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草莓种子繁殖型品种“四星”

来源：花匠小妙招时间：2024-12-30 12:28

草莓一代杂交种子繁殖型品种“四星”的开发

原作者：来自“三重県農業研究所&香川県農業試験場&国立研究開発法人農業・食品産業総合研究機構九州沖縄農業研究センター&千葉県農林総合研究センター&公益財団法人かずさ DNA 研究所”的研究人员

翻译整理：xixi.li

一、摘要

三重县、香川县、千叶县和国立研究开发法人农业食品产业综合研究机构共同育种出了种子繁殖型品种'四星’。'四星’是由'三重母本1号’作为母本，'A8S4-147’作为父本的杂交一代品种。果实颜色鲜艳形状良好，也具备高产量性，有稳定的高糖度，同时具有酸味，食味良好。同时具有早生性和长日性以及特殊的成花特性。关于此品种的品种识别是用已报道标记中23种CAPS标记和45种SSR标记。今后也期望在日本国内普及。

二、绪言

从1960年代开始，日本的草莓栽培因为促成栽培技术的开发而激增。在那之后栽培面积逐渐减少，生产量也逐渐减低大概维持在每年16.5万吨，草莓在日本农业中占有重要的作物地位。在这个背景下开发新品种以期待增加草莓带来的收益。

草莓原本是营养繁殖型作物，通过匍匐茎来增殖。育种十分容易。从杂交后性状多样的品种中选拔出优秀植株，然后优秀植株只能再进行营养繁殖从而得到新品种。用这种简单的方法能够得到性状优良的植株。但是，用这种育种方法，优秀植株个体能否出现偶然性大，并且育出的新品种性状比已有优良品种优秀的概率很低。营养繁殖在种苗繁殖时，病毒和病虫害在亲子间的传染性强也是个问题。

种子繁殖型品种是为了解决以上问题而开发的新类型品种。育种时，自交育成的F1品种，对比营养繁殖型育种，自交固定系统形成的时候，能够按照预想的方向来聚积基因，使育种按照所需优点的方向进行。在生产时也是，种子繁殖的增殖率要比营养繁殖高，在营养繁殖中存在的病毒与病虫害问题，在种子繁殖中已知重大病害在亲子间的传染风险很低。另外，促成栽培的情况下，营养繁殖时需要进行母株的保管，种子繁殖时没有此必要且可进行十分省力的栽培体系。在种苗流通时十分有利，会衍生出草莓的种苗生产和新产业，有可能改革性地改变草莓的生产体系。

迄今为止，具有优良品种特征的种子繁殖型品种，用来经济栽培的品种开发极少。在世界上，荷兰的的民间企业在1996年育成了“Curran”(Bentvelsen et al., 1997)，在那之后，日本的成川、石川（1997）和斋藤（1998）开始合作，在2008年开发出来日本首个种子繁殖型品种'千叶F-1号’（石川et al., 2008）。

至今种子繁殖型品种育成缓慢的原因有，草莓的营养繁殖十分容易进行因此或许会造成权益侵害，顾虑到此，民间企业的育种配合几乎没有，育种主体为地方的公共研究机关，希望在短时间内获得成果。但是，Kunihisa等人（2005）开发出了用于草莓品种识别的DNA Maker，表明了遗传方式与孟德尔遗传并不相矛盾。这意味着种子繁殖型品种也能应用品种识别用的DNA Marker来对抗权益侵害。据前所述，营养繁殖型品种的育种偶然性大，开发时出现优秀品种超越既存优良品种的出现率很低，种子繁殖型品种在开发时预想能够提高出现率。

针对此变化的对应，韩国有种子繁殖型品种的开发报告(Il et al., 2012)，日本的草莓育种机构多由小规模的机构共同组成，机构各自用自交固定系统育种，然后互相交换交流共同开发出了F1品种，使日本草莓育种的发展更进一步。杂交的父本母本互相交换增多了组合数，也可进行远缘的杂交。

秉持这样的理念，三重县农业研究所（三重农研），香川县农业试验场（香川农试），千叶县农林综合研究中心（千叶农综研）以及国立研究开发法人农业·食品产业综合研究机构九州冲绳农业研究中心（九冲农研）这四个机构共同合作育种，开发出了种子繁殖型品种“四星”。

三、材料及方法

1.育成经过

2009年结成共同研究契约，如第1表所示各机构提供了自交系统。采用的自交系统使用了花粉去受精，创造出了173系统和1055交配出的F1系统（三重农研）、7系统和42交配出的F1系统（香川农试）、6系统和42交配出的F1系统（千叶总农研）、40系统和178交配出的F1系统（九冲农研）。

2010年时，各机构前一年育成的F1系统各自栽培，由各机构的担当者遵从标准和评价系统进行选拔，三重农研的7系统，香川农试、千叶农总研和九冲农研各5系统被一次选拔出。然后选拔系统的採种再接着进行。

2011年，前一年从各机构已选拔出的系统中获得种子（在植物形态学上是瘦果，本论文中瘦果即种子、果皮即种皮），互相提供出来合并，共有22个系统，在4个机构的田里进行栽培。栽培条件根据4个机构农场而异，以味道的稳定性为重点，果形果色等果实品质以及早生性和株势等特征共同作为评价标准，二次选拔出了'系统7’，'系统15’以及'系统23’三个系统。

2012年，以前一年选拔出来的3系统为材料，各机构的农田与香川县和千叶县内的现场农田进行比较试验，综合评价后，共同选拔出了“系统23”.此系统以“四星”命名，共同出愿等事务处理完成后，于2014年1月10日进行品种登录出愿（出愿号：第28844号）。

2.品种识别DNA Marker

育成的“四星”为10倍体，父母本品种“三重母本1号”和“A8S4-147”中各自的单倍体，根据千叶农总研的'DNA Marker（CAPS法）草莓品种识别手册’（蔬菜茶叶研究所，2007）来对标记的基因型来进行调查。

另外，Isobe等人（2013）根据4474种的SSR标记（简单重复序列标记）做出了连锁地图，在这其中选出了45种适合品种识别的标记。在本实验中，整个过程中用得到的423种SSR标记来进行试验，“四星”的16倍体和'三重母本一号’及'A8S4-147’各自的单倍体烯丙基模式进行调查。多型解析腋根据前述方法用同样的手段来实施。这些供试的多型标记都是从系统24种的既存草莓品种中选出来的。

3.品种特性

（1）试验1：发芽率的评价

2011年，在三重农研进行了'四星’和'千叶F-1号’的种子发芽试验。另外，'千叶F-1号’的种子是提前用硫酸处理过的，'四星’的种子没有处理过。

6月8日和6月9日，在200穴的穴盘中每个穴中各1粒每个品种各100粒和每个品种各30粒，以及在50穴的穴盘中每个穴中25粒每个品种重复两次播种。在玻璃温室中进行，播种后的第7,10,14,21,28天后调查各自的发芽数。4个重复组求出各自的发芽率，根据Scheffe的方法求出平均值的差。需要注意的是根据穴盘的不同会出现误差。

（2）试验2：早生性、产量和果实品质的评价

在三重农研，钵促成栽培'四星’、'千叶F-1号’和'香野’，根据出蕾日的分布推断出花芽分化开始时期，进行了产量和果实品质的评价。

'四星’和'千叶F-1号’于2012年5月15日在200穴的穴盘中被播种，6月19日移植到9cm的塑料钵里，7月18日在每个钵里各2粒施缓效性肥料（N:P2O5:K2O=10:10:10,IBS1号），7月30日开始在屋外设置的长椅上进行管理。之后在育苗中不再施肥。'香野’在6月上旬于玻璃温室里发生匍匐茎，用9cm的钵接受匍匐茎，8月3日从母株上切断匍匐茎。8月8日开始'四星’和'千叶F-1号’在屋外的长椅上放置，8月9日和23日分别在每个钵里各施1粒前述的缓效肥料。另外，8月3日和9月10日，在每钵各施约100mL的液肥（N:P2O5:K2O=10:5:8）500倍稀释液。

在这之后，从8月28日开始直到9月18日每隔一周将这些苗分开4次，'四星’和'香野’各7株2个重复，'千叶F-1号’3株2个重复，株距为20cm定植在高架栽培装置上。不需施用基肥，从定植后一天开始每天施液肥（养液土耕6号1500倍稀释，OAT アグリオ（株）），用三重县习惯用的促成栽培法我基准来进行管理。10月11日调查植株中最大叶的叶长、小叶长和小叶宽，用时调查顶花房的出蕾日和花数。反复进行产量调查。

2、3、4月的第三周进行2次果实的采样保存，从各品种收获的果实中随机挑出一袋果实进行冷冻保存，自封袋的规格为14×20cm。5月10日取解冻后的渗出液，用曲折糖度计（（株）アタゴ制APAL-1）测糖度，根据1N-NaOH滴定酸度的柠檬酸换算值，用分光光度计（日本分光（株）制Ubest-30）在520nm波长下测吸光度来得到酸度。

另外，每周2次从'四星’的收获果中随机选出10个，榨取得到鲜果尖端部分的果汁，然后用曲折糖度计调查糖度。

（3）试验3：长日性的评价

在花芽分化前定植，于大田内进行长日处理对花芽形成影响的试验。

2014年5月20日，'四星’的种子在406穴的穴盘里播种育苗，这些操作委托给育苗事业者（三好种苗（株））。7月2日将这些苗送到三重农研，7月16日移栽到72穴的穴盘苗里，于玻璃温室内进行培育。在8月15日和8月25日分两次于现地试验生产者的农场的高架栽培装置上进行定植。根据定植日的不同分为2个区间，从9月15日到10月5日，设置自然日长区和日长处理区（白热灯的光照强度为120~180lx电照时长为24小时照射在叶子上）。从6月16日开始到定植，育苗期间每周一回施用液肥（OK-F-1 1000倍稀释，OAT アグリオ（株））。对照花芽分化前定植的8月15日区与8月25日区，钵育苗花芽分化后，设置一个9月30日定植的对照区。上记的406穴穴苗在7月7日移植到9cm的钵里，分别在7月17日、30日和8月11日各施一粒缓效性肥料（N:P2O5:K2O=10:10:10,IBS号），以习惯性钵育苗法为基准来进行育苗。9月30日将上记的长日处理区和自然日长区分开定植。在本农场的施肥，全区直到10月5日都进行无肥料管理。在那之后的每天都施用液肥（养液土耕6号1500倍稀释，OAT アグリオ（株））。各区8株进行4次重复，在9月15日调查植株的冠径和最大叶长的长日处理开始点生育指标，为了观察花成诱导的结果需调查顶花房的出蕾日。

四、结果与讨论

1.系统图和品种识别DNA标记

如第1图所示，'四星’为一代杂交品种，三重育成的'三重母本1号’（系统名0903757）为母本，香川县育成的'A8S4-147’为父本。'三重母本1号’是从'香野’自交4回后选拔出来的抗炭疽病品种。'A8S4-147’是由'A8’在长日条件花成诱导选拔出的四季性后自交4回得到的品种（'A8’系统为'さちのか’与'栃乙女’杂交出的系统再与香川县拥有的四季成性系统杂交出的系统）。

父本与母本品种都是自交4次后得到的品种，尽管育种素材'香野’和'A8’的基因全为异结构，但理论上能推断出93.75%的基因为纯合子。

在异花授粉的杂种强势育种法中，自交或近亲交配后得到近亲交配系统，过了5~6代后能够达到稳定状态（松尾，1978）.据此理论，'四星’的父母本品种自交4次。但是，对草莓来说，父本和目标能被维持在营养系统中，变异十分少见，即使增殖也能够维持父母本品种的性状，在进行品种登录时“安定性”低下的这一方面即无。因此，今后预定的品种登录审查时如果'四星’的'均一性’没有问题的话，草莓的杂种强势育种可以考虑用父母本品种自交4回来进行。

第2表是'四星’与父母本品种的CAPS标记基因型示意图。父本'A8S4’的CHI-Pvu Ⅱ和PYDA-Cfr131 为异构型，这两种标记在'四星’的个体间被观察到分离。除这2种以外的其余23种CAPS标记，父母本品种都是固定的，都能够用来进行'四星’的品种识别。

另一方面，SSR标记时，供试的423种中的5种出现标记分离，换句话说，'四星’的16倍体以15:1概率分离的标记有2种，以9:7概率分离的标记有2种，以8:8概率分离的标记有1种。被观察到分离的标记比全部试验的标记多出1.18%。

之前的报道（Isobe等，2013）中写道选定了45种的品种识别用SSR标记。这45种标记在本实验用的标记中选出，在'四星’里没有分离，而且PCR的稳定性高，是在国内市场流通的121种品种中选出的多型解析时再现性良好的标记。第三表所示为在'四星’中的丙烯基模式。这45种标记中，'四星’里含有的品种识别用DNA标记，可追加利用CAPS标记。

2. 品种特性

(1)发芽率

试验1中，'千叶F-1号’在播种7天后的发芽率为19.3%，10天后超过了95%。'四星’在播种7天后的发芽率为1.2%。10天后为51.5%，14天后为91.3%，21天后超过了95%（第二图）。'千叶F-1号’用硫酸处理后去除了种皮，'四星’没有用硫酸处理过，这被认为是'四星’发芽更晚的原因。但是，森等人（2010）进行了品种间种子发芽率的比较，各品种自交种子播种后21天的发芽率平均为54.5%，最低的品种为5%，最高的品种'香野’和'aiberry’的发芽率为95%，所以'四星’的发芽率在草莓品种中是比较高的了。另外，'四星’的高发芽率被认为是来源于母系亲品种育种素材'香野’的性状。

(2)生长发育、株势

试验2在10月11日调查了生育指标的叶长、小叶长及小叶宽。叶面积为小叶长乘以小叶宽，如第4表所示。所有的调查项目里，定植日期和品种间都有显著性差异。

关于叶长的情况，9月11日定植的'千叶F-1号’，'四星’、'香野’按顺序递增，在其他的定植日'四星’和'千叶F-1号’一样比'香野’要小。小叶长乘以小叶宽，8月28日定植和9月4日定植的情况下，按'四星’'千叶F-1’'香野’递增，9月11日和9月18日定植时，'四星’和'千叶F-1号’一样比'香野’要小。

'香野’是生长极其旺盛的品种，'千叶F-1’是生长旺盛的品种（石川等人，2008），'四星’的生长没有'香野’的旺盛，所以可以评价'四星’是和'千叶F-1号’一样株势极强的品种。

（3）早生性

冬季草莓的花芽分化条件为低温、短日照（本多，1977）。因此，钵促成栽培时，在低温短日照的8月以后，根据氮吸收量的控制来促进花芽分化。在完全没有花成诱导时定植，在农场内氮素吸收旺盛使花芽分化的开始变迟，在定期的间隔内进行定植，花芽分化和出蕾没有延迟，可推断出成花诱导达到完全状态的日期（森，2004）。

根据此方法，将试验2的8月28日、9月4日、9月11日和9月18日分别进行定植的植株顶花房出蕾日的分别进行比较。结果由第5表所示，定植时进行了成花诱导的植株再10月9~23日出蕾，没进行成花诱导的植株再10月30日以后出蕾，两者的边界推定在10月23~30日左右。所以在8月28日和9月4日定植时，三个品种的全部植株出蕾日都变迟，9月11日定植的话，'四星’、'香野’、'千叶F-1号’分别有71.4%、64.3%、16.7%的植株出蕾日变早，观察到植株间的差异。9月18日定植的话，'四星’和'香野’的全部植株出蕾日早，'千叶F-1号’全植株的出蕾日变迟。

从此结果中能推断出，'四星’达到成花诱导完全状态的日期在9月11~18日之间。

'香野’是极早生品种，因为中断氮素会使花芽分化过早进行，故在育苗中需进行适当的管理切勿进行极端的氮素中断（小堀・森，2013）。在本试验中，进行对'四星’异常施肥的管理，可推测出'四星’的成花诱导状况与在本试验施肥管理条件下的'香野’几乎一样，因此评判'四星’为早生性品种。

（4）产量和果实特性

试验2中产量的调查结果如第6表所示。花成诱导不完全的话无论在哪个定植日'千叶F-1号’的收获开始期都很迟，若栽培管理不适当的话，'千叶F-1号’是三个品种中产量最低的。'四星’和'香野’在最适的9月18日定植后进行比较，11月和12月'香野’的产量上升年内产量为267.8g/株，到4月为止总产量为1147.7g/株。'四星’的年内产量为130.5g/株，总产量为773.8g/株，得到了稍高的产量。'香野的收获果数为45.1个/株，'四星’则为42.1个/株，差异略大。'香野’的平均果重为25.4g，'四星’则为18.4g。

观察不同的定植日，品种间的显著性差异在9月4日定植时'千叶F-1号的优果率很低。但是，在全定植日各品种的多重比较中，大果容易出现乱形果，'香野’的概率要比'四星’和'千叶F-1号’的高。

试验2从冻结果实渗出液中测得的糖度、酸度和红色度如图7所示。糖度在品种间和收获月间无显著性差异。与2月和3月相比4月的酸度更高，品种间'千叶F-1号’的酸度更高，其次是'四星’、'香野’。对果汁红色度来说，有收获月越迟越高的倾向，品种间'四星’最高，其次是'千叶F-1号’、'香野’。

试验2中，每周两次调查'四星’鲜果果尖榨出的果汁糖度，如图3所示糖度的变化。收获期间向着12.0~15.3度推移。第4图所示为'四星’的果实和切面图。果型整体呈圆锥形，果皮呈鲜红色并具有光泽，果肉内部红色沿着白色的基础扩散开来。

综上所述，'四星’即使产量没有'香野’高，但也维持在一个高的水准，平均果重稍小，红色系形状好的果实，是个糖度高、且带有酸味的品种。

（5）长日性

第8表所示为试验3中生育调查和出蕾率随时间的推移结果。

与自然日长区相比，9cm钵苗的长日处理对照区里，有6株的出蕾日早，1株的迟。推断对照区和两日长区定植前花芽分化开始，早出蕾株出现的原因为，电照的影响导致花芽发达速度变快。

8月15日和8月25日定植的话，定植后在农场内已花芽分化的植株，长日处理区的出蕾株率和时间都比自然日长区更高更早。长日处理区和自然日长区的差异比对照区大，24小时日长处理会影响花芽发育速度，有成花诱导效果，'四星’有长日性。

比较8月15日和8月25日定植的植株，8月15日定植的明显要比8月25日定植的出蕾更早。随着草莓实生的生长发育花芽分化变得容易（森.北村等人，2008），长日处理开始时（9月15日）的冠径有差别，这被认为是由于定植日的不同而影响到了生长发育。穴盘育苗时是限制了根域的状态，植株长到一定大的程度后生长发育开始变得缓慢，本农场内根据定植的情况会加快生长发育速度。8月15日定植的植株比8月25日定植的更能生长发育成大植株，花芽分化也更容易，所以认为8月15日定植的植株出蕾会变早。

（6）一季性和四季性，早生性和长日性

前面已述，'四星’具有早生性和长日性，一般来说有长日性就意味着有四季性。一季性品种的短日照能促进成花，四季品种的长日照能促进成花。四季品种在低温带不依靠日长能够进行成花诱导，在中温地带长日能促进成花，在高温地带如果日照累积不到限定日长的以上则不能诱导成花。另外，高温会导致花芽不分化，即使分化也会停止发达（本多，1977；西山，2009；滨野，私信）。

根据四季性的遗传研究，四季性有单因子优性的形质（马门等，1990），'四星’的父系亲品种'A8S4-147’被推选成为四季性单因子优性固定基因（加藤，2008）。从这方面考虑，'四星’所拥有的长日性是从父亲品种那里得来的。

另一方面，'四星’的母系品种有早生性（尚未发表），早生性这一特性是由'香野’那里获得的。对于'香野’来说，遮光能促进成花说明了它是短日性，同时，在自然温度日长条件下8月30日花芽分化开始，被确认有极强的早生性（小堀・森，2013）。

像“香野”这样极早生性的品种，在各温度带的花芽分化与四季性品种有很大的差异，一季性和四季新性的差异并非只是短日性和长日性，所以一性和四季性用短日照长日照来表示会产生许多疑问。今后，'四星’这一品种预想成为很重要的研究材料。在本次报道中，为了防止混乱，使用了'四季性’这一词，'四星’是有早生性与长日性的品种。

3.展望

'四星’为日本第二个种子繁殖型品种，从共同育种中诞生。风味良好，果实品质优秀，有很高的产量所以期待在全日本内广泛地普及开来。今后，根据农林水产业的食品产业科学技术研究推进事业（课题号25077C），会确定栽培技术，准备好种苗供给体制，预定在日本内的种苗贩卖开始。

另外，本品种是合作共同育种，今后草莓品种的开发会根据此先例。日本的草莓育种将会有小规模的多机构共同配合育种，各自做出自交固定系统，互相交换后，共同产生F1品种。像这样合作的话，日本的草莓产业会逐渐变得强大。

此外，'四星’是种子繁殖型，有早生性和长日性的特征。正因如此，从种子的育成到生长发育阶段生路生态研究，患病和农药使用前历的研究，关于成花特性的研究，都有待进一步进行并期待能够活用研究成果。