综述：菜豆野生近缘种在作物繁殖计划中的利用

《Genetic Resources and Crop Evolution》：Common bean wild relatives: untapped source of novel genetic resistance to stress factors

菜豆产量受多种胁迫因素影响，本文聚焦其野生近缘种在作物繁殖计划中的应用。

　　

菜豆野生近缘种在作物繁殖计划中的利用

菜豆（Phaseolus vulgaris L.）作为一种关键的豆科作物，在全球粮食供应中占据重要地位。然而，其产量受到诸多胁迫因素的影响，严重威胁着未来的粮食安全。为应对这一挑战，开发作物野生近缘种和地方品种，探索先进的作物遗传改良方法，以及挖掘新的变异，成为提升菜豆品种的关键举措。而将菜豆野生近缘种、地方品种以及与之密切相关的驯化 Phaseolus 物种纳入渐渗计划，有助于在不断变化的气候条件下，有效维持作物的可持续性。尽管目前已有大量关于菜豆起源和野生近缘种开发利用的文献，但人们对相关概念的理解仍不够深入。本文旨在对菜豆野生近缘种在作物繁殖计划中的利用信息进行全面梳理。

菜豆面临的挑战

菜豆的生长和产量受到多种胁迫因素的干扰。在自然环境中，非生物胁迫如干旱、高温、低温、盐碱等，会对菜豆的生理过程产生负面影响。例如，干旱条件下，菜豆植株的水分平衡被打破，导致气孔关闭，光合作用受到抑制，进而影响植株的生长和发育，最终降低产量。生物胁迫方面，各种病虫害的侵袭也严重威胁着菜豆的产量。像菜豆锈病，由真菌引起，会在叶片上形成锈斑，影响叶片的光合作用和呼吸作用，使植株生长受阻。

这些胁迫因素不仅影响菜豆的产量，还会降低其品质。在气候变化的大背景下，这些胁迫的发生频率和强度都有所增加，给菜豆的种植和生产带来了更大的挑战。

野生近缘种和地方品种的重要性

作物野生近缘种和地方品种是宝贵的遗传资源库。野生近缘种在长期的自然选择过程中，积累了许多适应各种胁迫环境的优良基因。比如一些野生菜豆品种具有较强的耐旱性，它们的根系更为发达，能够在干旱条件下更好地吸收水分。地方品种则适应了当地的特殊环境，对当地的病虫害具有一定的抗性，并且在品质方面可能具有独特的优势。

将这些野生近缘种和地方品种引入作物繁殖计划，可以为菜豆品种改良提供丰富的遗传多样性。通过杂交、回交等手段，将野生近缘种和地方品种中的优良基因导入到现代栽培品种中，有望培育出具有更强抗逆性和更高产量的菜豆新品种。

利用野生近缘种进行作物遗传改良的方法

杂交与回交

杂交是将野生近缘种与栽培品种进行交配，使两者的基因组合在一起。通过杂交，可以获得具有双亲优良性状的杂种后代。例如，将具有抗锈病的野生菜豆与高产的栽培品种杂交，可能得到既抗锈病又高产的后代。回交则是将杂种后代与亲本之一再次杂交，目的是使杂种后代的遗传背景逐渐接近轮回亲本，同时保留非轮回亲本的优良性状。在菜豆的遗传改良中，回交可以用于将野生近缘种的特定优良基因稳定地整合到栽培品种中。

分子标记辅助选择（MAS）

随着分子生物学技术的发展，分子标记辅助选择在作物遗传改良中发挥着重要作用。通过筛选与目标性状紧密连锁的分子标记，可以在早期对植株进行基因型鉴定，从而准确地选择具有优良性状的个体。在菜豆野生近缘种的利用中，MAS 可以帮助育种者快速筛选出含有目标基因的杂种后代，提高育种效率。例如，利用与抗干旱基因紧密连锁的分子标记，可以在幼苗期就筛选出具有潜在抗干旱能力的植株，避免在后续生长过程中对大量不具备该性状的植株进行无效培育。

基因编辑技术

基因编辑技术如 CRISPR-Cas9 系统的出现，为作物遗传改良带来了新的机遇。在菜豆野生近缘种的研究中，基因编辑技术可以精确地对目标基因进行修饰，改变基因的功能，从而创造出具有新性状的材料。例如，可以通过基因编辑技术敲除野生近缘种中某些不利于栽培的基因，或者增强其优良基因的表达，为菜豆品种改良提供更多的可能性。

渐渗计划的实施

渐渗计划是将野生近缘种或地方品种的基因逐渐导入到栽培品种中的过程。在菜豆的渐渗计划中，首先要选择合适的野生近缘种或地方品种作为供体，以及具有良好农艺性状的栽培品种作为受体。然后通过杂交和多代回交，将供体的目标基因逐步整合到受体的基因组中。

在这个过程中，需要对后代进行严格的筛选和鉴定。除了利用传统的表型鉴定方法，还可以结合分子标记技术，准确地跟踪目标基因的传递和整合情况。例如，利用分子标记检测渐渗后代中是否含有野生近缘种的特定抗病基因，以及该基因是否稳定遗传。通过多代的筛选和培育，最终获得既保留了栽培品种优良农艺性状，又具有野生近缘种优良抗性的新品种。

研究现状与展望

目前，虽然在菜豆野生近缘种的利用方面已经取得了一些进展，许多研究已经成功地将野生近缘种的某些优良性状导入到栽培品种中，但是仍然存在一些问题。一方面，对菜豆野生近缘种的遗传多样性了解还不够深入，许多潜在的优良基因尚未被发现和利用。另一方面，在利用野生近缘种进行品种改良的过程中，可能会引入一些不良基因，对栽培品种的原有优良性状产生负面影响。

未来的研究需要进一步深入挖掘菜豆野生近缘种的遗传资源，利用先进的基因组学技术，全面解析其基因组成和功能。同时，加强对基因导入过程的精准控制，避免不良基因的引入。此外，还需要加强国际合作，共享资源和研究成果，加速菜豆野生近缘种在作物繁殖计划中的应用，为保障全球粮食安全做出更大的贡献。

在全球粮食安全面临挑战的今天，充分利用菜豆野生近缘种的遗传资源，开展有效的作物繁殖计划，是实现菜豆产业可持续发展的重要途径。通过不断地探索和创新，相信在未来能够培育出更多适应各种胁迫环境、高产优质的菜豆新品种，为人们提供更加丰富和稳定的食物来源。