文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 二等奖

关键词： 新品种选育;品种;技术;关键技术;品种选育;技术研究;关键;研究;新品种;选育;配套;红掌

第一完成单位： 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所

获奖时间： 2013

摘要： 一、任务来源 本项目主要来源于2009年海南省重大科技专项“红掌种质资源收集、保存与生产关键技术集成” （2009YFZX007）、2010年海南省科技成果推广示范专项”红掌高产优质高效生产技术示范推广“ （CGTG201000004）、2012年海南省自然科学基金”海南露地栽培红掌佛焰苞季节性返绿的生理机制探讨“ （311075）、2007年国家科技部国家科技支撑计划项目”热带花卉种质资源收集、评价和新品种研发“（2007BAD45B06）。 二、应用领域和技术原理应用领域： 种质资源学、遗传育种学、作物栽培学与耕作学、植物生理学、植物保护和分子病理学。项目技术原理是：广泛收集红掌种质资源，建立种质圃，开展相关保存技术研究；从植物学、农艺学、分子生物学、细胞生物学、细菌性叶疫病抗性鉴定等方面的进行鉴定和评价；进行杂交育种和选择育种，选育出适应在海南及其他热区产业化推广的优良红掌新品种，进行红掌病毒病和细菌性疫病检测与防治、季节性”绿耳“等产业化关键技术的攻关研究，集成相应的优质高效生产配套技术，并建立产业化示范基地，进行示范，尽快推广应用于生产。 三、性能指标 1、合同任务 1.1建立红掌种质资源圃15亩，活体保存种质资源200份；离体保存15份；完成15份资源的抗逆性鉴定评价；创造育种中间材料40份。筛选出适合海南及我国热区规模化生产的切花和盆花优良品种3～4个，培育新品种1～2个。 1.2 生产红掌优质组培苗50万株。 1.3 将红掌标准化生产关键技术进行集成，形成一套成熟的红掌高产优质高效栽培配套技术。 1.4 建立红掌标准化生产示范基地20亩，其中：盆花示范面积5亩，切花示范面积15亩，辐射推广种植面积200亩，其中：切花面积150亩，盆花面积50亩。 1.5 制定红掌农业或林业行业标准1～2项。 1.6 申请专利1～2项。 1.7 出版栽培技术手册1部，发表论文4～6篇。 2、实际达到的性能指标本项目主要完成以下几方面的成果： 2.1 建立红掌种质资源圃10亩，活体保存种质资源348份，121个品种；离体保存种质资源93份，共52个品种。 2.2 建立了红掌种质资源描述规范和数据质量控制规范。完成121份种质的植物学和农艺学方面的鉴定评价，完成33份种质分子生物学方面的鉴定评价，16份种质细胞学方面的鉴定评价，23份种质细菌性疫病抗性方面的鉴定评价。 2.3 开展红掌杂交育种、多倍体育种和基因工程育种技术研究，获得了1500多份育种中间材料；通过杂交育种，培育出8个新优品种，已申请国家新品种保护；筛选出适合海南及其他热区种植的优良品种5个。 2.4 开展了种苗繁育、栽培基质的筛选、配方施肥技术、红掌佛焰苞季节性”绿耳“、采后包装技术优化等方面的研究，繁育种苗50万株，组培苗移栽成活率97%以上；初步弄清了红掌佛焰苞季节性”绿耳“的生理原因，提出了抑制红掌季节性”绿耳“现象的营养调控措施；通过技术集成，形成了一套针对海南露天种植红掌的高效栽培技术。 2.5开展了红掌主要病虫害发生规律、发生症状的研究，并从形态和分子水平进行了鉴定，基本摸清了红掌上主要病虫害的种类与发生规律，明确主要致病菌及害虫；实现了对红掌细菌性疫病、竽花叶病毒的快速、灵敏、准确的诊断检测，开发出基于LAMP方法快速检测细菌性疫病、竽花叶病毒的新技术，为杜绝危险性病菌的侵入、蔓延和及时防治提供了依据。初步制定了适合海南露天种植红掌的病虫害综合防治技术体系，取得了很好的防治效果。 2.6 建成红掌种苗繁育基地和生产示范基地30亩，其中：种苗繁育5亩，盆花5亩，切花20亩；辐射推广种植面积330亩，其中盆花面积273亩，切花面积57亩。使新品种、新技术、新方法得到有效推广。 2.7 制定农业行业标准2个，建立了红掌种质资源图文数据信息库1个，出版专著2部，小册子1部，授权专利3项，软件著作权1项，发表论文12篇。 2.8 培养了由23人组成的热带花卉科研团队，其中：高级职称4人，中级职称10人，初级职称5人，其他人员4人；中级晋升高级3人，初级晋升中级4人；引进博士研究生4人，引进硕士研究生6人，培养硕士研究生7人。通过举办培训班及现场技术指导，培训约20～30人产业技术人才。 四、与国内外同类技术比较 1、国内外均有不同的研究机构企业对红掌种质资源进行收集、保存、利用等方面的报道。南美洲是安祖花属植物原生种资源最丰富的地区，荷兰等国家主要是人工选育和培育的品种，AVO、安祖、瑞恩等公司主要利用安祖花属的种和品种培育了大量商品品种。美国夏威夷大学和密苏里植物园也收集了大量的安祖花属植物资源，培育出大量栽培品种，并开展了红掌种质资源外观形态、开花习性、花粉育性等基础研究。国内广州市花卉中心收集保存的红掌资源也较多，种质主要引自荷兰共100多个品种，并对其进行了细致的植物学和农艺学鉴定评价。本项目种质资源收集时注重结合热区需要，自荷兰、美国、泰国、广州等地共收集保存了121个品种，对所有种质进行了活体保存，对珍稀、重要的种质进行了离体保存。对所有红掌资源开展植物学、品质性状、品种适应性的评价，对重要品种开展了分子生物学、细胞生物学、细菌性疫病抗性等方面开的鉴定评价。通过系统评价，为红掌品种鉴定、杂交亲本选配、倍性育种提供了科学依据。 2、国外红掌育种工作始于20世纪40年代，形成了较完善的育种体系，培育出商业品种几百余种。杂交育种为主要育种手段，辅以分子辅助育种和基因工程育种。荷兰AVO、安祖、瑞恩等专业的红掌育种公司育出了大量适于温控设施栽培条件的品种。夏威夷大学开展了抗细菌性病和抗内寄生线虫育种工作。国内红掌育种虽然起步晚，已取得了可喜成绩。广东省花卉研究中心通过杂交、回交等手段，选育出了一系列的品种或品系。本项目针对我国热区湿热气候和简易遮阳的生产条件，利用筛选出的抗性较强，观赏性佳的种质资源，采用杂交育种技术培育出拥有自主知识产权，适宜在我国热区种植推广的8个红掌新品种，其中切花品种‘彩云红’佛焰苞心形，红色，光泽度强，花量大，花期长，生长势较快。与国内外同类品种相比，对高温的反应不敏感，抗病性更强，花型利于包装；盆花品种‘水晶之恋’，株型紧凑，叶色浓绿光亮，花色鲜艳，花量大，花期长，抗病性较好，耐冷性强。其植株比国外品种‘粉冠军’和‘罗宾诺’更大，株型可与目前国内市场最畅销‘阿拉巴马’媲美，但比‘阿拉巴马’对低温的忍耐力更强，叶色比‘费斯塔’更光亮。这两个优质品种具有很好的市场推广前景。除杂交育种外，本项目还开展了倍性育种和基因工程育种研究，为抗病性品种的培育奠定了坚实的基础。 3、20世纪80年代，美国佛罗里达大学对红掌栽培的适宜光照、温度、基质、水肥管理进行了细致研究，夏威夷根据当地气候特点，在90年代形成了较为成熟的红掌栽培生产技术体系。红掌的传统栽培技术的研究达到了较成熟的阶段，其成果主要涉及栽培管理技术、病虫害防治技术与采后保鲜处理技术等方面。荷兰也建立起了一套完备的现代化电脑环控的玻璃温室栽培设施，实现高度自动化的高品质红掌生产，其栽培技术可以在我国北方温控大棚设施条件下得到很好的应用。然而我国热区多采用露天、遮阳网棚式栽培。高热高湿的气候条件下存在病虫害频发（尤其是毁灭性细菌性疫病），佛焰苞季节性”绿耳“现象等严重影响产量和品质的问题，本项目针对这些我国热区红掌栽培生产中的关键问题开展技术攻关，为适应我国热区气候特色总结出一套高产优质栽培技术。尤其是针对红掌细菌性疫病检测方面，本项目取得了突破性进展。国内外均有对红掌细菌性疫病病原菌鉴定报道，且国外开展了染病植株生理检测技术研究，而本项目研究发现病原菌存在广泛的遗传多样性并开发了一套LAMP分子标记，用于检测病原菌，并优化为检测试剂盒具有操作时间短、便捷，特异性和敏感性高，所需仪器简单，适合基层或现场作业，具有很好的应用价值。 4、采后处理是红掌切花生产的关键环节，国内外对红掌采后保鲜保鲜液开发和改良、气调保鲜、冷藏处理等方面开展了研究。本项目通过多年实践，针对热区气候特点和本地实际生产条件，将各个步骤进行了优化和改进。设计了”红掌切花运输车“，减少了采后运输过程中造成的佛焰苞机械损伤。为方便红掌切花包装操作，设计了”可移动红掌切花包装台“，提高了工作效率。 五、成果的创造性、先进性 1、对红掌种质资源的研究深入、系统 1.1 种质收集量大，保存体系完善。自荷兰、美国、泰国、广州等地共收集保存了红掌种质资源348份，121个品种，建立了红掌种质资源圃和红掌种质资源管理数据库。研究了种质资源保存方法，对所有资源进行了活体保存，对珍稀、重要、不易成活的资源进行了离体保存，建立了完善的保存体系。 1.2 种质鉴定评价系统、全面。对所有保存的红掌种质资源进行了植物学和农艺学的系统评价，对重要种质资源进行了细胞学、分子生物学、细菌性疫病抗性等全面、系统的评价，对红掌种质资源之间的亲缘关系和遗传多样性进行了分析，为研究红掌种质的品种鉴定、性状评价、杂交亲本的选配等方面提供了科学依据；在此基础上，首次制定了红掌种质资源描述规范行业标准，为红掌种质资源的统一描述、评价提供了方法和标准。 1.3 种质创新利用有成效。在对红掌种质资源的系统评价基础上，筛选出优良种质，通过品种间杂交和后代选择，获得大量农艺性状好、观赏价值高的单株，筛选出优良种质1500多份，进一步用作育种亲本，丰富了育种材料的多样性，为选育完全品种所有权的新品种打下了基础。并开展了近缘种杂交育种研究，通过后代播种和胚胎挽救等技术，以期获得有利用潜力的优良单株。此外，采取了倍性育种和基因工程育种技术开展红掌种质创制。 1.4 筛选出适宜在我国热区推广的品种。从株型、花色、花期、产量、抗性（耐热、耐冷、抗病等特性）等方面的性状进行观察评价后，筛选出适合我国热区规模化栽培的优良品种5个，用于指导种植户选择合适的栽培品种，避免盲目种植。这些品种的市场接受程度高，观赏性好，对高温、冷害具有一定的抗性，抗病性较好。其中优良切花品种有‘热情’、盆花品种为‘大哥大’、‘粉冠军’、‘阿拉伯’、‘维他’。 2、育成具有自主知识产权的新品种根据种质资源的评价结果，选取在热区简易遮阳栽培条件下适应性强，观赏性好的亲本，进行杂交育种。以选育抗病强、抗热性好、耐冷性强、花色艳丽、花型周正、佛焰苞厚而亮为切花育种目标，选育市场前景好的红掌新品种。盆花以红色系为主打，创新部分花色，培育株型紧凑优雅、叶片厚重光亮、花量大、佛焰苞留存长、生长势强的新品种。通过多年积累，获得一批株型优雅美观、花色艳丽各异、综合抗性强的红掌，目前已申报新品种8个。其中表现极佳的切花品种有红色品种‘彩云红’、浅粉色品种‘蝶恋’；盆花品种有‘水晶之恋’和‘春晓’。 3、针对制约生产发展的重大技术难题所开展的研究有突破 3.1 健康种苗繁育开展了红掌健康种苗繁育技术研究，弄清红掌芋花叶病毒传播途径和表现症状，建立了针对红掌芋花叶病毒检测新技术, 开发出一种LAMP快速检测病毒的方法，各项实验正在进行完善当中。形成较成熟的红掌育苗技术，组培苗移栽成活率达97%以上，减少经济损失，降低成本。在此基础上制定了红掌种苗农业行业标准，为红掌健康种苗的生产提供了方法和依据。 3.2 佛焰苞季节性“绿耳”抑制针对海南特有的气候条件下，开展红掌佛焰苞季节性“绿耳”现象的研究，初步弄清了红掌佛焰苞季节性“绿耳”的生理原因。为抑制“绿耳”现象发生开展了营养调控技术研究，得出抑制红掌季节性“绿耳”现象的营养调控措施，显著降低了“绿耳”发生程度。 3.3 细菌性疫病检测及防治全面、系统地探讨近年来我国红掌细菌性疫病群体的遗传及致病型结构的特征及其变化规律，开发出基于LAMP方法快速检测细菌性疫病致病菌的新技术，各项实验数据正在进行整理当中，下一步将补充相关实验，完善相关数据，为申请相关专利做好准备工作。目前本项目摸索出的红掌细菌性病害的综合防治方法，能够有效控制病害的发生、传播和蔓延，但防治细菌性疫病的最终目标是培育抗病新品种，本项目已开展了种质资源抗病性评价、抗病基因工程育种等工作，为培育抗病新品种奠定了坚实基础。 3.4 采收包装技术的改进本项目通过多年实践，针对热区气候特点和本地的实际生产条件，将红掌切花采收包装的关键步骤进行了优化和改进。设计了“红掌切花运输车”，减少了采后运输过程中造成的佛焰苞机械损伤，降低损失。为方便红掌切花包装操作，设计了“可移动红掌切花包装台”，提高了工作效率。 六、作用意义 1、 通过广泛的考察，从国内外收集的红掌种质资源，对其开展了植物学、农艺性状、分子生物学、细胞学和细菌性叶疫病抗性等方面综合的鉴定评价，建立了系统的鉴定评价体系，为研究红掌品种鉴定即杂交亲本的选配提供了科学依据。 2、通过对红掌种质资源进行综合评价，筛选出适合海南及其他热区种植的优良新品种，通过杂交育种培育出具有自主知识产权的红掌新品种8个。本项目培育的红掌新品种根据市场需求和导向是具有很好市场潜力的品种，一些品种已开始接受市场的考验，具有一定的市场推广空间。 3、通过对制约生产发展的季节性“绿耳”、病毒病、细菌性疫病等重大技术难题进行攻关研究，取得了一定成效，并有望在生产中进行推广应用。同时，结合种苗繁育、优质高效栽培技术及切花采后包装技术优化等研究，集成生产配套技术。将此成果进行推广，来指导红掌生产，将会产生良好的经济效益和社会效益。因此，本项目对红掌从种质资源的收集、保存、评价、创新利用到产业化关键技术进行了全面、系统的研究，所取得的进展为今后红掌产业发展打下了良好的基础。 七、存在的问题与建议 1、红掌原产于中南美洲地区，本项目组所引进的红掌种质资源绝大部分为国外栽培种，原生种较少，下一步应加大引种力度，扩大收集范围，尽可能多的引进红掌原生种，再进行深入的综合评价，并进一步筛选抗病性强、抗逆性强的红掌优良品种，结合多种育种手段，培育出红掌抗逆性强的红掌新品种。 2、针对细菌性疫病，本项目组虽然建立了较为简便的LAMP分子检测技术体系，但新技术尚需进行多方调试与验证，才能进行大规模推广应用。况且，细菌性疫病到目前为止，尚无有效的化学药品进行根治，应加强抗病品种的选育研究，培育具有自主知识产权的红掌抗病新品种。 3、针对芋花叶病毒，本项目弄清了其发病规律、传播途径和表现症状，并开发出一种LAMP快速检测病毒的方法；但是要达到健康无毒种苗的规模化生产，目前生产上尚存在脱毒技术不够成熟、新生组织经多次继代后病毒基数及种苗变异率高的矛盾等问题尚需探索解决。 4、针对海南热带气候条件下，本项目组开展了红掌佛焰苞季节性“绿耳”的生理原因及营养调控方面的研究，初步弄清了红掌佛焰苞季节性“绿耳”的生理原因，掌握了营养调控的一些方法。下一步应扩大研究的范围，从温度、光照及其他营养元素方面开展全面的研究，彻底明确红掌佛焰苞季节性“绿耳”的生理机制并提出抑制措施。八、应用前景本项目所筛选出的优良品种‘热情’、‘大哥大’、‘粉冠军’等品种具有较好的抗热性也有一定的耐冷性，且颇受国内市场欢迎，较适合于海南地区推广种植。所培育的新品种亲本中很多都有‘热情’、‘粉冠军’等，继承了亲本抗性优点，又在株型、花型、色泽上更具优势，具有很大的市场推广前景。本项目所首次开发的快速、简便、准确检测芋花叶病毒和红掌细菌性疫病的的新方法将在红掌优质健康种苗生产中发挥重大作用。本项目针对推广品种建立的一套优质高效生产栽培技术，从栽培模式、基质配方、养分配比、营养调控、病虫害防治、产品采收、包装、储藏等各方面的关键技术在热区红掌产业中具有重要的示范指导意义。在项目执行期间，将筛选出来的优良品种‘热情’和‘大哥大’进行示范种植，起到了很好的示范带动作用，促进了适栽品种和配套生产技术的推广应用，也给企业和种植户带来了可观的经济效益。