火參果果實(shí)性狀評(píng)價(jià)與種質(zhì)創(chuàng)制

王吉明，盧蘭迎，韓小旭，尚建立，李 娜，周 丹，馬雙武

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所 鄭州 450009）

火參果（），也稱火星果、非洲蜜瓜、刺角瓜、非洲角瓜、火天桃等，原產(chǎn)于非洲亞撒哈拉地區(qū)，一年生蔓生植物，雌雄同株，果實(shí)以橢圓形居多，果實(shí)發(fā)育期40 d 左右，未成熟果為深綠色，成熟后轉(zhuǎn)為醒目的黃色或橙紅色，果實(shí)表面分布短粗的果刺，外形似海參，十分漂亮，果肉為果凍狀，顏色以淡綠色或翠綠色為主，少數(shù)種質(zhì)為淡黃色，果肉由柔軟的種囊組成，內(nèi)含許多種子，酸甜味，帶有黃瓜、檸檬混合味道。1993 年我國(guó)出現(xiàn)火參果的報(bào)道，2007 年起筆者陸續(xù)將其作為甜瓜種質(zhì)資源引進(jìn)和保存，2010 年后國(guó)內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)種植火參果，由于火參果坐果能力強(qiáng)，每667 m可結(jié)果8000 個(gè)左右，經(jīng)濟(jì)效益較高（以單果計(jì)價(jià)）。因此，近年來(lái)火參果栽培發(fā)展較快，目前在全國(guó)大部分地區(qū)均有種植，以福建、江西等南方省份種植較多，呈現(xiàn)新型瓜果快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。與火參果市場(chǎng)快速發(fā)展現(xiàn)狀相比，火參果種質(zhì)資源評(píng)價(jià)與種質(zhì)創(chuàng)制等方面的研究卻十分滯后。通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，僅有羅馬尼亞的Vinatoru 等選育出8 個(gè)不同類(lèi)型的單系，以及美國(guó)育種家篩選5 份應(yīng)用前景良好材料的論文，關(guān)于種質(zhì)創(chuàng)制與品種選育研究迄今為止未見(jiàn)報(bào)道，栽培上可選擇的品種有限，缺乏專(zhuān)用的優(yōu)質(zhì)品種，難以滿足大眾化的消費(fèi)需求，市場(chǎng)空間較為有限，制約了火參果產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。有鑒于此，筆者在前期收集保存火參果種質(zhì)資源基礎(chǔ)上，對(duì)火參果種質(zhì)資源果實(shí)性狀評(píng)價(jià)進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)，并利用優(yōu)異性狀進(jìn)行了種質(zhì)創(chuàng)制，旨在為火參果新品種選育奠定基礎(chǔ)，以期推動(dòng)我國(guó)火參果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

以收集保存的42 份火參果種質(zhì)資源為研究材料，為2007 年后從美國(guó)引進(jìn)收集的種質(zhì)，在前期初步種植觀察基礎(chǔ)上，按照TY01～TY41 對(duì)材料進(jìn)行田間編號(hào)（其中TY19 分離為T(mén)Y19-1 與TY19-2），按種質(zhì)原產(chǎn)地分別為津巴布韋31 份、南非5 份、贊比亞和布隆迪各1 份，原產(chǎn)地不明4 份；按種質(zhì)類(lèi)型可分為栽培品種28 份、地方品種6 份、野生種質(zhì)6 份，未知種質(zhì)類(lèi)型2 份（表1）。

表1 火參果種質(zhì)資源基本信息表

1.2 方法

種質(zhì)資源果實(shí)性狀評(píng)價(jià)試驗(yàn)于2018 年3—6月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所進(jìn)行，每份種質(zhì)種植3 株，3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列；種質(zhì)創(chuàng)制研究于2015 年3 月至2020 年6 月進(jìn)行。

1.2.1 育苗及栽培管理 每份材料取種子10 粒，用棉布包好，按序號(hào)排列，用橡皮筋捆扎好后浸種12 h，取出后擰掉多余的水分，置于32 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，此時(shí)大部分種子發(fā)芽，播種于5×10 穴的營(yíng)養(yǎng)盤(pán)中，置于苗床上。苗床采用電熱線加熱，設(shè)置溫度白天20 ℃、夜晚15 ℃，并進(jìn)行遮光短日照處理（每天8 h 光照），以促進(jìn)花芽分化，1 個(gè)月后移栽在玻璃溫室內(nèi)。采用單蔓吊蔓密植栽培方式，株距0.3 m、行距1.2 m，伸蔓期摘除多余的側(cè)蔓，留主蔓向上牽引攀爬，待主蔓長(zhǎng)到1.5 m 時(shí)摘頂。

1.2.2 果實(shí)性狀調(diào)查與評(píng)價(jià) 2018 年3 月10 日育苗，4 月8 日移栽于玻璃溫室中，5 月1 日開(kāi)始坐果，6 月15 日果實(shí)逐漸成熟，參照馬雙武等編寫(xiě)的《甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，在果實(shí)發(fā)育期觀測(cè)果實(shí)主要性狀，包括果形、果肉顏色、果肉類(lèi)型、可溶性固形物含量、果肉味道、未成熟果顏色、果面棱、果實(shí)大小、果皮厚度和果面刺共10 個(gè)性狀，進(jìn)行性狀描述和評(píng)價(jià)（表2）。

表2 火參果果實(shí)性狀描述和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 種質(zhì)創(chuàng)制 在種質(zhì)資源果實(shí)性狀評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上篩選優(yōu)異種質(zhì)，以聚合果面無(wú)刺、黃果2 種優(yōu)異性狀為目標(biāo)，采用雜交轉(zhuǎn)育方式創(chuàng)制具有良好栽培價(jià)值或育種利用前景的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)。

2 研究結(jié)果

2.1 火參果種質(zhì)資源主要果實(shí)性狀評(píng)價(jià)

對(duì)包括果實(shí)外觀、品質(zhì)和產(chǎn)量在內(nèi)的主要相關(guān)性狀進(jìn)行了描述和評(píng)價(jià)（表3），具體如下。

表3 火參果種質(zhì)資源的果實(shí)性狀描述和評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.1 果實(shí)外觀性狀 包括果形、果面棱、果面刺、未成熟果實(shí)顏色性狀。（1）果形：不同火參果種質(zhì)資源之間的果實(shí)形狀存在較大差異，從長(zhǎng)形、橢圓形、卵圓形到圓形均有分布（圖1），同一株不同坐果部位的果實(shí)形狀也略有不同，通?？拷康墓麑?shí)較短、較圓，因此選擇中部坐果部位的果實(shí)為調(diào)查對(duì)象。結(jié)果表明，在42 份研究材料中，7 份種質(zhì)的果實(shí)形狀為長(zhǎng)形，分別為T(mén)Y02、TY06、TY08、TY18、TY21、TY28 和TY41，占研究材料總量的16.67%，一般來(lái)說(shuō)長(zhǎng)形種質(zhì)具有大果育種利用潛力，為優(yōu)質(zhì)性狀；另有31 份種質(zhì)的果實(shí)形狀為橢圓形，占研究材料總量的73.81%，卵圓形和圓形種質(zhì)各2 份，均占研究材料總量的4.76%。（2）果面棱：大部分火參果果實(shí)表面縱向分布有3 條棱或4 條棱，相應(yīng)的果實(shí)橫截面呈近三角形或方形（圖2），果面存在棱不僅影響果實(shí)外觀，而且會(huì)降低果實(shí)的可食率，表面無(wú)棱果實(shí)的外觀較為圓潤(rùn)，橫截面呈圓形，可食率較高，為優(yōu)質(zhì)性狀。結(jié)果表明，在42 份研究材料中，有6 份種質(zhì)為無(wú)果棱（圓潤(rùn)），分別為T(mén)Y06、TY12、TY30、TY32、TY37、TY40，占研究材料總量的14.28%；另有27 份種質(zhì)的果面棱為3 棱，占研究材料總量的64.29%，9 份種質(zhì)的果面棱為4 棱，占研究材料總量的21.43%。（3）果面刺：現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道的火參果果實(shí)表面均分布著尖銳的刺，是火參果果實(shí)的主要外觀特征，未見(jiàn)果面無(wú)刺火參果種質(zhì)的報(bào)道。在本研究的42 份種質(zhì)資源中篩選出2 份果面無(wú)刺的特殊種質(zhì)，分別為T(mén)Y11（圖3）和TY18，占研究材料總量的4.76%，顯然果面無(wú)刺性狀方便消費(fèi)者食用，有利于果實(shí)包裝和運(yùn)輸，避免在包裝運(yùn)輸途中因果實(shí)相互扎傷引起腐爛，可作為優(yōu)異性狀加以利用。（4）未成熟果實(shí)顏色：火參果未成熟果實(shí)顏色通常為深綠色，成熟后轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色和橙黃色，在本研究所用的42 份火參果種質(zhì)資源中發(fā)現(xiàn)1 份未成熟果實(shí)顏色為黃色的種質(zhì)（圖4），為T(mén)Y19-2，即從原TY19 中分離出來(lái)的新型種質(zhì)，可能為自然突變材料，其果實(shí)自膨大后到成熟轉(zhuǎn)色前一直為黃綠色，顯著不同于其他種質(zhì)，該性狀有利于提高火參果外觀商品價(jià)值，為優(yōu)異性狀。

圖1 果形性狀

圖2 果面棱性狀

圖3 果面刺性狀

圖4 未成熟果顏色

2.1.2 品質(zhì)性狀（1）可溶性固形物含量：火參果可溶性固形物含量高低與風(fēng)味、口感密切有關(guān)，含量高的果實(shí)酸甜味較濃，口感較好，屬于優(yōu)質(zhì)性狀。在研究的種質(zhì)資源中，可溶性固形物含量高的種質(zhì)為T(mén)Y12 和TY35，占研究材料總量的4.76%；可溶性固形物含量中和含量低的種質(zhì)為33 份和7份，分別占研究材料總量的78.57%和16.67%，與西瓜甜瓜等可溶性固形物含量高的瓜果相比，火參果可溶性固形物含量整體偏低，需要重點(diǎn)改良。（2）果肉顏色：火參果的果肉顏色性狀可分為淡綠色和綠色，是較為穩(wěn)定的性狀，與坐果部位高低關(guān)系不大，但與成熟度有一定關(guān)系，通常過(guò)熟的果肉顏色較深，而成熟度差的果肉顏色較淺，深綠色果肉的果實(shí)更易于被消費(fèi)者接受。果肉顏色調(diào)查結(jié)果表明，在42 份研究材料中，9 份種質(zhì)的果肉為淡綠色，分別 為 TY04、TY07、TY08、TY13、TY14、TY18、TY25、TY29、TY28，占研究材料總量的21.43%，其余種質(zhì)的果肉為綠色，占研究材料總量的78.57%。（3）果肉類(lèi)型：絕大多數(shù)火參果的果肉主要由膠質(zhì)狀的種囊組成，呈果凍狀，即果凍型果肉，在本研究中發(fā)現(xiàn)1 份火參果（TY12）的種囊較薄，果汁含量較多，即果汁型果肉，該種質(zhì)果實(shí)切開(kāi)后很容易擠出果汁直接飲用，具有良好的可食性，為優(yōu)異性狀。（4）果實(shí)味道：大多數(shù)火參果為酸甜味，具有特有的風(fēng)味，但在本研究中發(fā)現(xiàn)1 份火參果種質(zhì)的果實(shí)為苦味（TY33），根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，苦味火參果因?yàn)楹泄项?lèi)的三萜類(lèi)物質(zhì)對(duì)肝臟和腎臟具有毒性而不能食用。因此該份種質(zhì)應(yīng)從育種備選材料中移除，并避免在種植過(guò)程中與其他材料發(fā)生雜交而將苦味控制基因轉(zhuǎn)移到目標(biāo)種質(zhì)中。

2.1.3 產(chǎn)量性狀（1）果實(shí)大小：火參果具有連續(xù)結(jié)果的特性，果實(shí)大小與產(chǎn)量密切相關(guān)。在42 份研究材料中，3 份種質(zhì)的果實(shí)評(píng)價(jià)為大，平均單果質(zhì)量大于220 g，為優(yōu)異性狀，分別為T(mén)Y02、TY06 和TY28，占研究材料總量的7.14%，16 份和18 份種質(zhì)的果實(shí)評(píng)價(jià)為中大和中，分別占研究材料總量的38.09%和42.86%，5 份種質(zhì)的果實(shí)評(píng)價(jià)為小，占研究材料總量的11.91%。（2）果皮厚度：果皮厚度與果肉產(chǎn)量密切相關(guān)，果皮薄的果肉可食率較高，在42份研究材料中，14 份種質(zhì)的果皮厚度小于5.0 mm，評(píng)價(jià)為薄，為優(yōu)質(zhì)性狀，占研究材料總量的33.33%，21 份種質(zhì)的果皮厚度評(píng)價(jià)為中，占研究材料總量的50.00%，7 份種質(zhì)的果皮厚度評(píng)價(jià)為厚，占研究材料總量的16.67%。

2.2 火參果種質(zhì)創(chuàng)制

2015 年以具有果實(shí)無(wú)刺性狀的種質(zhì)TY018、黃果性狀的種質(zhì)TY019-2 為親本進(jìn)行雜交，從雜交后代分離群體（F代）中篩選無(wú)刺黃果性狀后代，再以選擇大果型、可溶性固形物含量高的后代單株為目標(biāo)經(jīng)過(guò)4 代定向自交，于2020 年創(chuàng)制出聚合了無(wú)刺、黃果優(yōu)異性狀的種質(zhì)，取名為火星20（圖5）。

圖5 火參果新種質(zhì)火星20 與對(duì)照果實(shí)比較

2.2.1 基本特性 創(chuàng)制的火參果種質(zhì)火星20 植株長(zhǎng)勢(shì)中等，分枝能力較強(qiáng)，與普通種質(zhì)相比，火星20雌花花冠較大，花冠的種質(zhì)特征較為明顯；果實(shí)為橢圓形，果面無(wú)刺，偶見(jiàn)小的瘤狀突起，雌花開(kāi)放時(shí)子房壁（幼果皮）即表現(xiàn)為淡黃色，并在果實(shí)成熟轉(zhuǎn)色前保持淡黃色，明顯區(qū)別于普通種質(zhì)的果實(shí)，成熟后進(jìn)入果實(shí)轉(zhuǎn)色期，果實(shí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻瘘S色，具有較強(qiáng)的觀賞性，類(lèi)似火星，從而取名火星20。吊蔓栽培條件下平均單果質(zhì)量在230 g 左右，產(chǎn)量高，667 m可結(jié)果8000 個(gè)左右。在抗性方面，火星21高抗根結(jié)線蟲(chóng)病、抗枯萎病，耐重茬栽培能力強(qiáng)，經(jīng)過(guò)在根結(jié)線蟲(chóng)密度較大的重茬地栽培觀察，火星20根系完整性好，根系上發(fā)生的線蟲(chóng)根結(jié)稀少，發(fā)生枯萎或死亡植株的比例很低；不抗白粉病、霜霉病、病毒病等葉面病害；但在生長(zhǎng)良好條件下火星20可以通過(guò)較強(qiáng)的側(cè)枝再生能力減輕白粉病、霜霉病對(duì)植株產(chǎn)生的危害。

2.2.2 品質(zhì)性狀 經(jīng)過(guò)栽培對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)合市場(chǎng)上不同產(chǎn)地的商品果比較，表明火星20 具有較高的可溶性固形物含量，中心平均可溶性固形物含量為8.5%，最高可達(dá)到10.0%，呈現(xiàn)超親性狀，顯著高于普通種質(zhì)的可溶性固形物含量，具有更好的口感；果實(shí)耐貯性強(qiáng)，常溫下放置2 個(gè)月果實(shí)無(wú)明顯的萎縮、失水和品質(zhì)下降現(xiàn)象。

3 結(jié) 論

3.1 火參果果實(shí)性狀評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)42 份火參果種質(zhì)資源的10 個(gè)果實(shí)性狀描述和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，種質(zhì)資源之間的果實(shí)外觀性狀、品質(zhì)性狀和產(chǎn)量性狀均存在較大的差異，結(jié)合火參果生產(chǎn)栽培需求，進(jìn)行了優(yōu)質(zhì)性狀的評(píng)價(jià)，初步篩選出如下優(yōu)異種質(zhì)。（1）長(zhǎng)果形種質(zhì)：為T(mén)Y02、TY06、TY08、TY18、TY21、TY28 和TY41，可作為大果型品種選育的材料。（2）果實(shí)圓潤(rùn)種質(zhì)：為T(mén)Y06、TY12、TY30、TY32、TY37、TY40，合理利用這些材料選育品種可減少果棱對(duì)果實(shí)外觀品質(zhì)的影響。（3）無(wú)刺種質(zhì)：為T(mén)Y11 和TY18，這2 份種質(zhì)的果實(shí)外表光滑無(wú)刺，與其他種質(zhì)的果實(shí)顯著不同，可作為新型品種的選育材料。（4）黃果種質(zhì)：為T(mén)Y19-2，該種質(zhì)的果實(shí)未成熟前為淡黃色，與其他種質(zhì)的果實(shí)顏色明顯不同（深綠色），具有更好的外觀品質(zhì)，可加以育種利用。（5）果汁型種質(zhì)：為T(mén)Y12，該種質(zhì)果汁含量多，切開(kāi)后可很方便擠出一杯天然、翠綠色的酸甜果汁，可直接或調(diào)配后飲用，較其他種質(zhì)的果實(shí)食用更方便，為優(yōu)質(zhì)種質(zhì)。（6）大果型種質(zhì)：為T(mén)Y02、TY06 和TY28，在試驗(yàn)栽培條件下平均單果質(zhì)量均超過(guò)220 g，可作為大果型品種選育的材料。（7）薄果皮種質(zhì)：共計(jì)14 份，平均果皮厚度低于5.0 mm，合理利用薄果種質(zhì)可選育出可食率高的品種?；饏⒐逝佬暂^強(qiáng)、生長(zhǎng)量較大，具有連續(xù)開(kāi)花坐果的特性，與同為甜瓜屬的甜瓜生長(zhǎng)結(jié)果習(xí)性有較大差異，不同的栽培方式（如吊蔓、棚架、籬架等）可能會(huì)對(duì)果實(shí)品質(zhì)、果實(shí)大小、果皮厚度等產(chǎn)生不同的影響，本文采用吊蔓密植方式對(duì)火參果種質(zhì)資源進(jìn)行果實(shí)性狀的初步評(píng)價(jià)，為更精準(zhǔn)評(píng)價(jià)和挖掘優(yōu)異種質(zhì)，有必要在不同氣候條件下采用多種栽培方式進(jìn)行多代評(píng)價(jià)。

3.2 種質(zhì)創(chuàng)制

創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)火參果種質(zhì)有利于選育優(yōu)質(zhì)品種，從而推動(dòng)火參果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前在火參果生產(chǎn)栽培中缺乏專(zhuān)用的優(yōu)良品種，所種植的多為自選自留的品種，存在可溶性固形物含量低、外觀品質(zhì)差等關(guān)鍵問(wèn)題，嚴(yán)重制約了火參果產(chǎn)業(yè)發(fā)展。栽培中的火參果均為深綠（未成熟果）有刺品種，品種類(lèi)型單一，深綠有刺品種在采摘和包裝時(shí)常因?yàn)楣麑?shí)之間磕碰而刺傷果面，既影響果實(shí)外觀也降低貯藏時(shí)間。因此采摘時(shí)須單果分裝，人工投入較大，采摘后的果實(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)為黃色才可銷(xiāo)售，深綠色或未完全轉(zhuǎn)色果實(shí)的觀賞價(jià)值較低，容易給消費(fèi)者一種“生瓜”感覺(jué)，不利于銷(xiāo)售。筆者利用篩選的特異種質(zhì)TY18 與TY19-2 進(jìn)行雜交，通過(guò)后代選擇將2份種質(zhì)的無(wú)刺和黃果性狀聚合一起，完成了火星20的種質(zhì)創(chuàng)制，由于火星20 果實(shí)表面無(wú)刺、光滑，且果實(shí)轉(zhuǎn)色前保持均勻的淡黃色，加之可溶性固形物含量高，口感好，能夠克服上述普通品種的缺點(diǎn)，為一種新的種質(zhì)，具有較高的栽培價(jià)值，又具有良好的育種利用前景。