常山胡柚种质资源收集开发利用研究进展

杨 波, 毕旭灿*, 汪丽霞, 王 刚, 杨兴良, 王登亮, 刘春荣

(1.常山县农业特色产业发展中心,浙江 常山 324200;2.衢州市农业林业科学研究院,浙江 衢州 324000)

常山县位于浙江省西部、钱塘江上游,全域面积10.99万 hm2,属亚热带季风气候,四季分明,日照充足,雨量充沛,适合柑橘的种植和生长[1]。常山胡柚(Citrusparadisicv.‘Changshan Pomelo’)是由酸橙与柚的自然杂交后代群体中选育而成的橘柚类良种,国家地理标志产品[2-3]。2022年常山胡柚栽培面积10万hm2,产量12万t,常山胡柚鲜果产值8.45亿元,一二三产总产值40.82亿元。从事常山胡柚生产、加工、物流、销售、旅游服务等相关从业人员近10万。‘常山胡柚’入选全国100个农产品区域公用品牌,‘常山胡柚’国家地理标志品牌价值达103.97亿元。常山胡柚成为当地乡村振兴的支柱产业,常山人民的“摇钱树”“共富果”。

常山有1 500多年的柑橘栽培历史,衢(县)常(山)橘区是我国柑橘栽培北缘地带著名的老产区,是浙江省主要柑橘产区之一。常山县柑橘种质资源丰富,共有枳属、金柑属和柑橘属等3个属,6个种、1个种间杂种群,计79个品种、品系或类型,主要品种有衢橘、早福橘、迟福橘、广橙、香抛(土柚)、椪柑、毛柑、金橘、红橙、黄橙、香椽、代代、本地早、漆碟红、光橘、早橘、黄岩蜜橘、野广橙、野柑、天台抛等[4]。胡柚为常山县特有的地方柑橘种质资源,是在20世纪60年代柑橘品种资源调查中发现的自然杂交实生群体,经过20世纪80年代以来实行品种选育和嫁接繁殖[1,5],成为当地特色柑橘品种,培育成年产值超40亿元的的产业规模,从此可看出柑橘种质资源的收集保存开发利用的重要意义。本文总结了常山胡柚种质资源收集保存开发利用的历史与现状、工作经验及存在问题,提出了进一步开发利用的对策建议。

1 常山胡柚种质资源的调查与收集保存

1.1 种质资源的调查

常山胡柚起源于浙江省常山县青石镇澄潭村、底铺村一带,又名胡柚、壶柑、抚州、壶柚、金柚、常山柚橙。据《衢州府志》(清)记载:“抚州明时惟西安县西航埠二十里栽之,今遍地皆栽。”据此推测,常山胡柚的栽培历史已有 600 多年。胡柚早期为实生繁殖,多在房前屋后零星种植。浙江农业大学沈德绪等[5]在1961年进行的柑橘品种资源调查报告中称,常山柑橘栽培面积966.43 hm2,主栽品种衢橘(属朱红橘)、香抛(土柚)、广橙(雪柑)、椪柑占总栽培面积的79.6%,早福橘、迟福橘及其它品种面积占20.4%,并没有胡柚的栽培面积的记载,可见当时胡柚尚没有规模生产。这篇报告共调查发现79个柑橘品种类型,将“壶柚”列举为27个柑橘优良品种类型之一,并指出壶柚具有“生长强健,抗性强,大小年不显著,栽培管理容易,开始结果早,很丰产,耐贮藏,实生繁殖后代变异不大”等特性,认为“群众评价很高,颇有发展前途”[5]。20世纪70年代末80年代初,陆续开展了胡柚种质资源的调查,摸清了常山县胡柚种质资源情况,对主要经济性状进行了测定和评价,初步筛选出一批优良单株,提出了进一步开发利用的意见。

1.2 种质资源的收集保存

20世纪80年代以前,常山胡柚长期采用实生繁殖,树形高大而果实大小性状不一,且多数品质低下,被称为“野货”,该时期主要通过农户不自觉种植保存[1]。据近年来常山县农业特色产业发展中心的调查表明,该县现保存有实生胡柚树 10多万株,其中青石镇澄潭村、底铺村一带留存的实生胡柚树大多树龄在70年以上,现存的一株树龄超百年的实生树被命名为“胡柚祖宗树”,如今生长健壮,枝繁叶茂,树高6.9 m,主干周径1.36 m,冠幅7.2 m×5.8 m,年年挂果累累,产量200 kg以上。20世纪80年代中期以后,常山县在县良种场、胡柚良种繁育场、林场和油茶研究所等“三场一所”建立胡柚良种繁育基地,胡柚的种质资源和选育优系收集保存在胡柚良种繁育基地的母本园中。从2001年起,通过实施常山胡柚种质资源保护与开发、省级现代种业发展工程项目“常山胡柚新品种提纯复壮及其示范基地建设”、省级胡柚科技示范园建设等项目,建成占地12 hm2的常山胡柚种质资源圃,保存常山胡柚种质资源和酸橙资源材料56份,保存早熟、红皮果、高糖、密桔型、细皮大果(扁圆型)等常山胡柚优良变异材料18份[1,6]。

2 常山胡柚起源及遗传背景分析鉴定

浙江农业大学沈德绪(1961)通过果实、枝、叶、花的形态与性状以及种子解剖后认为,胡柚可能是“香抛(土柚)与甜橙的杂交种”[5]。浙江省柑橘研究所1963年出版的《浙江果树资源-柑橘》中,指出“据形态表现胡柚可能系柚与橙杂交种”。浙江农业大学吴耕民教授(1987)从胡柚的果实及枝、叶、花的性状推断,可能是“柚与甜橙的自然杂交种”[7]。浙江省农业厅经济作物管理局1991年编的《浙江省水果生产四十年》中提出“常山胡柚系柚子与其他宽皮柑橘自然杂交的后代。果实兼具柚与宽皮橘的特点”。

蔡剑华[8]等(1995)收集了胡柚、香抛(土柚)、甜橙(广橙)、椪柑和衢橘等常山主要柑橘栽培品种,进行过氧化物同工酶酶谱研究,结果发现胡柚的过氧化物同工酶酶谱具有7条酶带,除较香抛多2条外,其余5条与柚完全相同,而与柚不同的2条带却恰好与甜橙一致,因此其认为胡柚可能是柚与甜橙的自然杂种,但观察到在胡柚种子中出现约5%的淡绿色胚,是香抛和甜橙种胚所不具备的。陈力耕[9]等(2002)利用 RAPD 分子标记技术对胡柚、椪柑、甜橙、衢橘和柚进行分子鉴定,结合品种表型性状特征和抗寒性分析,推测常山胡柚可能是先由柚与椪柑或衢橘自然杂交,再与甜橙自然杂交而得到的天然杂种。陈士超[10]等(2006)采用 RAPD 和 ISSR 分子标记技术对胡柚和常山当地柑橘资源进行鉴定,结果表明常山胡柚可能是由柚、甜橙和其他柑橘属资源通过多重杂交而来。徐昌杰[2]等(2006)通过对常山胡柚的可能亲本材料进行 ITS 序列分析发现,常山胡柚有两个不同序列的 ITS1,其中 ITS1A 序列与柚完全一致,ITS1B 序列与酸橙完全一致,推测常山胡柚是由柚与酸橙杂交而来,这回答了为什么胡柚抗寒性强的问题。毛桑隐[11]等(2023)基因组重测序数据表明,常山胡柚中超过 87.91%的遗传组分为柚橘杂合,柚纯合的遗传组分为 9.77%,且全基因组序列与酸橙相似度较高,其中与江津酸橙序列相似度达 88.34%,表明常山胡柚是一种酸橙。根据不同位点开发的 4 对InDel 分子标记进行检测,也印证了常山胡柚与酸橙亲缘关系较近。表型与品质数据分析显示,常山胡柚是经长期栽培驯化的一种品质改良的酸橙。

3 常山胡柚的品种选育及示范推广

3.1 品种选育

胡柚从“野货”到‘常山胡柚’品种,起因是一场大冻害。1967年1月常山最低气温-9.2 ℃,大多数柑橘品种受到严重冻害,大量橘树冻死,而胡柚的冻害相对较轻,当年及其后几年胡柚果实频频出现在市场和家庭中,经过贮藏后的胡柚酸味减小,风味变好,尤其到春节前后汁多味浓,甜酸适口,风味品质胜过衢橘和椪柑。胡柚的抗冻性、丰产性、耐贮性和贮藏后风味品质更佳的特点受到了关注。在对胡柚种质资源调查的基础上,针对实生后代群体单株之间差异较大、尤其是果实品质优劣不一、商品性不强等实际情况,在科技、农业等相关部门的推动下,开展了以优良果实品质为主要目标的胡柚良种选育工作,1987年浙江省科委下达了“常山胡柚良种选育和贮藏保鲜技术研究”课题[1]。

贝增明、叶杏元[1]等通过母树初选、复选以及优株后代无性系鉴定和生产性试验,选育出82-3、82-4、86-2、88-1等4个胡柚优良株系,2002年通过浙江省林木良种委员会审定,分别定名为常胡1号、常胡2号、常胡3号和常胡4号。2006年开始,俞日梁[6]等对全县范围内的具有特殊性状的胡柚变异单株进行筛选,通过生长结果习性、栽培管理措施的观察记载和果实品质检测分析,筛选出23株预选母株,通过高接观察及果实性状品质评价,筛选出10个品质较好的初选单株,再经过枳砧嫁接和高接鉴定,最终选出早熟、红皮果、高糖、密桔型、细皮大果(扁圆型)等类型的优良株系7个。

陈新建、吴文明、杨兴良[12-13]等在红皮果优良株系的基础上,经品种比较试验和区域栽培试验,选育出01-7、脆红等新品种,于2011年通过了浙江省科技厅科技成果鉴定(科学技术成果登记号:11008047),脆红于2011年7月获农业部植物新品种权认定权认证(品种权号CNA20 080 551.7)。与普通胡柚的果实金黄色及果肉橙黄色相比,脆红果实呈浓橙色,表皮更光滑,果肉橙色,质地脆嫩爽口,香气浓,可溶性固形物质量分数为12.0%,可食率81.6%。

3.2 优株及新品种的示范推广

20世纪80年代以前,常山胡柚多采用实生繁殖。20世纪80年代中期以后,常山县实行“三场一所”定点育苗,在“三场一所”建立了优良株系母本园70 hm2,苗圃10 hm2,至2017年共培育胡柚良种苗木300多万株。2018年建成占地面积10.67 hm2的常山胡柚种苗繁育中心是集胡柚(柑桔)种质资源保护、新品种选育、优质高产栽培技术示范于一体的智能化种苗繁育基地,新建智能化标准连栋育苗大棚0.7 hm2,年繁育胡柚(柑桔)优质苗10万株以上,累计培育优质种苗50多万株,全县良种覆盖率95%。

4 常山胡柚资源的开发利用

4.1 资源的特性

常山胡柚树为常绿果树,一年四季绿叶不凋。成年结果树枳砧嫁接的平均树高2.65 m、平均冠幅2.81 m;实生繁殖的平均树高4.37 m、平均冠幅3.64 m。叶色浓绿,花白色,成熟果实金黄色。花期从3月下旬至5月中旬,果实从5月中下旬初成,到11月下旬12月上旬采摘,挂树期长达6个多月。胡柚病虫害发生少,抗旱抗寒性强,耐粗放管理[1,7]。

常山胡柚果实为圆球形或扁球形,单果质量300 g左右,成熟果实果肉中总糖质量分数8.27%～9.24%,总酸质量分数0.52%～1.25%,每100 mL果汁中含18种游离氨基酸总量3 707 mg、维生素C含量37.9～46.6 mg。P、K、Ca、Mg、Fe、B、Zn、Mo、Si元素的含量分别为231、2060、265、6、11、1.5、2.6、0.4、134 μg/mg。胡柚果皮果肉富含柠檬苦素、类黄酮、类胡萝卜素、膳食纤维、维生素等生物活性物质,其中果皮果肉中的总柠檬苦素含量13.65 mg/100 g,果皮和果肉中的类黄酮含量各为80.6、40.1 mg/g DW,果皮和果肉中的类胡萝卜素含量各为21.2、6.3 μg/g FW,果皮和果肉中的膳食纤维含量各为44.92%、10.72% DW。胡柚果实中的黄酮类化合物具有较强的抗氧化活性,可有效的清除体内自由基,抑制脂质的过氧化作用。相关研究表明,这些活性物质有较强的抗氧化能力,增强免疫力和抗癌、抗糖尿病、抗心血管疾病、抗菌等活性,以及用于制作止咳化痰的中成药等作用[14]。

4.2 精深加工研究与食品药品开发

常山胡柚果实全身都是宝,对常山胡柚果实的精深加工及综合利用的研究起步于20世纪80年代,进入21世纪后常山胡柚研究院、常山农业特色产业中心与相关高校院所加强产学研合作和科技成果的产业化应用,现已将常山胡柚的精深加工发展成食品(包括功能保健食品)、日化产品、生物医药类等三大类68款产品,已形成规模化的产品有胡柚茶、双柚汁、衢枳壳、囊胞、胡柚汁、果脯,胡柚青果茶、果酒、果膏、汽水、休闲食品等还处于研发阶段。在精深加工产品研发中以市场为导向、以创新为动力,充分注重发挥资源的禀赋特性,对果实“吃干榨尽”,研制开发以特色资源为基础、科技含量高、工艺先进的适销对路的拳头产品,推进常山胡柚的精深加工规模化、产业化、高值化、绿色化发展,为乡村产业振兴贡献力量[15]。目前已产业化的常山胡柚精深加工拳头产品简介如下。

1)双柚(胡柚+香橙)汁。虽然双柚(胡柚+香橙)汁2020年下半年才研制成功,与胡柚汁和胡柚茶比风味口感更佳,既有胡柚的甘甜和微苦,又有香橙的沁脾清香,一经生产上市便供不应求,销量一路攀升,成为饮料市场的网红爆款[15],至2023年3月底,总产量达860万箱,实现总产值6亿多元。常山恒寿堂生物科技有限公司等与高校院所在新产品研制过程中,改变以前产品主要加工以利用残次果品的理念,树立用专用原料做成精品、做强特色的目标,在原料选择上将香橙与常山胡柚配比加工,常山胡柚营养丰富和香橙的香气宜人等优势互补,克服了胡柚汁味苦、香橙汁太酸等缺点,建有香橙标准化生产基地550 hm2[16],新建4条自动化生产线于2023年10月投产,年新增产能30万箱,年新增产值0.25亿元。

2)胡柚茶。胡柚茶是将胡柚全果切成片用蜂蜜加工成的一种带果皮的胡柚果酱,食用时既可作果酱使用,也可用水冲泡当茶饮用,因胡柚果肉和果皮中富含糖、有机酸、膳食纤维、香精油、黄酮素、柠檬苦素、维生素C等营养和功能性成分,使胡柚茶具有清凉祛火、镇咳化痰、润喉醒酒、舒胃健脾、通便降脂等功效,因而深受中老年消费者喜爱。胡柚茶年产量约7万t,年产值约2亿元,消耗胡柚鲜果8 000 t左右[15]。

3)衢枳壳。枳壳是一种传统的临床上常用的中药,为芸香科植物酸橙(CitrusaurantiumL.)及其栽培变种的干燥未成熟果实,主要药效成分是柚皮苷和新橙皮苷,味苦、微酸、性微寒,具有理气宽中、行滞消胀的功效。常山胡柚每年都有大量的生理落果和疏花疏果得到的小青果,其柚皮苷和新橙皮苷含量高,但以前都是丢弃在地里。2016年,“衢枳壳”(常山胡柚的未成熟干燥果实)收录入《浙江省中药炮制规范》2015年版,从此“衢枳壳”成为枳壳家族新成员,推进了常山胡柚小青果的产业化开发[16-19]。据统计,2022年常山县年产胡柚小青果(鲜重)25 120 t,年产“衢枳壳”药材6 280 t,年产值1.1亿元,带动了2万多柚农增收共0.8亿元,人均增收约4 000元。

4.3 开发利用

常山胡柚果实品质优良,树一年四季长绿,树冠圆头形,枝叶繁茂,花果香气浓郁,树、花、果都有较好的观赏价值,早期的开发种植模式主要是开垦荒山荒坡种植,成为一种经济林果,兼作绿化荒山荒坡的绿化树种,为常山及周边山区库区的经济发展和生态环境保护作出了贡献,也引入江西、福建、湖南、湖北、四川等地种植。随着经济社会的发展和人们生活水平的提高,尤其是美丽城镇、美丽乡村建设过程中,常山胡柚的观赏价值、绿色价值、生态价值越来越受到重视,常山胡柚树用于庭院绿化树、行道树、公园特色景观树的场景较多,尤其是受长三角地区消费者喜爱。这类树要求5～20年生,有主干、树冠圆头形(或半圆头形)、生长健壮,平均市场价格约2 000元/棵,年市场需求量8 000～10 000株,培育、挖树、运输、养护等相关产业年产值约3亿元[20]。

5 进一步收集保存开发利用的建议

5.1 加强常山胡柚种质资源的调查、收集与保护

常山胡柚是浙江省衢州市特有的地方柑橘种质资源,虽然前后陆续实施了柑橘(包括常山胡柚)种质资源的调查、收集与保护工作,但这些工作不连贯、不系统、重点不突出。由于城镇化进程加快及其他一些因素,常山胡柚有的种质资源正在减少甚至消亡。亟需开展常山胡柚种质资源专项调查与收集工作,在对已有的柑橘种质资源圃收集保存的常山胡柚种质资源进行疏理和总结的基础上,开展全覆盖、系统性、专业化的种质资源的再调查、再收集和再保护,对品质优异、抗逆性强、丰产性好、活性成分含量高、加工性状突出的常山胡柚特色种质资源嫁接在柑橘种质资源圃进行挂牌保护,为芽变选种、实生选种和杂交育种提供亲本材料。对已建的常山胡柚种苗繁育中心进行改造提升,对其中的种质资源圃进行扩建和数字化改造,完善常山胡柚种质资源保护条件[21-23]。

5.2 加强种质资源的评价、鉴定与利用

常山胡柚研究院、常山县农业特色产业发展中心以产业化应用为目标,联合浙江大学、华中农业大学、西南大学(中国农科院)柑桔研究所、浙江省农业科学院,对已收集的常山胡柚种质资源及酸橙资源进行表型及基因型鉴定,筛选优异特色种质资源,为新品种选育与生产应用服务。建立常山胡柚种质资源及品种特性评价数据库,推进柑橘种质资源研究与利用数字化,提高工作效率[23-24]。

5.3 强化新品种选育及登记工作

常山胡柚种质资源调查收集及利用,筛选出较多的优株及变异材料,但真正上升为品种的数量不多,与常山胡柚产业的高质量发展对品种的要求有较大的距离。以选育早熟、高含糖量等优质鲜食品种类型,及加工专用型、药用专用型等新品种为目标,加强实生选种、芽变选种、杂交育种和分子辅助育种,对选育的材料高接鉴定,通过大棚设施栽培加快育种进程,加强与农业龙头企业等主体的合作进行品种对比试验和多点试验,符合条件的尽快进行品种登记或植物品种权保护。

5.4 加强资源化高值利用的深度研究及全产业链开发

坚持科技创新,强化产学研用合作,构建“鲜果精量、加工赋能、三产融合”新格局,集成研究从种苗培育、建园定植、科学整形修剪、土肥水管理、病虫害绿色防控、采摘贮藏保鲜等精品鲜果优质高产高效栽培技术规程,高效实施浙江省科技尖兵领雁项目“胡柚高值化加工”“胡柚药用资源综合利用关键技术研究与产业化示范”,深度挖掘常山胡柚精深加工及综合利用的功能特性,对胡柚饮料类、食品类、保健类、美容日化类、药用类、芳香类、餐饮料理类、文创类等八大类U系列产品体系80余款产品提档升级研究及产业化开发应用,重点深化常山胡柚降糖降脂、抗炎抗氧化清肺药理研究,致力于产业化开发小儿止咳糖浆、衢枳壳配方颗粒等绿色中医药产品,建立起常山胡柚“从花到果、从皮到渣”的零废弃高值化综合利用技术体系,开辟常山胡柚特色资源全要素链、全产业链、全价值链开发利用道路[15,25]。