综述:热带块根与块茎作物参与式植物育种和品种选择的制约因素

【字体: 时间:2025年06月17日 来源:Euphytica 1.6

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  这篇综述系统分析了热带块根块茎作物(木薯、甘薯、薯蓣和芋类)参与式植物育种(PPB)和参与式品种选择(PVS)的实践困境,指出其低繁殖率、克隆材料异质性、基因型×环境互作(GEI)等核心挑战,同时强调通过早期多地点评价和农民参与可加速优质品种选育。

  

热带块根与块茎作物(包括木薯Manihot esculenta
、甘薯Ipomoea batatas
、薯蓣Dioscorea
spp.和芋类)因其杂合性、异花授粉和克隆繁殖特性,育种过程面临独特挑战。这些作物的传统育种依赖表型轮回选择,但低繁殖率(1:3-10)和缺乏种子产业严重制约新品种推广。

克隆材料异质性与繁殖瓶颈
克隆繁殖导致繁殖材料生理年龄、大小和健康状况差异显著,直接影响田间试验的均一性。例如,木薯茎秆中部插条存活率(80-90%)显著高于顶端嫩枝,而芋类"头组"繁殖体表现优于吸芽。这种异质性使得统计分析的误差增大,尤其在小规模试验中更为突出。

基因型×环境互作(GEI)的复杂性
多地点试验(MLTs)显示,块根作物对环境的敏感性远超预期。尼日利亚木薯试验中,8个杂交种在7个地点评价时仅1个表现稳定。芋类全球网络试验(INEA项目)也证实,不同生态区对品种的接受度存在显著差异,这要求育种程序必须早期引入多点测试。

感官评价的决策权重
消费者对品质的严苛要求常导致高产品种被淘汰。加纳薯蓣育种发现,煮食质地、弹性和颜色评分决定品种命运;萨摩亚通过PVS选育的5个芋类品种(Samoa-1至-5)成功关键是其烹饪特性匹配传统饮食需求。值得注意的是,女性在品质筛选中起决定性作用,如西非妇女偏好易剥皮的二倍体木薯而非高产但难加工的三倍体。

参与式方法的实践创新
乌干达"Tomulabula"甘薯案例证明,PPB可使品种选育周期从8年缩短至3年。萨摩亚采用"育种者-农民"双向材料交换模式:农民从6000个杂交种中优选克隆返回育种项目,形成闭环改良系统。最新趋势建议将单行试验(SRT)提前到F1
C1
阶段,通过地理分布式评价增强适应性选择。

未来育种策略
突破当前困境需三管齐下:优化开花诱导技术解决亲本不育问题,建立花粉冷冻保存库克服花期不遇,开发简易病毒检测方法确保繁殖材料健康。荷兰马铃薯PPB经验表明,在正规育种体系中嵌入农民早期选择,既能提高品种接受度又可降低推广成本。对于资源有限的国立农业研究系统(NARS),这种"分布式育种"模式可能是应对气候变化的务实之选。

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