山西省野生苹果属种质资源的开发利用

时间：2024-05-25

高敬东，王骞，蔡华成，李春燕，杜学梅，王淑婷，杨廷桢

(山西农业大学果树研究所，山西太原 030031)

山西省位于我国华北平原，地处黄土高原的东部，南北方向跨越北纬34°34′-北纬40°44′6个纬度，东西方向跨越东经114°32′-东经110°15′3个经度。山西省地势东北高西南低，分布有高山、台地、盆地、平原等各类地形，以山坡地为主，占全省总面积的80.1%，山西省平均海拔1 000 m左右，因此，气候极为复杂，形成了许多独特的小地域气候，长期以来，造就了山西省为数众多的野生果树资源。

从20世纪五六十年代开始，山西省进行了果树种质资源的全面普查、系统调查和收集保存工作，1956-1957年、1979-1985年两次对农作物种质资源进行了普查[1]，1981-1984年底，山西省对中条、太岳、太行、五台、恒山、吕梁、管芩等七大山区的主要野生果树资源进行了专题调查。目前，山西省境内查明的苹果属野生果树种质资源主要有4种，即河南海棠、湖北海棠、山丁子、毛山丁子[2-3]。

2020年5月19日，山西省第3次农作物种质资源普查启动，截止2021年8月底共抢救性收集480份农作物种质资源，普查征集收集种质资源3 936份，基本完成面上普查，2022年将完成重点调查，2023年计划做好资源入库、数据上传[4]。

多年来，围绕山西省果树种质资源的调查区划、收集保存、鉴定评价和保护利用等领域，山西农业大学果树研究所编辑出版了《山西省果树种质资源及区划》《山西果树志》和《山西野生果树》等专著及山西主要优势特色果树种质资源调查报告等第一手材料，为山西省苹果属野生果树种质资源的进一步保护和利用提供了科学依据和基础保障[5]。

根据生态条件和果树树种的分布，山西省划分为5个果树自然分布区[6-7]。

高寒干燥果树区(海拔1 500 m以上，年均温度3～6 ℃，无霜期100～120 d，年降水400～500 ml)分布有山定子；寒冷干燥果树区(海拔1 000～1 500 m，年均温度6～8 ℃，无霜期130～150 d，年降水350～500 ml)分布有山定子；凉冷干燥果树区(海拔700～1 500 m，年均温度6～12 ℃，无霜期130～180 d，年降水400～600 ml)分布有山定子，其中原平、忻州一带山区分布有湖北海棠；凉冷半干燥果树区(海拔800～1 500 m，年均温度8～12 ℃，无霜期150～180 d，年降水500～600 ml)分布有山定子、河南海棠，太行山区分布有毛山定子；温暖半干燥果树区(海拔350～700 m，年均温度12 ℃以上，无霜期180～220 d，年降水500～650 ml)分布有山定子、河南海棠。

1 山西省苹果属野生种质资源[8-9]

1.1 山定子(M.baccata Borkh.)

又名山荆子，落叶小乔木，高4～5 m，树冠广圆锥形，叶椭圆形或卵形，长3～8 cm，宽2～3.5 cm，边缘有细锐锯齿，早落。伞形总状花序，花4～6朵。叶柄、叶脉、花梗和萼筒外部均光滑无毛；果实近球状，直径10 mm左右，红色或黄色，梗洼及萼洼略微凹陷，萼片脱落；果梗长度5 cm左右。

在山西省晋中地区山定子4月上旬萌芽，4月中、下旬开花，5月新梢快速生长，9月下旬新梢停止生长，9月下旬到10月上旬果实成熟，10月中旬落叶休眠。

在山西省山定子主要分布于海拔700～1 650 m的山区，以沁源县分布最为广泛，主要分布于太岳山区沁源境内的混生林带；在晋西北地区，山定子分布于大同地区与忻州地区的西北部。分布于山西省的山定子根系较深，抗寒、抗旱，耐瘠薄，较东北山定子耐盐碱。

1.2 毛山定子(M.manshurica.kom.)

又名毛山荆子，落叶乔木，高15 m，叶椭圆形或卵形，长5～8 cm，宽3～4 cm，边缘有细锯齿，早落。伞形花序，花3～6朵。叶柄、叶脉、花梗和萼筒外部常有稀疏柔毛；果实椭圆形或卵形，红色萼片脱落；果梗长3～5 cm。

在山西省物候期和山定子相近，毛山定子主要零星分布于太行山区位于海拔1 400～1 590 m的区域。

1.3 河南海棠(M.honanensis Rehd.)

河南海棠系苹果属一野生自然种，落叶乔木高约5～7 m，枝细弱，新梢幼时被稀疏绒毛，后脱落。叶宽卵形至长卵形、卵形，长4～7 cm，宽3.5～6 cm，叶片有3～6浅裂，边缘有细锐复锯齿，叶片在芽中呈对折；伞形总状花序，有花5～10朵。叶片反面、叶柄被柔毛，筒外部常有稀疏柔毛；萼片内面密被长柔毛。果实近球形，直径约0.8 cm，黄红色，萼片宿存。果梗长3～4 cm。

在山西省晋中地区河南海棠4月中旬萌芽，4月下旬到5月上旬开花，9月下旬到10月上旬果实成熟，10月中、下旬落叶休眠。

河南海棠在山西省太行山、中条山山区海拔900～1 670 m的区域(武乡、黎城、垣曲、蒲县等地)广泛分布。由于河南海棠在山西省武乡县一带分布广泛，20世纪80年代之前习惯称之为武乡海棠，武乡当地又称酸果子、山果或花叶海棠。

1.4 湖北海棠(M.hupehensis Rehd.)

落叶乔木高约8 m，新梢幼时被短柔毛，不久脱落。叶卵形至卵状椭圆形，长5～10 cm，宽2.5～4 cm，边缘有细锯齿，萼片披针形，比萼筒长，花柱4～5；伞形总状花序，有花4～6朵。果实卵圆形或近球形，直径约1 cm，黄绿色，萼片脱落。果梗长2～4 cm。

在山西省物候期和山定子相近，有孤雌生殖能力，湖北海棠分布在忻州、原平市一带海拔900 m左右的山区。

2 山西省野生苹果属资源的利用现状

2.1 作为苹果砧木

在山西省的山区丘陵地区，苹果乔化砧木主要以山定子为主，河南海棠仅占极少数，山定子树体高大、壮硕，根系发达，抗逆性强(抗寒、抗旱、抗病、抗瘠薄)。山定子、河南海棠砧木苗木主要通过当年种籽实生播种繁殖，春季播种，秋季7、8月份嫁接，次年春季剪砧，秋后成品苗出圃，繁育乔砧苹果成品苗木一般用两年时间。

山定子在山西省各地均有分布，产籽率3%～4%，种籽小，为浅棕色或黄棕色，18万～20万粒/kg，冬季沙藏处理40～50 d，次年春季方可播种；山定子抗旱耐寒，适应性广，砧穗亲性和好，可在全省范围内果树产区应用。

河南海棠产籽率3.5%～5%，种子扁，宽卵形，红褐色或深红褐色，每斤种籽7万～12万粒/kg，冬季沙藏处理60～70 d，次年春季方可播种。

2.2 进行苹果矮化砧木的选育

2.2.1 S系的选育

河南海棠嫁接苹果亲和性良好，但苹果树体间大小差异明显[10]。S系苹果矮化砧木是山西农业大学果树研究所1973年开始，历时11年，从河南海棠实生苗中选育而成。特别是对提高苹果品质以及果实着色度方面尤为突出。性状优良的有S5、S10、S18、S19、S20、S21等，其中苹果矮化中间砧S19(矮化)、S20(极矮化)、S63(半矮化)与金冠、红星等品种亲和性好，早果，丰产，果实色泽鲜艳，硬度增加，含糖量提高，具有很高的研究应用价值，曾获省科技进步二等奖[11-13]。

2.2.2 SH系的选育

SH系苹果矮化砧木由山西农业大学果树研究所采用杂交育种方法(国光×河南海棠)研究选育而成的，具有矮化、早果、丰产、果实品质优异、抗逆性强、适应性广、砧穗亲和性好的特性[14]。经多年的系统观察鉴定，其果实经济性状、栽培性状、抗逆性等综合经济性状均表现优异于国外的M、MM系等苹果矮化砧木，已在山西、北京、河北、新疆、河南、陕西、甘肃、山东、呼和浩特等多个省市栽植至少13.3万hm2以上。1994年12月通过省科技厅组织的专家鉴定，认为SH系苹果矮化砧在同类砧木研究中居国内领先，达国际先进水平，1997年获山西省科技进步三等奖。SH1苹果矮化砧木为SH系苹果矮化砧木的优系，以SH1苹果矮化砧木选育为主要核心技术之一的项目“苹果矮化砧木新品种选育与应用及砧木铁高效机理研究”获教育部2011年度科技进步一等奖、国家2012年度科技进步二等奖。

2.2.3 Y系的选育

山定子(Malusbaccata(L.)Borkh.)在我国分布广泛，并在不同的自然分布区域内形成了与当地生态环境相适应的不同类群。晋西北山定子分布于山西省的河曲、偏关、阳高等生态条件恶劣(寒冷、干旱、土壤瘠薄)的地区，具有很强的抗逆性，特别是抗旱、耐瘠薄能力强。山西农业大学果树研究所利用晋西北山定子实生选育苹果矮化砧木，从15万株嫁接苹果成苗中选出当年形成花芽、第2年开花的植株571株，其中有325株当年结果，暂定名为Y系[15]。通过对树体开花、结果、枝条生长量、越冬表现等进行了田间调查与综合评价，经过20 a的田间试验筛选，分别选育出Y-1、Y-2、Y-3等苹果矮化砧木[16-18]。长期的田间试验证明，Y系苹果砧木抗逆性强，早花早果，嫁接栽培品种亲和。

20世纪末，李登科[19]就河南海棠的种质特征、分类进行了详细的考证和研究，对其嫁接品种的生物学特性进行了系统的观察和研究；毛静琴[20]等进行了河南海棠茎尖培养研究。

3 存在的问题与发展建议

3.1 主要问题

3.1.1 野生果树面积濒临灭绝

随着人们修路、开荒，山西省的野生果树面积近几十年来急剧减少，几乎濒临灭绝。在全省分布广泛的山定子，目前也仅仅在局部深山老林中分布。

前几年，随着苹果价格的提高，曾经掀起了苹果育苗高潮，山定子等种籽价格日益见涨，为方便采收果实，于是人们对野生苹果资源展开了掠夺性的采伐，纷纷砍枝锯树，光顾眼下，不管来年。

3.1.2 研究水平较低，科研工作滞后

受传统思维观念的局限和研究经费短缺等人为因素限制，山西省苹果属野生果树种质资源研究仅处于外在的、局部的野外调查阶段，仅仅记载下野生树种的植物学特征、生物学特性等，很少深入进行基因型的鉴定分析，对野生资源研究偏重栽培种，忽视野生种，对野生果树资源的种群分布、野生状态下的生产能力、开花结果习性的研究很肤浅，更谈不上综合加工与利用。

3.2 发展建议

3.2.1 加大宣传保护力度

加强宣传教育，让广大群众认识到保护野生果树资源的重要性，保护工作要建立在广泛的群众基础上，达到人与自然和谐相处的目的。各级政府应出台有关保护野生果树资源的法规和制度等政策文件，加大对野生果树资源的保护力度，禁止私挖乱伐，从根本上杜绝掠夺式的砍伐。

3.2.2 加大对野生果树资源的研究力度

进一步对野生山定子资源开展系统的野外分布调查，摸清野生种、近缘种的分布、数量和开发潜力，系统总结出野生资源的仿生栽培与整体利用技术，实现野生苹果属资源的综合、深入利用。要提高研究深度，研究水平由偏重表型性状的鉴定，转向分子水平的基因型鉴定。

3.2.3 合理开发利用野生果树资源

在充分利用野生果树资源的同时，要遵循“持续利用”的原则，要注意保护和发展资源，做到利用与保护并举，合理将野生果树资源转化为生产力。同时，相关部门也应制定出一系列野生果树科学的人工抚育办法，才能增加产量，提高质量，防止资源的枯竭。

4 开发应用前景

4.1 苹果抗性育种基因库

野生果树种质资源在漫长的自然演变过程中，经历过各种恶劣环境和毁灭性病虫害的选择能生存下来并得以发展，决定了它们至少在其自然分布区域具有良好的适应性和较全面的抗逆性，形成了其独特的种质基因库，是许多抗病虫、抗逆性和优异果实性状基因的重要来源。随着栽培种苹果树的一些病虫害的猖獗，及当今全球气候的恶劣，野生苹果属果树在抗性苹果育种和抗性砧木方面的利用价值会越来越重要。