四川省冬瓜育種現(xiàn)狀與思考

敖清艷，匡成兵，楊 建，張建軍，唐祖君

(成都市農(nóng)林科學(xué)院，成都 溫江 611130)

1 冬瓜育種現(xiàn)狀及思考

冬瓜屬葫蘆科冬瓜屬一年生蔓生草本植物，廣泛分布于中國、印度、泰國、馬來西亞等亞洲的熱帶、亞熱帶及溫帶地區(qū)和國家，歐洲、美洲栽培較少。

1.1 國內(nèi)外冬瓜種質(zhì)資源研究概況

冬瓜在中國有2000多年的栽培歷史[1]，現(xiàn)在我國已有苦冬瓜、香芋冬瓜、綠肉冬瓜、糯米冬瓜、水果冬瓜、耐鹽堿冬瓜、實心冬瓜、香冬瓜、迷你冬瓜、硬皮冬瓜、空心瓜、無須冬瓜、四倍體冬瓜、耐澇冬瓜等多種資源，幾乎囊括現(xiàn)有文獻報道的所有種類，居于世界前列[2]，四川省成都市農(nóng)林科學(xué)院園藝所也已收集大部分類型的冬瓜資源。但是由于冬瓜研究起步較晚，在育種研究方面較番茄、黃瓜、白菜等大宗蔬菜作物明顯滯后，對資源材料的應(yīng)用和開發(fā)都不夠，缺乏系統(tǒng)深入系統(tǒng)的研究，國外關(guān)于冬瓜的相關(guān)研究報道也較少[3]，國內(nèi)外從事冬瓜研究的單位、人員、深度、廣度則遠遠不足，因此很難滿足冬瓜生產(chǎn)和發(fā)展的需要。

在70年代末期和80年代初期，四川成都市第一農(nóng)科所(現(xiàn)：成都市農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所)進行冬瓜資源研究和育種研究，屬于最早開始冬瓜育種研究的單位之一。另外還有長沙市蔬菜所、廣西省農(nóng)科院園藝所、臺灣農(nóng)友公司、廣東省農(nóng)科院蔬菜所也是國內(nèi)最早育成雜交冬瓜品種的幾個單位，然而臺灣、意大利開展冬瓜雜交育種及其相關(guān)研究要早得多。近二十年來全國累計選育冬瓜不超過100個品種，國外冬瓜新品種選育報道較少?！吨袊卟似贩N資源目錄》已收集冬瓜種質(zhì)資源295份(到2005年11月止有299份，節(jié)瓜資源69份)，到目前為止還沒有一個國家收集到野生種質(zhì)資源?！吨袊卟似贩N志》(2001)中較詳細記錄了82份冬瓜、22份節(jié)瓜的品種特性和栽培要點；2014年我國國家種質(zhì)資源庫中保存的冬瓜和節(jié)瓜種質(zhì)資源分別只有299份和69份[4]，且僅對幾個種質(zhì)特征進行了簡單描述，許多重要的種質(zhì)特征信息尚為空白。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所已經(jīng)收集了約有800多份冬瓜資源，含境外資源70余份，是目前國內(nèi)外冬瓜種質(zhì)資源保存最多、種類最齊全的單位。

但是隨著現(xiàn)代育種者對品種的人為選擇以及商用品種的推廣普及，冬瓜資源的數(shù)量和其他蔬菜一樣正在不斷減少，嚴重危及冬瓜資源的遺傳多樣性。但仍有較多的種質(zhì)資源仍散落在民間，由于缺乏專業(yè)人員的嚴格提純復(fù)壯，品種種性不斷退化，這就需要育種工作者積極對這些民間豐富的優(yōu)良地方冬瓜資源進行收集、保護、創(chuàng)新、利用。

1.2 冬瓜主要農(nóng)藝性狀研究

近年來，圍繞冬瓜結(jié)果生理以及果實性狀的遺傳相關(guān)性，育種者開展了大量的研究，如胡新軍[5]、李建宗[6]、謝大森[7]、張建軍[8]、周火強[9]等冬瓜育種工作者對冬瓜的發(fā)芽、葉片大小、雌花節(jié)位、瓜大小、單瓜重、瓜肉致密性、瓜橫徑、果肉厚度、抗病性、分枝、蔓長等多個性狀進行了遺傳相關(guān)和通徑分析，例如冬瓜種子打破休眠的物理處理方法逐漸由傳統(tǒng)的干燥處理、低溫處理、光照處理等方式向高壓靜電場處理、微波輻射處理、低強度電流處理、等離子體處理、磁化處理等物理農(nóng)業(yè)新技術(shù)研究方向轉(zhuǎn)變，也常用GA、CaCl2、KH2PO4、KCl、H2O2、CuSO4、KMnO4等浸種，它們對種子體內(nèi)的酶或重要代謝過程產(chǎn)生直接、間接的影響，從而影響種子活力，促進萌發(fā)[10]。四川冬瓜育種工作者在這些方面也進行了很多嘗試和研究。

1.3 冬瓜抗病性研究

由于高溫高濕、土傳病害、連作障礙等因素，冬瓜種植過程中病害發(fā)生嚴重，各種病害已成為制約冬瓜生產(chǎn)的主要因素。其中枯萎病、白粉病和疫病是冬瓜三大主要病害[2]，導(dǎo)致冬瓜生產(chǎn)損失慘重?？菸∈嵌系臍缧圆『Γ诶喜藚^(qū)冬瓜發(fā)病率高達60%，嚴重影響冬瓜的產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，冬瓜抗枯萎病育種是育種學(xué)者急待解決的一大難題，研究表明冬瓜枯萎病抗性由隱性多基因控制，不易掌握。

為了減少枯萎病對冬瓜生產(chǎn)的威脅，廣大冬瓜育種工作者積極選育抗枯萎病的專用品種，四川省成都市農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所選育的蓉抗一號是國內(nèi)第一個報道的抗冬瓜枯萎的雜交冬瓜品種；廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所利用雌性定向選育和化學(xué)誘變技術(shù)選育出抗枯萎病、炭疽病的節(jié)瓜新材料全雌系A(chǔ)36，并用于育種；曾華蘭[11-12]采用土壤接菌法鑒定了42份四川冬瓜種質(zhì)資源的枯萎病抗性并進行了評價?，F(xiàn)普遍采用嫁接改善冬瓜抗枯萎病能力，在四川，冬瓜生產(chǎn)者多采用南瓜做砧木的冬瓜嫁接苗，四川省成都市農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所研究已經(jīng)選育了2個冬瓜專用砧木；同時，如四川省成都市農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所研究的“冬瓜-水稻高效輪作”等冬瓜栽培技術(shù)[13]的提高也大大降低了病害的發(fā)生。

1.4 冬瓜分子生物技術(shù)研究概況及思考

分子生物學(xué)和生物化學(xué)技術(shù)在冬瓜中進行資源的遺傳多樣性研究，為遠緣雜交育種提供理論支持、減少育種盲目性，不僅可以提供新的研究手段和方法，而且可以加深對冬瓜資源的研究、創(chuàng)新和利用，近年來，越來越多的科研工作者采取了該技術(shù)和方法進行了冬瓜基因水平研究。利容千[14]對中國的瓜類蔬菜進行了較系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)冬瓜的染色體大小為2～4μm，冬瓜的核型公式為2n=2x=24=10-16m+6-14sm(2SAT)+0-2ST，節(jié)瓜的核型公式2n=2x=24=14m+8sm(2SAT)+2st(2SAT)。林毅[15]獲得了冬瓜的核糖體失活蛋白基因：AF453777。孟祥棟[16]利用RAPD技術(shù)用20條隨機引物分析了2個冬瓜品種和1個節(jié)瓜品種，其中3條引物可同時擴增出多態(tài)性，其相似系數(shù)表明它們的相似性很高。廣東省農(nóng)科院蔬菜所通過對冬瓜(27000多個基因)基因組重測序、高通量基因分型、基因編輯等，在2019年已經(jīng)完成了首個冬瓜基因組序列測定和基因組變異圖譜的繪制。

由于冬瓜種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄[1]，現(xiàn)有常規(guī)的種質(zhì)資源創(chuàng)新方法已難以創(chuàng)制出具有突破性的材料，如抗疫病的冬瓜材料，必須充分利用現(xiàn)代生物技術(shù)，加強對冬瓜種質(zhì)資源的創(chuàng)新研究，其中基因編輯技術(shù)是當(dāng)前比較行之有效的種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)，然而迄今尚未成功構(gòu)建冬瓜穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系，因此需要加強冬瓜資源收集，特別是本地資源的收集和保存，加強冬瓜種質(zhì)資源創(chuàng)新技術(shù)研究。同時冬瓜育種研究者需要借鑒黃瓜等蔬菜的研究方法，在全基因組水平掃描并檢測出與重要性狀相關(guān)的變異位點，開展主要農(nóng)藝性狀QTL定位研究，挖掘出穩(wěn)定表達的QTL和優(yōu)異等位基因；應(yīng)用關(guān)聯(lián)分析方法發(fā)掘冬瓜果實發(fā)育、疫病抗性、功能保健成分等數(shù)量性狀基因，改善育種策略，培育出更多營養(yǎng)成分更高、風(fēng)味更濃郁的抗病冬瓜品種，充分挖掘冬瓜基因組信息并開展分子設(shè)計育種。

1.5 冬瓜營養(yǎng)品質(zhì)研究思考

冬瓜營養(yǎng)豐富，是優(yōu)質(zhì)食品，不僅可鮮食，還可被加工制成糖水冬瓜罐頭、冬瓜飲料、冬瓜醬等深加工產(chǎn)品，并且具有明顯藥用和保健價值。早在《食療本草》《本草經(jīng)集注》就有記載，作為藥食同源的特色瓜類蔬菜，其營養(yǎng)物質(zhì)和功能性物質(zhì)在調(diào)節(jié)人體生理機能方面與藥物調(diào)節(jié)功能相似，這與人們愈加重視保健和養(yǎng)生、崇尚自然的觀念相契合?，F(xiàn)在挖掘這些營養(yǎng)物質(zhì)以及功能性物質(zhì)代謝合成的關(guān)鍵基因位點，對冬瓜品質(zhì)分子育種、精深加工產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的應(yīng)用價值，也是研究的重點方向之一。

2 冬瓜生產(chǎn)現(xiàn)狀及思考

2.1 冬瓜生產(chǎn)概況

目前全世界冬瓜年栽培面積約50萬hm2，其中我國的種植面積最大[3]，約占全球的2/3，主要分布在廣東、廣西、海南、湖南、江蘇、四川、湖北、河南、安徽、福建、浙江、河北等省區(qū)，境外主要有泰國、越南、印度、印尼、馬來西亞、菲律賓、緬甸、美國、玻利尼西亞等國家。多數(shù)地區(qū)冬瓜生產(chǎn)以鮮銷為主，在瓜類作物中占比較高，具有適應(yīng)性廣、耐貯運、貨架期長等特點，是現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品加工的理想原料和調(diào)節(jié)市場均衡供應(yīng)的重要蔬菜作物，我國和印度以生產(chǎn)粉皮冬瓜為主，泰國、馬來西亞等東南亞國家以生產(chǎn)小型青皮冬瓜為主?，F(xiàn)在廣東省農(nóng)科院蔬菜所研發(fā)育成的鐵柱黑皮冬瓜已成為全國種植面積最大、銷量最大的冬瓜品種。

根據(jù)四川省農(nóng)業(yè)農(nóng)村局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，四川省冬瓜年平均栽培面積近十年每年呈遞減趨勢，2018年栽培面積已不足6667hm2。但是由于新品種和新技術(shù)的應(yīng)用，冬瓜單產(chǎn)增加明顯，2017年年產(chǎn)冬瓜373300t，2018年年產(chǎn)冬瓜473100t，但這不能滿足本地及周邊地區(qū)的需求。四川及重慶等西南地區(qū)，消費冬瓜目前仍以空心的粉皮冬瓜為主，栽培仍以粉皮冬瓜為主；隨著廣東黑皮類型冬瓜的推廣，如目前火鍋及燒烤食材基本以黑皮類型冬瓜為主，但黑皮類型冬瓜主要靠外來運輸補充本地市場，因此逐漸在西南地區(qū)開始進行了一部分栽培。

2.2 冬瓜育種研發(fā)方向思考

目前由于較多的冬瓜生產(chǎn)者過分追求冬瓜產(chǎn)量，導(dǎo)致冬瓜品種單調(diào)。隨著人民生活水平的提高，蔬菜生產(chǎn)不斷向?qū)I(yè)化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，現(xiàn)有冬瓜品種難以滿足市場多樣化的需求，這對冬瓜育種提出了新的要求，同時種植者也在產(chǎn)量、品種熟性、耐貯運、商品性、抗病性等方面和消費者在品質(zhì)、營養(yǎng)、食用風(fēng)味、果實大小等方面對冬瓜品種都提出了更高的要求，產(chǎn)量育種應(yīng)轉(zhuǎn)向品質(zhì)育種。

針對生產(chǎn)上迫切需要解決的問題和良好的發(fā)展勢頭，首先，需要加大科研投人，強化冬瓜新品種選育工作；其次，育種工作者應(yīng)根據(jù)市場需求優(yōu)化冬瓜育種目標(biāo)，應(yīng)以豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)為主轉(zhuǎn)向優(yōu)質(zhì)、多抗、豐產(chǎn)、專用，特別是設(shè)施栽培專用品種、優(yōu)質(zhì)加工專用品種、優(yōu)質(zhì)耐貯運品種、抗病抗逆反季節(jié)栽培品種、出口貿(mào)易的外向型品種等等方面進行調(diào)整和有所突破；第三，降低冬瓜生產(chǎn)成本，積極研究和集成高效節(jié)本提質(zhì)技術(shù)、投入品高效利用、減農(nóng)藥減化肥的“雙減”技術(shù)、肥水精準(zhǔn)管控技術(shù)、品質(zhì)與產(chǎn)量耦合提升技術(shù)、病蟲害綠色防控技術(shù)等高效節(jié)本提質(zhì)技術(shù)，促進蔬菜安全生產(chǎn)，提高蔬菜持續(xù)高效生產(chǎn)與供應(yīng)水平，增加農(nóng)民收入。

3 品種推廣的思考

3.1 新品種突破性問題

四川省種子站數(shù)據(jù)顯示，四川審定的水稻、小麥、油菜等品種市場推廣率僅4～5成左右，四川蔬菜審定的品種數(shù)量推廣率更低，冬瓜新品種的推廣種植則更加有限。審定品種出現(xiàn)同質(zhì)化，突破性不強導(dǎo)致市場推廣困難，又影響了品種轉(zhuǎn)讓，即使轉(zhuǎn)讓出去，也面臨轉(zhuǎn)化效益較差的問題。這也說明了市場缺乏突破性品種，導(dǎo)致科研成果轉(zhuǎn)化率不高，因此需要調(diào)動科研人員從事研發(fā)、轉(zhuǎn)化、創(chuàng)業(yè)的積極性，加強品種突破和市場轉(zhuǎn)化。

3.2 育種和市場關(guān)系

由于通常要完成一個突破性品種，需要5～10年乃至更長的時間，但是新品種研發(fā)主要以爭取科研課題為導(dǎo)向，持續(xù)性和研發(fā)深度往往不夠，導(dǎo)致這些品種跟生產(chǎn)需求不一定很匹配。目前育種研究和市場脫節(jié)仍較為嚴重，當(dāng)前育種、擴繁、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)也存在脫節(jié)問題，省內(nèi)有實力的育繁推一體化的企業(yè)數(shù)量偏少，需要建立以市場和商業(yè)化成果為導(dǎo)向的育種模式。