西瓜種子繁育、加工、貯藏技術(shù)研究概述*

陸世鈞 姚春軍 姚東偉 姚莉英

（1. 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，上海 奉賢 201403；2. 上海市金山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海 金山 201599）

西瓜是世界十大水果之一，也是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，我國(guó)西瓜的栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，西瓜產(chǎn)業(yè)已成為促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民致富的支柱產(chǎn)業(yè)之一。種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心生產(chǎn)資料，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起著基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性作用。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部信息中心統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)西瓜種植面積達(dá)151.79萬(wàn)hm2，按每667 m2用種量50 g、種子售價(jià)2 000元/kg計(jì)算，我國(guó)西瓜年用種量達(dá)1 138 t、種子年產(chǎn)值達(dá)22.77 億元［1］。種子質(zhì)量是發(fā)揮良種生產(chǎn)潛力、保持品種生命力的重要因素。高質(zhì)量種子是農(nóng)業(yè)企業(yè)發(fā)展的命脈，拜耳、先正達(dá)、利馬格蘭、圣尼斯等國(guó)際大型種子公司均建立了雜交種規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)規(guī)范（包括親本繁育、高效良種生產(chǎn)、加工處理和質(zhì)量檢測(cè)等環(huán)節(jié)），以保證良種的高質(zhì)量生產(chǎn)［2］。為提高我國(guó)西瓜種子的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我們特將西瓜種子的繁育、消毒、精選、處理、貯藏等環(huán)節(jié)的技術(shù)研究現(xiàn)狀介紹如下。

1 西瓜種子的繁育技術(shù)

西瓜起源于熱帶非洲沙漠地帶，喜溫暖、光照充足和干燥的氣候條件，適宜在我國(guó)西北地區(qū)種植。新疆的北疆、甘肅的河西走廊、寧夏與內(nèi)蒙古的黃河河套及山西的中部、南部等地區(qū)是我國(guó)西瓜種子主要生產(chǎn)基地。近年來(lái)，隨著我國(guó)人工成本的升高，西瓜制種產(chǎn)區(qū)有向緬甸等東南亞國(guó)家擴(kuò)大的趨勢(shì)。目前我國(guó)西瓜生產(chǎn)用種95%以上由國(guó)內(nèi)科研院所與國(guó)有、集體、個(gè)體種子公司繁育生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)西瓜制種技術(shù)不斷進(jìn)步，形成了系列技術(shù)規(guī)范，保證了高品質(zhì)西瓜種子的生產(chǎn)，部分西瓜種子遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美及亞洲其他國(guó)家和地區(qū)［3］。在長(zhǎng)期的自然馴化及人工選擇過(guò)程中，我國(guó)栽培的西瓜品種已分化成西北生態(tài)型、華北生態(tài)型、華南生態(tài)型及東亞生態(tài)型，各生態(tài)型的西瓜品種宜在本生態(tài)型區(qū)域繁育，以利于保持其種性。

1.1 西北地區(qū)的西瓜種子繁育

西瓜人工雜交授粉技術(shù)比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)以河西地區(qū)二倍體西瓜制種為例，將西瓜的雜交制種技術(shù)要點(diǎn)介紹如下。（1）自交系原種生產(chǎn)：定期進(jìn)行人工自交提純自交系，注意去雜、去劣。（2）嚴(yán)格隔離：與其他西瓜品種的制種田或生產(chǎn)田空間隔離500 m 以上。（3）加強(qiáng)栽培管理：南北向起壟，畦面覆蓋地膜，4 月中旬～5 月初干籽直播，父本較母本提前7～10 d 播種，母本早熟品種播種株距16～18 cm、晚熟品種播種株距22～23 cm。（4）雜交授粉：每天下午選第2 d能開(kāi)放的母本雌花套袋隔離，次日6：30前采集當(dāng)天能開(kāi)放的父本雄花授粉，授粉時(shí)間以6：30～11：00為佳。（5）采收：制種瓜一般在授粉后45 d開(kāi)始成熟，挑選符合品種特性的果實(shí)，將瓜瓤連同種子掏出并倒入塑料容器，在陰涼環(huán)境下自然發(fā)酵8～48 h，最后將種子漂洗干凈并晾干［4］。

1.2 南方地區(qū)的西瓜種子繁育

我國(guó)江浙滬皖地區(qū)栽培的西瓜品種較耐低溫、弱光、潮濕，但因該地區(qū)春季多陰雨，特別是春播西瓜的開(kāi)花授粉期常常遇連續(xù)低溫和陰雨天氣，導(dǎo)致花粉活力低、坐果不良，同時(shí)西瓜種子發(fā)育和果實(shí)成熟期恰逢梅雨季節(jié)，容易造成種子發(fā)育不完全、千粒質(zhì)量小、產(chǎn)量低。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)江浙滬皖地區(qū)栽培的西瓜種子主要來(lái)自北繁基地，但長(zhǎng)期連續(xù)的異地繁種容易導(dǎo)致品種種性退化。宋榮浩等［5］提出了保持西瓜種性的繁育方法，其關(guān)鍵技術(shù)如下。（1）在江浙滬皖地區(qū)繁育西瓜新品種的親本原原種：春季在大棚內(nèi)種植西瓜父母本，人工自交留種。（2）在西北地區(qū)隔代繁育西瓜新品種的親本原種：5月10日左右，大田露地直播父母本，人工自交繁育親本。（3）在西北地區(qū)規(guī)?；s交制種：采用“露地隔離+人工雜交授粉”繁育。

1.3 特色西瓜種子的繁育方式

近年來(lái)，特色西瓜品種逐漸受到市場(chǎng)歡迎。如金山小皇冠西瓜是上海市金山區(qū)的特色農(nóng)產(chǎn)品，具有皮薄、多汁、甜而不膩等特點(diǎn)，在上海地區(qū)多年制種后，品種育成者總結(jié)了系列制種技術(shù)，主要包括以下幾點(diǎn)。（1）保護(hù)地栽培。采用鋼管大棚或毛竹簡(jiǎn)易大棚種植父母本。（2）嫁接栽培。母本利用南瓜或葫蘆作砧木進(jìn)行嫁接，以緩解連作障礙；嫁接栽培可在同一地塊連續(xù)制種10年以上。（3）立架栽培。六蔓整枝，母本定植株距150 cm，每667 m2栽120 株。（4）促進(jìn)坐果。部分節(jié)位同時(shí)出現(xiàn)2 朵或3 朵雌花可同時(shí)授粉，一節(jié)雙瓜成功幾率較高［6］。

2 西瓜種子的消毒技術(shù)

瓜類(lèi)果斑病是一種世界性病害，20世紀(jì)90年代起該病在我國(guó)的新疆、內(nèi)蒙古、吉林、福建、海南和湖南等地被相繼報(bào)道，對(duì)我國(guó)西瓜制種業(yè)和種植業(yè)造成嚴(yán)重危害。果斑病病菌傳播方式多樣，但主要以種子調(diào)運(yùn)方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，因此種子消毒已成為西瓜種子生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

2.1 藥劑浸種處理

藥劑浸種處理就是將西瓜種子放入酸性溶液浸泡一段時(shí)間，然后將其撈出洗凈后烘干，防止殘留在種子表面的藥劑抑制種子發(fā)芽。藥劑浸種方法操作簡(jiǎn)便，但需要專(zhuān)門(mén)的沖洗及干燥設(shè)備，處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致種皮顏色變淺，影響種子發(fā)芽。馬雅敏等［7］研究表明，西瓜種子用4%鹽酸浸泡20 min 或用2%甲醛浸泡30 min，消毒殺菌效果均為100%，且未顯著影響西瓜種子的發(fā)芽活力。吳萍等［8］用硫酸銅溶液浸泡西瓜種子，可有效殺滅種子攜帶的果斑病病菌。何毅等［9］研究表明，用2%春雷霉素400倍液浸泡西瓜種子，可以預(yù)防西瓜嫁接苗細(xì)菌性果斑病發(fā)生。

2.2 干熱處理

干熱滅菌是目前農(nóng)業(yè)上應(yīng)用于種子生產(chǎn)加工的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，科研機(jī)構(gòu)和種子企業(yè)常應(yīng)用該方法對(duì)西瓜種質(zhì)材料和高端種子進(jìn)行消毒滅菌。唐炎英等［10］研究表明，西瓜種子在70 ℃條件下處理72 h，滅菌率高于90%，且不影響種子活力，處理后的種子含水量在2%左右，有利于長(zhǎng)期貯藏。

2.3 其他消毒方法

陸世鈞［6］介紹了出口日本瓜類(lèi)種子的消毒方法，其主要操作流程如下。將種子裝入透氣的編織袋，將編織袋層層疊放在大型塑料收納筐內(nèi)，筐上放置陶瓷托盤(pán)，托盤(pán)內(nèi)倒入二硫化碳液體后密封熏蒸12 h，接著將種子倒入紗網(wǎng)袋后放進(jìn)裝有0.1%過(guò)氧乙酸消毒液的塑料箱浸泡15 min，然后取出種子用自來(lái)水漂洗4～6 min 后脫水，最后烘干至安全含水量（7%）以下。該方法可以殺死種子內(nèi)部活的蟲(chóng)體和種子表面殘留的細(xì)菌性果斑病病菌，從而使種子質(zhì)量符合出口要求。

3 西瓜種子的精選加工技術(shù)

種子加工是提高種子品質(zhì)的重要手段，是種子商品化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視種子加工業(yè)，加工技術(shù)開(kāi)發(fā)起步早，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高。

3.1 種子篩選和加工技術(shù)

20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)西瓜種子生產(chǎn)屬于農(nóng)戶自產(chǎn)自銷(xiāo)的生產(chǎn)模式，種子加工采用手工揀選，風(fēng)車(chē)、露地干燥等原始方式；20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)開(kāi)始規(guī)模化生產(chǎn)西瓜種子；2000年以后，在種子產(chǎn)業(yè)化工程的推動(dòng)下，各地相繼引進(jìn)了世界先進(jìn)的種子加工設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)的種子機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)廠商也研制出各種加工機(jī)械，其中風(fēng)篩選、比重選為西瓜種子生產(chǎn)常用的加工設(shè)備，能基本上滿足西瓜種子精選加工需要。多數(shù)西瓜品種的種皮顏色與種子質(zhì)量相關(guān)，顏色深黑的種子質(zhì)量較高，因此也可以利用色選機(jī)精選西瓜種子［11］。常規(guī)機(jī)械無(wú)法鑒別大小、比重與正常種子接近的畸形、開(kāi)裂的種子，目前國(guó)內(nèi)還主要通過(guò)人工挑選。

3.2 單粒種子的精細(xì)加工技術(shù)

近年來(lái)，荷蘭SeQso B.V.公司開(kāi)發(fā)出新型種子篩選設(shè)備Ixeed Visual Sorter。它利用種子成像分析法，通過(guò)分析每粒種子的外形特征來(lái)去除畸形、機(jī)械損傷的西瓜種子，可代替人工挑選。低活力及無(wú)生命力的種子很難利用傳統(tǒng)加工設(shè)備進(jìn)行篩選。Rosaria Grasso 等［12］發(fā)現(xiàn)，西瓜種子生活力與延遲發(fā)光顯著相關(guān)，因此，利用生物光子分析技術(shù)檢測(cè)單粒西瓜種子的延遲發(fā)光現(xiàn)象可判斷種子活性；Lohumi 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，利用傅里葉變換近紅外光譜技術(shù)，可快速準(zhǔn)確鑒別西瓜種子有無(wú)生命力；Hyungjin Bae 等［14］采用高光譜成像技術(shù)結(jié)合PLS-DA方法，建立了西瓜種子生活力預(yù)測(cè)模型，判別準(zhǔn)確率在84%以上。以上技術(shù)有望成為西瓜種子精細(xì)加工的有效方法。

4 西瓜種子的處理技術(shù)

育苗是西瓜生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。目前西瓜工廠化育苗的規(guī)模越來(lái)越大，設(shè)施內(nèi)高密度栽培及其高溫高濕環(huán)境為苗期病原菌的繁殖和病害大規(guī)模發(fā)生提供了有利條件。同時(shí)，工廠化育苗要求種子出苗快且整齊。種子處理技術(shù)可提高西瓜種子品質(zhì)和秧苗抗病性。

4.1 種子包衣

種子包衣即在種子表面包上一層薄薄的、厚度均勻且透水透氣但對(duì)植物無(wú)毒的成膜劑，該項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于種子處理。西瓜種子包衣劑主要為2.5%咯菌腈。宋順華等［15］研究發(fā)現(xiàn)，用2.5%咯菌腈懸浮種衣劑作種子包衣，對(duì)西瓜立枯病的防效達(dá)73%。用72%霜霉威鹽酸鹽水劑浸種，可防治西瓜猝倒病。目前防治西瓜枯萎病尚無(wú)特別有效的包衣劑。

4.2 物理方法處理

利用物理方法殺滅種子上攜帶的病菌具有環(huán)保、病菌不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色及有機(jī)生產(chǎn)要求。溫湯浸種是生產(chǎn)上常用的種子處理方法，操作簡(jiǎn)便；輻照處理的速度快，是一種很有應(yīng)用前景的處理方法。李雨潤(rùn)等［16］發(fā)現(xiàn)，5 s的低劑量CO2激光照射可以提高西瓜種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率；李玉明等［17］研究發(fā)現(xiàn)，200 Gy和400 Gy的60Coγ射線對(duì)西瓜等種子出苗有促進(jìn)作用；姚東偉等［18］利用電子簾加速器輻照西瓜種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電壓100 keV、劑量25 kGy的電子束輻照處理可以促進(jìn)西瓜種子萌發(fā)。

4.3 種子引發(fā)

引發(fā)是一種能改善種子萌發(fā)特性的處理技術(shù)。大部分三倍體西瓜種子存在不同程度的萌發(fā)障礙，引發(fā)處理可以促進(jìn)其萌發(fā)。鄭曉鷹等［19］研究發(fā)現(xiàn)，固體基質(zhì)引發(fā)技術(shù)可以克服三倍體西瓜種子萌發(fā)障礙，西瓜種子發(fā)芽率可提高40%；黃如葵［20］研究發(fā)現(xiàn)，水引發(fā)顯著改善了三倍體西瓜種子的發(fā)芽性能、庫(kù)藏性能及抗衰老能力；傅琴波等［21］研究發(fā)現(xiàn)，珍珠巖引發(fā)提高了無(wú)籽西瓜陳種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

5 西瓜種子的貯藏技術(shù)

二倍體西瓜種子與其他瓜類(lèi)種子相似，種皮堅(jiān)固，較耐貯藏。據(jù)Ewartde 的分類(lèi)法，西瓜種子屬于長(zhǎng)命種子（15年以上）。根據(jù)用途，西瓜種子的貯藏方式可分為以下幾種。

5.1 密封保存

金屬罐、聚乙烯鋁箔復(fù)合袋、聚乙烯袋是零售西瓜種子主要包裝方式。其中，金屬罐強(qiáng)度高，透濕率為0，屬于密閉容器，要求西瓜種子含水量小于6.5%；聚乙烯鋁箔復(fù)合袋強(qiáng)度適當(dāng)，透濕率極低，是西瓜種子主要包裝方式，要求西瓜種子含水量在8%以下，室溫下種子可以存放2～3年；聚乙烯袋價(jià)格便宜、應(yīng)用廣泛，但不能完全防濕，南方地區(qū)在室溫條件下用其儲(chǔ)存種子，往往經(jīng)過(guò)一個(gè)夏天種子發(fā)芽率就顯著下降［22］。

5.2 干燥密封保存

干燥密封保存是指常溫條件下在密封容器中加干燥劑（生石灰、硅膠、沸石分子篩等）保存種子的方法，要求種子含水量在5%以下，也被稱(chēng)為超干貯藏，常用于保存西瓜種質(zhì)材料及少量雜交種。超干貯藏在常溫下也能顯著延長(zhǎng)種子的貯藏期，節(jié)省制冷設(shè)施設(shè)備建造費(fèi)用和運(yùn)行能耗，是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的西瓜種子貯藏方法。另外，定期更換干燥劑還可延長(zhǎng)種子貯藏期。胡偉民等［23］采用硅膠干燥方式貯藏西瓜種子7年，發(fā)現(xiàn)種子含水量在3.7%時(shí)，貯藏后的種子生活力和活力最高；何序晨等［24］采用硅膠干燥的方法對(duì)西瓜種子進(jìn)行超干貯藏，發(fā)現(xiàn)西瓜種子含水量在1.65%～4.12%時(shí)，經(jīng)20～23年密封貯藏后種子仍保持較高發(fā)芽率。以上說(shuō)明二倍體西瓜種子采用超干貯藏方法可以長(zhǎng)期保持種子的生活力。

5.3 低溫密封保存

低溫密封保存是西瓜種質(zhì)資源保存的主要方法，即將種子干燥至含水量4%～6%后利用鋁盒或鋁箔密封包裝或真空密封，貯藏溫度在0～10 ℃時(shí)，西瓜種子可保存10 年以上，貯藏溫度在-18 ℃左右時(shí)，可以保存50年以上。

5.4 超低溫保存

超低溫保存一般以液態(tài)氮為冷源，在-80 ℃以下保存種質(zhì)資源。在超低溫條件下，細(xì)胞代謝基本停止，大大減少或停止了與代謝有關(guān)的劣變，從而為“無(wú)限期”保存創(chuàng)造了條件。胡晉等［25］（1996）采用鋁箔復(fù)合袋密封不同含水量（3.19%～11.65%）的西瓜種子并對(duì)其進(jìn)行液氮保存35 d 后，種子用39 ℃溫水解凍后仍能保持其活力，且4種含水量種子液氮貯存效果無(wú)顯著差異，說(shuō)明西瓜種子適宜超低溫保存。