湿,多生长在湿地、岸边、河边、池塘、排水沟等潮湿环境。随着现代农业发展,对湿地、池塘等进行农田改造,设施农业建设及过度放牧、旅游业发展等人类活动使自然状态下生存的多年生野生大豆群体不断减少,如部分地方将其当作牧草使用,甚至当作杂草拔除。此外,大量除草剂滥用也造成多年生野生大豆资源受到破坏。(4)自然气候因素中极端天气的出现,如长时间干旱,持续阴雨天气等同样对多年生野生大豆生长产生严重影响。
目前,福建省野生大豆种质资源研究存在科研人员少、研发经费不足,优异种质资源利用率不高,野生大豆资源保护、利用与研究体系尚未健全等问题,亟需解决。
20 世纪80~90 年代,福建省曾开展一年生野生大豆种质资源搜集及利用研究,如科杂1 号为利用半野生大豆种质诱4 与栽培大豆宁镇1 号杂交选育而成的绿肥新品种。该品种生物量大,应用前景广阔,但对其系统性研究还不够深入。目前,生产上对优异野生大豆种质资源基因利用率低,尚未开展多年生野生大豆资源利用研究[10]。对野生大豆鉴定评价工作虽已开展,但仅限于一年生野生大豆表型及生理生化指标初步研究,在种质资源基因鉴定、优异中间材料创制、育种改良利用环节等方面还很薄弱,未能满足福建省大豆育种及生产发展需求。
相较栽培大豆,多年生野生大豆识别难。因此,可通过现代信息化及互联网媒体平台,加大宣传力度,普及野生大豆保护知识,增强保护意识,提高保护积极性和紧迫性。
在福建沿海地区建立多年生野生大豆原生境保护区。将地理环境特殊、遗传多样性丰富且具有一定面积的多年生野生大豆分布区划为核心区,并向当地政府申请设立野生大豆原位保护区,保留多年生野生大豆资源居群遗传多样性。对于多年生野生大豆保护区实施专人看护并对其性状进行观察记载。
在原生境生态区城市地带开辟野生大豆种植保护专区,结合科普,加大野生大豆资源重要性宣传,专门设立野生大豆科普专区。此外,还可在城市绿化带种植多年生野生大豆代替草坪,保持绿化环境的同时保护多年生野生大豆种质资源。
加强野生大豆种质资源开发利用是发展现代大豆种业和产业的重要途径,其根本是加强基础研究。福建省野生大豆基础研究薄弱,多年生野生大豆潜在价值尚未开发,建议设立专业野生大豆研究课题组,对多年生野生大豆保护利用过程中的技术难点开展研究,为科学开发、高效利用、有效保护野生大豆资源提供技术储备和技术支撑。
为降低多年生野生大豆消亡风险,应在原生境保护基础上,实施迁徙地保护,将收集的多年生野生大豆种质进行异地备份保存。此外,根据原生境条件创建类似生境,设立野生大豆资源圃进行异地繁殖保存。为确保安全,将收集的多年生野生大豆资源经过筛选编目并入福建省农业生物种质资源库保存。
多年生野生大豆生长在野外,各种自然灾害或人类活动均会对其生存造成不利影响。因此建议组建相对稳定且具有保护技术知识的多年生野生大豆资源保护队伍,加大对福建省岛屿多年生野生大豆资源分布及生长情况的调查力度,掌握种质资源动态变化情况,为进一步实施保护措施及开发利用提供信息数据支撑。
多年生野生大豆为国家二级保护植物,鉴于野生大豆资源保护工作的特殊性和紧迫性,建议相关部门给予专项资金支持,加大野生大豆资源普查、收集、保存、保护、创新和利用经费投入,保证保护工作的延续性。此外,为实现高质量保护,可吸引民间资本加入野生大豆资源保护[11]。