西甜瓜砧木育種研究進(jìn)展

攸學(xué)松 朱莉 曾劍波 陳艷利 李云飛 馬超 李婷 張瑩

摘要：西甜瓜是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物。我國(guó)是西甜瓜生產(chǎn)大國(guó)，面積和產(chǎn)量均位居世界首位。近年來(lái)，隨著西甜瓜的周年生產(chǎn)，連作障礙、土傳病害加劇，限制了西甜瓜的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，采用嫁接育苗是目前克服西甜瓜連作障礙最簡(jiǎn)單有效的措施，因此西甜瓜砧木育種越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外科研單位的重視。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外西甜瓜砧木發(fā)展與現(xiàn)狀、主要育種目標(biāo)、遺傳性狀以及新型種質(zhì)資源與育種方法進(jìn)行了總結(jié)和展望，旨在為今后的西甜瓜砧木選育工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：西瓜;甜瓜;砧木育種;南瓜;葫蘆;研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：S650.3?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）20-0052-05

西甜瓜是世界上廣泛栽培的一種經(jīng)濟(jì)作物，原產(chǎn)于非洲，被稱為夏季水果之王，在全世界范圍內(nèi)均有種植。我國(guó)是西甜瓜大國(guó)，產(chǎn)量和面積居世界首位。近年來(lái)，北京地區(qū)西甜瓜種植面積逐年下降，2017年種植面積約為4 000 hm2，但仍然是北京的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一。大興龐各莊、魏善莊等是傳統(tǒng)的西瓜優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，由于常年周年生產(chǎn)，連作障礙，土傳病害加劇，西甜瓜嫁接已成為主流，甚至達(dá)到了90%以上[1]。目前北京地區(qū)小型西瓜主要選擇京欣4號(hào)作為砧木，其次是散裝南瓜籽;中型西瓜及薄皮甜瓜砧木均以散裝南瓜籽為主;厚皮甜瓜砧木則全部選擇散裝南瓜籽[2]。市場(chǎng)上適用于不同類型西甜瓜的專用砧木以及專用抗病砧木還比較少，迫切需要開發(fā)選育一批西甜瓜專用砧木。

因此，西甜瓜砧木材料的搜集、研究和開發(fā)利用，越來(lái)越受到各科研單位的重視，目前已投入大量人力、物力從事砧木新品種的選育。根據(jù)國(guó)家現(xiàn)代種業(yè)自主創(chuàng)新試驗(yàn)示范區(qū)的定位，北京農(nóng)業(yè)即將走到升級(jí)轉(zhuǎn)型的關(guān)頭，為保障北京市西甜瓜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，明確當(dāng)前國(guó)內(nèi)外砧木育種現(xiàn)狀，提出今后砧木選育的方向與技術(shù)需求，搜集、研究和開發(fā)西甜瓜砧木材料，進(jìn)而研發(fā)各類西瓜、甜瓜專用砧木，將會(huì)是北京市西甜瓜創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)今后的重要工作方向之一[3]。

1?西甜瓜砧木的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1?西甜瓜砧木的發(fā)展

農(nóng)業(yè)上利用砧木嫁接的歷史非常悠久，在古代歐洲，亞里士多德和古羅馬學(xué)者普利尼都曾提到過(guò)嫁接。5世紀(jì)在地中海地區(qū)，枝接和芽接技術(shù)的應(yīng)用漸多。我國(guó)關(guān)于嫁接的早期記載見于西漢晚期的《氾勝之書》，內(nèi)有用10株瓠苗嫁接成一蔓而結(jié)大瓠的方法。而北魏《齊民要術(shù)》中就有了對(duì)果樹嫁接中砧木、接穗的選擇，嫁接的時(shí)期以及如何保證嫁接成活的細(xì)致描述。

系統(tǒng)的砧木選育是從事嫁接的基礎(chǔ)工作，它相比于砧木嫁接起步要晚很多，大約在20世紀(jì)才有明確記載。在20世紀(jì)50年代一段時(shí)間，我國(guó)、蘇聯(lián)以及一些東歐國(guó)家關(guān)于砧木育種還曾受到錯(cuò)誤的“米丘林學(xué)說(shuō)”誤導(dǎo)，直到1956年蘇聯(lián)學(xué)界否定了此學(xué)說(shuō)，毛澤東確定了“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴”的方針，才逐步回到“孟德爾遺傳定律”的正軌[4-5];之后陸續(xù)發(fā)表了一些砧木嫁接研究和新品種選育研究[6]，起初以果樹方面的研究居多。西甜瓜砧木研究以日本、韓國(guó)、菲律賓以及我國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)較多，其中日本研究起步最早，在20世紀(jì)80年代前日本一些機(jī)構(gòu)就培育出了一批影響深遠(yuǎn)的優(yōu)良砧木品種，如米可多公司的瓠瓜雜交種——相生、大和農(nóng)園株式會(huì)社育成的西瓜專用品種——新土佐等;其次韓國(guó)、菲律賓以及我國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)也有許多研究，我國(guó)大陸在20世紀(jì)90年代中期才有西甜瓜砧木選育的研究報(bào)道。

1.2?優(yōu)良砧木及應(yīng)用情況

西甜瓜砧木多為同科的野生西瓜類、南瓜類和葫蘆類等，他們的嫁接特性各不相同。一般地，野生西瓜、葫蘆與西瓜本砧嫁接西瓜的親和性最好，嫁接成活率最高，對(duì)嫁接后西瓜的品質(zhì)影響較小，但對(duì)枯萎病沒(méi)有絕對(duì)抗性，秧苗中后期容易發(fā)生急性凋萎，耐寒性也不如南瓜;南瓜則生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，對(duì)枯萎病有絕對(duì)抗性，耐寒性也很好，但品種間差異比較大，大部分對(duì)西瓜品質(zhì)影響較大，容易造成西瓜皮厚增加、甜度下降等，親和性也不如野生西瓜和葫蘆。

關(guān)于西甜瓜砧木方面的研究日本起步較早，20世紀(jì)80年代之前日本米可多公司就培育出了瓠瓜雜交種——相生，大和農(nóng)園株式會(huì)社則培育出西瓜專用品種——新土佐系列，并很快引入中國(guó)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間，甚至至今都是一些地區(qū)西甜瓜嫁接的常用砧木;其次韓國(guó)、菲律賓以及我國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)也對(duì)西甜瓜砧木資源做過(guò)許多研究，獲得一批西甜瓜專用砧木，例如韓國(guó)神砧、甜香砧、力娃系列;臺(tái)灣農(nóng)友種苗的勇士、壯士等。國(guó)內(nèi)關(guān)于西甜瓜砧木可查的研究報(bào)道見于20世紀(jì)90年代以后，也推出了一系列的精品砧木，其中包括中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所的超豐F1[7]、西嫁強(qiáng)生，北京農(nóng)林科學(xué)院京欣系列砧木[8-9]，寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的甬砧系列砧木[10-13]，青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的青研砧木系列[14]，武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的鄂砧系列[15]，甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的GKY野生西瓜砧木[16]，商丘市睢陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心的雪金龍[17]等。

當(dāng)今市場(chǎng)上已有的西甜瓜砧木比較多，有普通小白籽南瓜、大白籽南瓜、葫蘆等。從區(qū)域分布來(lái)看，南方葫蘆類型砧木多占有優(yōu)勢(shì)，北方因?yàn)椴糠址N植戶春搶早，考慮耐寒的因素，南瓜類型砧木應(yīng)用較多。在北京地區(qū)，散裝南瓜籽是應(yīng)用最多的西甜瓜砧木，約占54.88%;京欣砧4號(hào)占29.27%，京欣砧2號(hào)占15.85%，雪鐵王子占9.76%，其余砧木品種所占比例很小。從種植對(duì)象來(lái)看，小型西瓜主要選擇京欣4號(hào)作砧木，其次是散裝南瓜籽;中型西瓜及薄皮甜瓜砧木均以散裝南瓜籽為主;厚皮甜瓜砧木則全部選擇散裝南瓜籽[2]。

2?砧木育種的主要目標(biāo)研究

2.1?嫁接親和性

不同砧木對(duì)應(yīng)不同接穗嫁接的親和性不同。楊冬艷等通過(guò)對(duì)華鈴西瓜嫁接的研究，認(rèn)為白籽南瓜類型砧木嫁接的西瓜苗期整體生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)于葫蘆、野生西瓜和籽用西瓜砧木，其中接穗莖粗度、地上部干質(zhì)量、壯苗指數(shù)方面的差異最為顯著[18];葫蘆砧木嫁接西瓜的根冠比高于其他砧木和自根苗。尚建立等分別用厚皮和薄皮甜瓜做接穗，用南瓜、葫蘆和野生西瓜作砧木，通過(guò)嫁接成活率、植株長(zhǎng)勢(shì)、單株果實(shí)平均質(zhì)量等8個(gè)指標(biāo)研究不同砧木與甜瓜嫁接親和性，結(jié)果顯示，南瓜類型砧木與甜瓜嫁接親和性最好，其次為葫蘆，野生西瓜親和性最差[19]。

2.2?品質(zhì)影響

大多數(shù)南瓜砧木嫁接往往會(huì)對(duì)西瓜品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，如使果皮變厚，果實(shí)肉質(zhì)變硬，可溶性糖含量降低，口感和風(fēng)味變差等。而葫蘆、野生西瓜類砧木通常對(duì)品質(zhì)影響較小。陳暉等利用南瓜類、葫蘆類以及野生西瓜類砧木作物分別做西瓜嫁接試驗(yàn)，測(cè)量西瓜可溶性糖含量以及維生素C含量，結(jié)果顯示用葫蘆、野生西瓜為砧木嫁接的西瓜對(duì)其風(fēng)味品質(zhì)無(wú)影響，而用南瓜砧木嫁接的西瓜表現(xiàn)稍次，有少許纖維，口感也略有差異[20]。

2.3?抗枯萎病

西瓜枯萎病由鐮刀菌引起的，是一種維管束病害，一般南瓜砧木對(duì)其具有絕對(duì)抗性。張紅浩利用形態(tài)學(xué)分析對(duì)35個(gè)砧木南瓜種質(zhì)資源進(jìn)行抗南方根結(jié)線蟲和抗枯萎病砧木資源評(píng)價(jià)的研究中發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量性狀中，葉面白斑的變異系數(shù)最大;數(shù)量性狀中，雄花始花天數(shù)、果形指數(shù)、種型指數(shù)的變異系數(shù)較小，單果重的變異系數(shù)最大;進(jìn)行遺傳學(xué)分類時(shí)，應(yīng)首先考慮葉片大小、種子特征，其次是始花時(shí)間和花萼大小，最后是果形[21]。

而瓠瓜由于其良好的嫁接親和性以及對(duì)品質(zhì)的較小影響，在砧木研究中越來(lái)越重要。陳文明等對(duì)來(lái)自我國(guó)和日本的32份砧用瓠瓜種質(zhì)資源進(jìn)行西瓜枯萎病抗性鑒定，并配制雜交組合分析抗性雜種優(yōu)勢(shì);通過(guò)比較研究砧用瓠瓜種質(zhì)資源的幼苗性狀及其與西瓜的嫁接親和性、不同砧木對(duì)西瓜嫁接苗生長(zhǎng)及果實(shí)性狀的影響，對(duì)砧用瓠瓜的嫁接適用性進(jìn)行了鑒定;最后篩選出了4份高抗西瓜枯萎病砧用瓠瓜種質(zhì)資源，用其配制出的F1表現(xiàn)出抗性雜種優(yōu)勢(shì)，且與西瓜接穗具有良好的嫁接親和性及共生親和性，嫁接西瓜的單果質(zhì)量增加，果實(shí)品質(zhì)保持不變，抗病性和嫁接適用性綜合表現(xiàn)優(yōu)良，可作為抗西瓜枯萎病的砧用瓠瓜育種資源[22-24]。

2.4?抗根結(jié)線蟲

隨著保護(hù)地栽培面積的不斷擴(kuò)大以及連年重茬，南方根結(jié)線蟲在西甜瓜生產(chǎn)中表現(xiàn)出越來(lái)越高發(fā)的態(tài)勢(shì)，給西甜瓜生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重?fù)p失。我國(guó)、日本以及韓國(guó)許多科研單位都開展了抗根結(jié)線蟲砧木機(jī)理、砧木資源的研究工作。李可通過(guò)對(duì)4種葫蘆科種質(zhì)的不同材料鑒定，發(fā)現(xiàn)4種種質(zhì)材料的平均病級(jí)指數(shù)從小到大依次為甜瓜野生近緣種、西瓜、南瓜、筍瓜;鑒定得到了4份中抗南方根結(jié)線蟲的野生西瓜種質(zhì)，其中PI189225、PI482324與之前報(bào)道的研究結(jié)果一致，PI606135、PI482298之前未見報(bào)道，屬首次發(fā)現(xiàn)[25]。研究還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子AP2可能與角瓜抗南方根結(jié)線蟲基因密切相關(guān)。茉莉酸代謝、苯丙素合成和苯丙氨酸代謝等代謝途徑可能共同參與了角瓜的抗線蟲反應(yīng)。

Thies等則開發(fā)了一種新型高抗根結(jié)線蟲（RKNs）的野生西瓜遺傳資源——RKVL-318，通過(guò)在飽受根結(jié)線蟲侵染的田間進(jìn)行嫁接試驗(yàn)，與新土佐、葫蘆砧木Emphasis以及未嫁接的Tri-X313無(wú)籽西瓜相比，表現(xiàn)出更少的根瘤[26]。在西瓜砧木中，已經(jīng)鑒定出根部纖維性作為與RKN抗性相關(guān)的性狀?？傮w而言，RKVL-318砧木與三倍體無(wú)籽Tri-X313接穗具有較高的嫁接親和性，并且比商品葫蘆砧產(chǎn)生更高的西瓜果實(shí)產(chǎn)量（P<0.05）。在被RKN侵染的田間，在RKVL-318砧木上嫁接的Tri-X313無(wú)籽西瓜的產(chǎn)量比新土佐和Emphasis砧木平均高出73%和53%。

RKVL-318具有中等葉片類型的轉(zhuǎn)輪生長(zhǎng)習(xí)性，植株雌雄異花，有雄花和雌雄同花。果實(shí)扁圓形，果實(shí)平均大小為20.9 cm×18.0 cm。成熟果實(shí)的外皮顏色為淺綠色，深綠色條紋，邊緣不規(guī)則;平均外皮厚度為2.7 cm，肉色淺綠至黃色，質(zhì)地堅(jiān)硬，不會(huì)出現(xiàn)空心。RKVL-318每株產(chǎn)生1.3個(gè)果實(shí)（每個(gè)果實(shí)6.8 kg）。在種植后90 d，水果已經(jīng)準(zhǔn)備好收獲。種子大小適中，紅色。

2.5?耐寒性

由于北方西甜瓜種植“春搶早”，往往需要砧木具有一定的耐寒能力。有研究發(fā)現(xiàn)，在葫蘆砧木嫁接西瓜過(guò)程中與 15 ℃ 和12 ℃相比，在18 ℃的夜間溫度下發(fā)生的愈合最快，在嫁接5 d后接穗與砧木在嫁接面處形成貫通的維管組織橋，夜間溫度下降，愈合速度減慢[27]，即葫蘆砧木嫁接苗最適夜溫應(yīng)大于18 ℃。而對(duì)于南瓜砧木，耐低溫能力普遍較好，且對(duì)三葉一心幼苗進(jìn)行5 ℃低溫處理24 h，結(jié)果顯示中國(guó)南瓜與印度南瓜雜交F1代的耐寒性最強(qiáng)，印度南瓜次之，中國(guó)南瓜最弱[28]。

3?砧木的遺傳性狀研究

砧木的遺傳性狀與嫁接適應(yīng)性直接相關(guān)，同時(shí)也是砧木初步分類篩選過(guò)程中的重要依據(jù)，通過(guò)研究其遺傳性狀與嫁接適應(yīng)性的關(guān)系，對(duì)特定性狀材料進(jìn)行抗性、適應(yīng)性鑒定，可以更好地輔助人們進(jìn)行育種。

3.1?莖蔓長(zhǎng)短

南瓜栽培種可根據(jù)莖蔓長(zhǎng)短分為蔓生和矮生。矮生品種因其高產(chǎn)、管理方便、節(jié)省土地等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到人們的青睞，砧木南瓜育種同樣如此。已知南瓜有短蔓（Bu）習(xí)性，節(jié)間短，幼苗階段對(duì)長(zhǎng)蔓bu顯性。在美洲南瓜中，Bu存在于Giant Yellow Straightneck近等基因系Table Queen中，bu存在于圓錐南瓜（acorn）Table Queen中;在印度南瓜中，Bu來(lái)自于育種單系，bu來(lái)自于delicious;在中國(guó)南瓜中，Bu來(lái)自于自交系，最早由山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院周祥麟等報(bào)道，bu來(lái)自于未公開的親本材料[29]。

王瑞等利用SSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)南瓜長(zhǎng)蔓自交系和無(wú)蔓自交系的F2代分離群體進(jìn)行遺傳分析，測(cè)得純合無(wú)蔓群體與雜合無(wú)蔓群體遺傳距離為7.269 3 cm，純合無(wú)蔓群體與長(zhǎng)蔓群體遺傳距離為10.142 6 cm，雜合無(wú)蔓群體與長(zhǎng)蔓群體遺傳距離為8.084 7 cm，求出LOD值大于3時(shí)有5個(gè)標(biāo)記可以有效連鎖。供試材料相似系數(shù)在閥值為0.63處正好可把F2代群體劃分為2個(gè)類群。第一類群為無(wú)蔓性狀南瓜，第二類群為長(zhǎng)蔓性狀南瓜。第一類群包含了134份無(wú)蔓性狀群體，第二類群包含了24份長(zhǎng)蔓性狀群體，從而印證了南瓜無(wú)蔓性狀是由顯性基因控制的，南瓜無(wú)蔓矮化突變體是由隱性逆轉(zhuǎn)顯性突變[30]。

3.2?葉片性狀

有的品種具有白斑，被茸毛，有的少白斑或者沒(méi)有白斑，這是南瓜種間分類的重要特征之一。葉片白斑由基因M控制，葉脈軸線附近銀灰色區(qū)域，對(duì)無(wú)白斑呈隱性。在印度南瓜中，M存在于Zuni，m存在于Buttercup和Golden Hubbard;在美洲南瓜中，M存在于Caserta和Striatod'Italia的自交系中，m存在于Early Prolific Straightneck和Early Yellow Crookneck;在中國(guó)南瓜中，M存在于Hercules和Golden Cushaw中，m存在于[JP3]Butternut類型品種中，與Wt弱連鎖。裂葉-1（lobed leaves-1）對(duì)全緣葉Lo-1隱性。

3.3?果實(shí)性狀

南瓜果實(shí)形狀可分為圓南瓜、長(zhǎng)南瓜、橢圓形南瓜和長(zhǎng)筒型南瓜等。幼果多為暗綠色、綠色、白綠色或白綠間色，老熟果灰綠色、橘紅色或者橘黃色等。其中，綠色果皮（Gr）對(duì)成熟果皮淺黃色（gr）顯性;Gr來(lái)自于Long Neapolitan，gr來(lái)自于Butternut。李鶴等在研究中發(fā)現(xiàn)砧木南瓜的嫩瓜皮色等8個(gè)質(zhì)量性狀，可作為形態(tài)學(xué)性狀，輔助砧木南瓜的種質(zhì)評(píng)價(jià)及新品種的選育[31]。

3.4?種子性狀

種子性狀包括百粒質(zhì)量、種皮顏色、種皮表面光滑粗糙情況、種緣大小、種子長(zhǎng)度和寬度等性狀，種子根據(jù)有無(wú)種皮可分為有皮南瓜和裸仁南瓜，其中裸仁南瓜受1對(duì)隱性基因n及一些修飾基因控制，多用作籽用南瓜[32];根據(jù)大小和種皮顏色有大白籽南瓜、小白籽南瓜、黑籽南瓜、裸仁南瓜等[33]。

4?砧木種質(zhì)資源與方法研究

4.1?種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)與利用

種質(zhì)是指能從親代傳遞給子代的遺傳物質(zhì)。攜帶種質(zhì)的載體可以是群體、個(gè)體，也可以是部分器官、組織、細(xì)胞等。種質(zhì)主要包括一些主栽品種、地方品種、近源野生種群、野生種質(zhì)資源以及育種材料等。種質(zhì)資源評(píng)價(jià)是育種的基礎(chǔ)工作，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括抗病性、抗逆性、嫁接親和性、豐產(chǎn)性、對(duì)品質(zhì)影響的程度等。

砧木南瓜常見的栽培種有中國(guó)南瓜、印度南瓜、美洲南瓜、灰籽南瓜和黑籽南瓜5種;根據(jù)《南瓜基因目錄》，南瓜中含有3個(gè)雄性不育基因，分別是ms-1、ms-2、ms-3。其中印度南瓜類型南瓜Golden Hubbard與ms-1有關(guān)，雜交后代表現(xiàn)為雄花開花前敗育，無(wú)粉，且ms-1對(duì)雄性可育Ms-1隱性;另一種印度南瓜類型則含有ms-3雄性不育基因;美洲南瓜Eskandarany（PI228241）則與ms-2有關(guān)，表現(xiàn)為雄花敗育，特點(diǎn)是開放前雄蕊就褐化。

野生西瓜嫁接可以降低對(duì)嫁接西瓜品質(zhì)的影響，Cohen等通過(guò)對(duì)22份野生西瓜利用盆栽試驗(yàn)研究了由尖孢鐮刀菌引起的枯萎病，由黃瓜根腫鐮刀菌、爪哇根結(jié)線蟲、南方根結(jié)線蟲引起的鐮刀菌素冠腐病以及對(duì)試驗(yàn)田中殼球孢菌和黑點(diǎn)根腐病菌的反應(yīng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，選育高抗多種病害和對(duì)果實(shí)品質(zhì)無(wú)不良影響的西瓜砧木具有可能性，最有前途的種質(zhì)為PI457916、PI459075和BDA[34]。2015年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局的Thies等開發(fā)了一種新型高抗根結(jié)線蟲（RKNs）的野生西瓜遺傳資源[35]。

4.2?雜交育種

雜交育種是當(dāng)前砧木育種最主要的育種手段，市場(chǎng)上很多成果都是種內(nèi)雜種一代，南瓜種間雜交種作為西瓜砧木在韓國(guó)已經(jīng)很成熟，它在耐鹽堿、抗疫病和枯萎病方面更有優(yōu)勢(shì)，而在我國(guó)種間雜交種作砧木應(yīng)用還不多[36]。

4.3?單倍體育種

單倍體材料具有重要的遺傳研究?jī)r(jià)值和育種實(shí)踐意義。單倍體育種避免了育種工作中繁瑣的多代自交程序，單倍體技術(shù)的研究和應(yīng)用將會(huì)提高配子體的選擇效率（尤其適于數(shù)量性狀的選擇），縮小育種群體，極大地縮短了育種周期，提高了育種效率。瓜類單倍體獲得途徑包括離體雄核發(fā)育-花藥培養(yǎng)及小孢子培養(yǎng)、離體雌核發(fā)育-輻射花粉誘導(dǎo)及未受精子房培養(yǎng)、活體雌核發(fā)育-外源正常花粉誘導(dǎo)及輻射花粉誘導(dǎo)和未成熟胚培養(yǎng)等，近年來(lái)，離體雄核發(fā)育途徑生產(chǎn)單倍體技術(shù)逐漸受到重視，離體雄核發(fā)育途徑有花藥離體培養(yǎng)和游離小孢子培養(yǎng)，其效果可以媲美輻射花粉授粉技術(shù)[37]。目前，小孢子培養(yǎng)技術(shù)在十字花科、茄科、禾本科作物上已得到實(shí)際應(yīng)用，在葫蘆科作物上仍處于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段[38]。黃瓜、西瓜、甜瓜、西葫蘆、絲瓜等瓜類作物已經(jīng)利用花藥培養(yǎng)、游離小孢子培養(yǎng)技術(shù)和未授粉子房培養(yǎng)技術(shù)等獲得了單倍體植株[39-40]。

4.4?分子標(biāo)記輔助育種

分子標(biāo)記主要應(yīng)用在資源親緣關(guān)系分析，構(gòu)建遺傳圖譜、對(duì)具有特定性狀試材的篩選、雜種純度鑒定等方面。近年來(lái)在西甜瓜砧木育種中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前我國(guó)已經(jīng)開發(fā)出瓜類多種病害的抗病標(biāo)記、雌性性狀標(biāo)記以及一些品質(zhì)性狀標(biāo)記，為分子標(biāo)記輔助新品種選育奠定了基礎(chǔ)。

王迎兒等通過(guò)利用SSR—BAS法和RAPD—BAS法，篩選到了1個(gè)與南瓜耐鹽相關(guān)的RAPD標(biāo)記，李鶴等[31]在研究中發(fā)現(xiàn)所收集到的47份南瓜砧木中，SSR標(biāo)記CMTm11具有極高的多態(tài)性，可用于今后砧木南瓜種質(zhì)分子標(biāo)記的輔助選擇[41]。王深浩利用黃瓜基因組序列，開發(fā)了一批與新的中國(guó)南瓜矮生基因Bu緊密連鎖的PCR標(biāo)記IF5-3629、IF5-2和SSR19719，這些標(biāo)記不僅可以用于分子標(biāo)記輔助選擇育種，而且為Bu基因的克隆奠定了基礎(chǔ);在南瓜矮生基因Bu比較定位的黃瓜5號(hào)染色體端粒區(qū)域里，發(fā)現(xiàn)了與赤霉素相關(guān)的3個(gè)基因，并且發(fā)現(xiàn)黃瓜主蔓節(jié)間長(zhǎng)度的QTL位點(diǎn)和黃瓜瓜把長(zhǎng)短性狀連鎖的標(biāo)記CSWTA04也存在于該區(qū)域[42]。劉勇通過(guò)篩選利用已開發(fā)的南瓜屬SSR標(biāo)記LySSR121和LySSR138，對(duì)2份南瓜親本材料及其雜交F1代進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）進(jìn)行分析，證明了運(yùn)用SSR-HRM技術(shù)可以更加高效地進(jìn)行南瓜屬種質(zhì)資源的遺傳多樣性及雜種純度鑒定[29]。

4.5?轉(zhuǎn)基因技術(shù)

我國(guó)在西瓜、甜瓜、黃瓜等瓜類作物上已經(jīng)開展了轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究，并取得了一些成果。王慧等以云南黑籽南瓜和黃誠(chéng)根2號(hào)為材料，利用同源克隆與RACE相結(jié)合的方法克隆得到了硅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（CmLsi3）cDNA全長(zhǎng)[43]。王雪通過(guò)CRISPR-Cas9系統(tǒng)構(gòu)建敲除甜瓜ACC合成酶基因的表達(dá)載體，然后通過(guò)農(nóng)桿菌對(duì)老漢瓜進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，從而得到陽(yáng)性轉(zhuǎn)基因甜瓜T0代[44]。

4.6?新品種保護(hù)

宋慧等以市場(chǎng)上同類型產(chǎn)品為對(duì)照，對(duì)甬砧系列葫蘆類型砧木品種進(jìn)行RAPD和SSR分子指紋圖譜構(gòu)建[45]。在104個(gè)RAPD、240對(duì)甜瓜SSR和100對(duì)瓠瓜SSR中，共篩選到7個(gè)RAPD引物、2對(duì)甜瓜SSR引物和5對(duì)瓠瓜SSR引物，在6份砧木材料中穩(wěn)定擴(kuò)增出18個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)。3種分子標(biāo)記揭示供試砧木材料的多態(tài)性比例分別為0.98%、0.48%和 1.54%。通過(guò)合并相同賦值的差異引物和位點(diǎn)，得到由9個(gè)差異引物產(chǎn)生的13個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)構(gòu)成的甬砧系列分子指紋圖譜。該圖譜出現(xiàn)概率為1/115 736 040 000，足以將甬砧系列及其對(duì)照區(qū)分開來(lái)，起到品種鑒定與保護(hù)的作用。

有研究表明，SRAP分子標(biāo)記技術(shù)可成功地繪制南瓜屬種質(zhì)資源DNA指紋圖譜。陶愛(ài)芬等采用SRAP與DNAMAN對(duì)88份南瓜屬種質(zhì)資源（包含美洲南瓜、中國(guó)南瓜、印度南瓜）進(jìn)行分子指紋圖譜繪制。結(jié)果表明，35對(duì)SRAP引物擴(kuò)增出多態(tài)性條帶438條，多態(tài)性條帶比率高達(dá)87.8%。根據(jù)擴(kuò)增出的條帶成功繪制出88份南瓜屬種質(zhì)資源的DNA指紋圖譜，可以使每份種質(zhì)都有自己獨(dú)特的“身份”，方便彼此區(qū)別。所有供試材料用5對(duì)多態(tài)性SRAP引物即可全部區(qū)別開來(lái)[46]。此項(xiàng)技術(shù)研究對(duì)今后南瓜屬種質(zhì)資源鑒定、分子數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建及新品種知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)具有重要的意義。

5?研究展望

5.1?種間雜交

利用抗病南瓜種間雜交種作砧木，比品種間雜交種作砧木更能顯著增強(qiáng)西瓜的生長(zhǎng)勢(shì)、抗逆性，有效防止西瓜土傳病害的發(fā)生，降低設(shè)施連作障礙的不良影響，最終達(dá)到抗病、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目的。南瓜種間雜交種作為西瓜砧木在韓國(guó)已經(jīng)很成熟，它在耐鹽堿、抗疫病和枯萎病方面更有優(yōu)勢(shì)，而在我國(guó)種間雜交種作砧木應(yīng)用還不多，應(yīng)重視開展中國(guó)南瓜和印度南瓜遠(yuǎn)緣雜交種砧木的選育。

5.2?西甜瓜野生本砧的選育

一般的西甜瓜本砧嫁接對(duì)西甜瓜的品質(zhì)影響最小，且野生西甜瓜經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇，通常具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和抗病性，應(yīng)加強(qiáng)選育野生西瓜、野生甜瓜本砧品種[47]，注重改良現(xiàn)有砧木品種的抗病性，注重選育專用抗病砧木，如抗枯萎病、白粉病、根結(jié)線蟲、細(xì)菌性果腐病等一種或幾種病害。針對(duì)不同栽培條件、不同栽培時(shí)間、不同類型西甜瓜，選育專用砧木品種[48]。

5.3?生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)在將來(lái)育種中的地位將會(huì)越來(lái)越重要，結(jié)合新型生物技術(shù)進(jìn)行輔助育種如單倍體技術(shù)、誘變技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)等的應(yīng)用，可以有效創(chuàng)新種質(zhì)資源，縮短育種年限，從而壯大我國(guó)的育種產(chǎn)業(yè)。

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