浅谈西瓜育种成就和展望

浅谈西瓜育种成就和展望

  1、主要育种成就
  1.1 抗病育种
  西瓜病害的种类较多,主要有枯萎病、炭疽病、蔓枯病、病毒病等。以枯萎病和炭疽病发生最为广泛,危害最为严重,是世界各国西瓜生产的主要限制因素。因此,这里重点阐述西瓜抗枯萎病和炭疽病的育种成就。
  1.1.1 抗枯萎病育种成就
  西瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌西瓜专化型引起的,发生于世界范围内所有西瓜产区及西瓜生长的各个时期。20世纪初,美国由于枯萎病的危害使西瓜生产大幅度下降,不景气的现象长达16年之久,以色列、日本等的西瓜枯萎病也在全国范围内普遍发生,且日趋严重,成为西瓜的首要病害。美国科学家W.A.Orton第一个把对枯萎病的抗性作为育种目标设计了育种计划,1991年他引进了“coqueror”,这是通过杂交选育出来的第一个抗枯萎病品种,抗源是不能食用的枸橼西瓜,虽然“coqueror”可以食用,但品质差,没有普遍栽培。很多育种学家和植物病理学家花了大理时间和精力来选育能抵御在西瓜产区各种条件下流行的枯萎病危害的西瓜品种,至今尚未达到目的,但已取得很大进展,培育出了Calhoun Gray,Summit,Smokylee等抗病品种,并已研究测定了抗病性遗传涉及到的几个因子。Crall经多年研究指出“西瓜抗枯萎病是由多对基因控制的,并且大多是隐性基因,所以抗病育种进程相对缓慢……”。
  我国的西瓜抗病育种起步较晚,1986年成立了全国西瓜抗病育种协作组,西北农业大学等单位先后开展了抗枯萎病育种工作。经过多年研究,已研究出西瓜枯萎病苗期人工鉴定技术,并培育出了一些抗病品种。肖光辉等采用生物技术方法将瓠瓜DNA导入西瓜,以期获得抗枯萎病材料,已经取得了可喜成就。
  1.1.2 抗炭疽病育种成就
  炭疽病也是一种世界性的病害,对西瓜的危害仅次于枯萎病,在高温多雨的南方更为严重。由属于半真菌亚门真菌的瓜类炭疽菌侵染所致,通过空气传播蔓延,既危害植株又然害果实。抗炭疽病材料首先是在非洲的一些甜瓜上找到的,南非老乌姆塔利教会的牧师Rush F.Wagener送了5个西瓜品种给D.V.Layton,其中两个品种虽不能食用,但都抗炭疽病,3个可食用品系与美国品种杂交,F1是抗病的。经测定抗病对感病为显性,并且只有一对基因控制抗病性。现已证明引起炭疽病的病原物有几个不同的小种。起源于非洲的西瓜的抗病材料对其中一些小种没有抗性,幸运的是这些新小种尚未蔓延,这使育种学家和植物病理学家们有时间去寻找抗源,选育能取代那些对小种感病的品种。
  1.2 无籽西瓜育种成就
  人们为了实现西瓜无籽的愿望,曾作过多年不懈的努力。直到40年代日本三倍体无籽西瓜的育成,为世界上西瓜生产开拓了新的领域,此后,美国、苏联等许多国家也相继研究和生产。我国对三倍体无籽西瓜的研究始于1957年。30年多年来,先后育成了不同果型、不同皮色和瓤色的品种,成为世界上第一个无籽西瓜生产和出口基地。但三倍体西瓜在生产上普遍存在着“三低”(即采种量、种子发芽率和成苗率低)“两高”(即种子成本高,栽培技术要求高)问题。从经济可行性看,美国以至于世界上大多数西瓜生产者都没有考虑种植三倍体西瓜。现在日本的科学家(Keita Sugiyama)研究了一种新的培育无籽西瓜的方法,通过使用微量的X射线照射二倍体西瓜的花粉,诱发非同源染色体间片段的相互易位,得到无籽西瓜。这种新的技术不仅克服了三倍体无籽西瓜的所有缺点,还能提高西瓜的甜度,将有着广阔的应用前景。
  1.3 品质育种成就
  1.3.1 外观品质
  外观品质主要包括果形、皮色、大小及果实整齐度等,传统西瓜品种的果实都相当大,生产者也都看好果型大的瓜,部分原因是因为市场上的许多西瓜都是饭店和自助食堂切成块出售。此外,以前西瓜是大批量运输、收获,装载大批量的果实所花的时间较少。现在随着家庭小型化及冰箱使用的普及,消费者已不欢迎果型太大的西瓜,小型优质的“袖珍西瓜”受到青睐。近年来,日本、我国台湾和香港等地的市场出现了特小型(1.5~2.0kg)的“迷你”(mini)型西瓜,便于冰箱贮放(所谓“冰箱型西瓜”)。Yeager 从日本和原苏联引进早熟的小果西瓜,他用这些材料育成了White mountain和Hampshire Midget,这两个品种只需要65天就可获得重2~4磅的成熟西瓜。最近又选育出了“Petite Sweet”(5~10磅),其他小果品种正在选育之中。
  西瓜果皮颜色常见的有黑色、绿色、黄色、花条带等,过去果皮颜色和颜色图案在实际中不太重要,但近些年来,为适应不同消费地区市场的喜好和需求,选育不同皮色的西瓜品种也开始列为西瓜育种目标之一。当前黄皮西瓜育种已成为我国西瓜育种的热门话题,台湾农友公司选育的黄皮“宝冠”新品种在1992年全美国园艺新品种大赛中获得金奖。我国新疆农科院园艺所、北京蔬菜研究中心、中国农科院郑州果树所、兰州市瓜类研究所、兰州农科院园艺所等均先后育成了一批黄皮西瓜新品种应用于生产。
  1.3.2 营养品质
  对西瓜而言最重要的营养化学成分是含糖量及其分布(中心糖和边糖的梯度)。美国、日本、韩国及我国台湾省均将折光糖不低于11.5%~12.0%作为西瓜育种的品质目标。在含糖量相同的条件下,糖的组成及其比例对甜味的口感也有一定的影响,其中最甜的糖是果糖,其次是蔗糖,再次是葡萄糖。其混合物的甜度用甜度指标表示,甜度指标可按下式计算Y=1.32X1+1.00X2+0.69X3。为改善西瓜品质,提高含糖量和糖分指数,许多蔬菜专家都进行了多年的研究,研究出一些栽培措施可以改善西瓜品质,如在西瓜果实膨大期增施一定量的双氰胺和钾肥可降低果肉中的硝酸盐的含量。还有有机肥和无机肥料配合施用较单施化肥能改善西瓜品质的报道。但利用育种手段改善西瓜品质的报道还很少。随着分子标记,分子克隆和转基因技术的不断发展和完善,转基因技术将成为改善西、甜瓜品质的一个重要方法。
  1.3.3 果肉的颜色、质地及种子的色泽、大小
  对于红肉品种而言,肉色越深越受消费者欢迎。因为人们习惯于以肉色深浅来判断果实的成熟度。近年来,人们对黄肉品种发生了兴趣,细腻爽口,带有清新的风味。目前我国已成功培育出了一些黄肉品种西瓜,如黄肉景龙宝等。
  种子也涉及到西瓜的品质,种子的数量是可以遗传的,消费者当然不喜欢瓜中有很多种子,但种子商不喜欢瓜中只有少数种子。所以我们在制定育种目标时一定要以不同的用途为依据。种子的颜色有白色、棕褐色、黑色、褐色等。人们对白色籽有一种相当强的偏见,一般认为与西瓜的未成熟相关。黑籽似乎衬托了红色的瓜瓤,把瓜切开后,这两种组合具有很大的吸引力。但当前的问题是当其他重要性状很整齐足以定名发放时,育种者却难以使种子性状整齐一致,这也是今后育种学家亟待解决的问题。
  2、西瓜育种的现实目标及展望
  2.1 品质育种
  目前西瓜生产从数量上看,已经满足或接近满足市场的基本需求,下一步的育种主要目标是提高西瓜的品质,要想培育出能够打入国际市场的西瓜品种,必须是无籽的,但还没有比较完善的生产无籽西瓜的方法,今后需借助于生物技术基因工程等手段进一步研究无籽西瓜的生产。
  瓜瓤颜色正在被越来越多的人重视,深红色比浅红色更受人欢迎,令人惊奇的是,近年来引进的黄瓤品种很受欢迎,所以这个目标看来具有灵活性。
  反映西瓜甜度的可溶性固形物在西瓜育种中仍是被强调的重要指标,今后品种的各溶性固形物含量应有明显的提高。瓜瓤质地和坚实度也是衡量品质的重要因素,但它们没有明确的定义,虽然观察表明这个性状是可遗传的,但还没有有关的遗传信息,需要更加深入地研究。
  西瓜的成熟度与其果肉色泽,品质及贮藏力有密切关系,适时采收十分重要,但对于西瓜成熟度的判断迄今仍多凭经验,缺乏准确性。因此选育外观表征与成熟度相关的西瓜品种,无论对生产者和消费者均有现实意义,也是今后的一个重要育种目标。
  2.2 早熟性
  西瓜达到成熟所需的时间是一个重要的可遗传性状。由于首批收获 的西瓜价格通常比后期收获的价格高得多,所以对商品生产者来说早熟是一个重要因子。但一般来说,早熟品种多为小型瓜。早期公开发放的品种的资料表明,早熟品种的果实从坐果到成熟只需26天,晚熟品种需45天。今后应对早熟性的遗传规律进一步研究。
  2.3 开发矮生西瓜
  为适应机械化采收和满足家庭园栽培的需求,育种学家需把矮生性与早熟、优质、高产和其他理想性状相结合起来,开发矮生西瓜品种也将是21世纪的主要育种目标。
  2.4 抗病性
  把“高抗”镰刀菌枯萎病的基因导入到新品种中去是很重要的,因为抗这种土传病害的特性在实际中没有其他方法可以替代。虽然炭疽病和茎部腐烂病可用杀菌剂防治,但很昂贵,且与安全食品的要求相违背。由于病原物有可能产生新的小种,所以西瓜育种者应该不断寻找新的抗源。
  2.5 F1杂种的选育
  最近几年来所有蔬菜作物都普遍推广F1杂种,西瓜也不例外,蔬菜中最惊人的F1杂种之一是无籽三倍体西瓜。不培的是生产无籽三倍体西瓜种子的成本相当高,加上种子发芽困难,使得商品生产者不愿种植这种优质西瓜。今后育种工作者的目标是克服这些缺点来完善三倍体无籽西瓜。
  许多试验表明西瓜自交不会导致生活力和生产力的衰退,而会使许多性状整齐一致。但说明F1杂种西瓜在产量上具优势达到什么程度的资料却很缺乏。在确定育种目标,选育自交系,准备选育商品杂种之前必须研究清楚这个问题。(《长江蔬菜》2001、8 孔庆国 于喜艳)

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