西瓜倍性育種

1、無籽西瓜育種無籽西瓜育種 一、無籽西瓜的來源一、無籽西瓜的來源1.1.激素?zé)o籽西瓜激素?zé)o籽西瓜 2.2.染色體易位無籽西瓜染色體易位無籽西瓜3.3.三倍體無籽三倍體無籽 1.1.激素處理誘導(dǎo)單性結(jié)實(shí)激素處理誘導(dǎo)單性結(jié)實(shí) 19381938年在美國留學(xué)期間首次年在美國留學(xué)期間首次用萘駢乙烷和萘乙酸混合羊用萘駢乙烷和萘乙酸混合羊毛脂膏涂抹切傷的西瓜柱頭，毛脂膏涂抹切傷的西瓜柱頭，獲得獲得7.12%7.12%的無籽西瓜。的無籽西瓜。寺田甚七寺田甚七用萘乙酸、吲哚用萘乙酸、吲哚乙酸處理雌花柱乙酸處理雌花柱頭也獲得無籽西頭也獲得無籽西瓜。瓜。 后來用赤霉素、后來用赤霉素、2 2，4-4-D D等或混合使用

2、，均獲得無籽西瓜。等或混合使用，均獲得無籽西瓜。 但是雖經(jīng)過幾十年的努力，激素?zé)o籽西瓜至今未能應(yīng)用于生產(chǎn)。但是雖經(jīng)過幾十年的努力，激素?zé)o籽西瓜至今未能應(yīng)用于生產(chǎn)。主要問題主要問題 ： 需每天清晨不間斷地進(jìn)行處理需每天清晨不間斷地進(jìn)行處理 需經(jīng)常摘除同株自由授粉產(chǎn)生的有籽果實(shí)需經(jīng)常摘除同株自由授粉產(chǎn)生的有籽果實(shí) 費(fèi)時(shí)費(fèi)工費(fèi)時(shí)費(fèi)工 坐果率低，果小畸形，白色秕籽坐果率低，果小畸形，白色秕籽多多, ,商品差商品差黃賢昌黃賢昌 X X或或射線照射二倍體西瓜種子，誘發(fā)體細(xì)胞染色體易位射線照射二倍體西瓜種子，誘發(fā)體細(xì)胞染色體易位純和易位系。純和易位系。純合易位系（母本）純合易位系（母本）自交自交 二倍體（父

3、本）二倍體（父本）正常結(jié)籽結(jié)實(shí)正常結(jié)籽結(jié)實(shí)少籽或無籽少籽或無籽依易位染色體對(duì)數(shù)多少依易位染色體對(duì)數(shù)多少播種播種二倍體授粉二倍體授粉2.2.染色體易位無籽西瓜染色體易位無籽西瓜易位雜合體易位雜合體（1，12；2，21）易位雜合體減易位雜合體減數(shù)分裂數(shù)分裂自交自交后代中：后代中：1/4：完全可育的正常個(gè)體（：完全可育的正常個(gè)體（1，1和和2，2）；）；2/4：半不育易位雜合體（：半不育易位雜合體（1，12，2，21）；自交又）；自交又分離出分離出一半可育一半可育一半半不育一半半不育。1/4：完全可育的：完全可育的易位純合體易位純合體（12，12，21，21），相），相當(dāng)于正常個(gè)體。當(dāng)于正常個(gè)體。

4、雌配子 （1，2） （12，21） 雄配子（1，2） （1，1；2，2） （1，12；2，21） （12，21） （1，12；2，21） （12，12；21，21）易位雜合體（易位雜合體（1，12；2，21）自交）自交 一條染色體發(fā)生易位一條染色體發(fā)生易位 就得到半不育，多條染就得到半不育，多條染色體發(fā)生易位？色體發(fā)生易位？純合易位系（母本）純合易位系（母本）自交自交 二倍體（父本）二倍體（父本）正常結(jié)籽結(jié)實(shí)正常結(jié)籽結(jié)實(shí)F1F1代代易位雜合體易位雜合體（種子半不育，高度不育及完全不育（無籽）（種子半不育，高度不育及完全不育（無籽）) )少籽或無籽少籽或無籽依易位染色體對(duì)數(shù)多少依易位染色體對(duì)數(shù)多

5、少播種播種二倍體授粉二倍體授粉2.2.染色體易位無籽西瓜染色體易位無籽西瓜 理論上，通過染色體易位獲得理論上，通過染色體易位獲得100%100%的無籽西瓜的無籽西瓜 ，需，需獲得獲得1111條染色體全部發(fā)生相互易位的易位純合體，難度較條染色體全部發(fā)生相互易位的易位純合體，難度較大。但數(shù)條染色體易位也可達(dá)到三倍體無籽西瓜的效果。大。但數(shù)條染色體易位也可達(dá)到三倍體無籽西瓜的效果。最早，最早，西村和坂口于西村和坂口于19601960年開始研年開始研究。究。我國我國日本日本染色體易位選育無籽西瓜的研究：染色體易位選育無籽西瓜的研究：19651965年年開始研究。開始研究。臺(tái)灣臺(tái)灣 西北農(nóng)大，甘肅農(nóng)大，

6、（王鳴，西北農(nóng)大，甘肅農(nóng)大，（王鳴，馬克奇）（馬克奇）（1978-19911978-1991） 廣東農(nóng)科院：易（廣東農(nóng)科院：易（2 2）、）、3 3號(hào)曾號(hào)曾在生產(chǎn)上少量試種在生產(chǎn)上少量試種. . 均為少籽未能做到無籽西瓜。均為少籽未能做到無籽西瓜。 染色體在植物細(xì)胞中是成組存在的。每一組內(nèi)包括數(shù)目、染色體在植物細(xì)胞中是成組存在的。每一組內(nèi)包括數(shù)目、形狀、結(jié)構(gòu)和功能不同的一套染色體。染色體組用形狀、結(jié)構(gòu)和功能不同的一套染色體。染色體組用X X表示。表示。 一般性細(xì)胞（雌雄配子）含一個(gè)染色體組，它的染色體數(shù)一般性細(xì)胞（雌雄配子）含一個(gè)染色體組，它的染色體數(shù)目用目用n n表示。一般體細(xì)胞是性細(xì)胞的表

7、示。一般體細(xì)胞是性細(xì)胞的2 2倍（用倍（用2 2n n表示，即含兩個(gè)表示，即含兩個(gè)染色體組染色體組2 2n=2xn=2x。 西瓜西瓜2 2n=22n=22。三倍體體細(xì)胞三倍體體細(xì)胞3333條。其性細(xì)胞染色體條。其性細(xì)胞染色體理論上是理論上是33/233/2條，但實(shí)際上條，但實(shí)際上1111、11+111+1、11+211+2至至11+1111+11等等各種不同的類型。各種不同的類型。3.3.三倍體無籽三倍體無籽 無籽西瓜（無籽西瓜（X=11） 二倍體二倍體(2n=2X=22=11) 加倍加倍 同源四倍體同源四倍體二倍體二倍體 (2n=4X=44=11) 同源三倍體西瓜同源三倍體西瓜(無籽無籽)2

8、n=3X=33=11 針對(duì)一組（針對(duì)一組（3條）同源染色體：條）同源染色體： 2/1不均等分離；不均等分離； 1/1“均衡均衡”分離：單價(jià)體被拋棄在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，或被降解。分離：單價(jià)體被拋棄在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，或被降解。 不論何種分離方式不論何種分離方式導(dǎo)致同源三倍體配子染色體組合成分的不平導(dǎo)致同源三倍體配子染色體組合成分的不平衡衡造成同源三倍體的造成同源三倍體的高度不育高度不育。四倍體西瓜四倍體西瓜 -少籽少籽 每個(gè)同源組是由四個(gè)同源染色體組成，由于局部聯(lián)會(huì)，每個(gè)同源組是由四個(gè)同源染色體組成，由于局部聯(lián)會(huì)，也會(huì)發(fā)生不聯(lián)會(huì)和四價(jià)體提早解離等現(xiàn)象也會(huì)發(fā)生不聯(lián)會(huì)和四價(jià)體提早解離等現(xiàn)象 配子內(nèi)染色體數(shù)分配配子內(nèi)

9、染色體數(shù)分配部分不均衡部分不均衡造成造成部分不育部分不育和子代染色體數(shù)的多樣性變化。和子代染色體數(shù)的多樣性變化。中期中期的聯(lián)會(huì)：的聯(lián)會(huì)：、+、+和和+。后期后期的分離：的分離：2/2或或3/1；2/2或或3/1或或2/1；2/2；2/2或或3/1或或2/1或或1/1。 1937年年Blakeslee和和Avery發(fā)現(xiàn)秋水仙發(fā)現(xiàn)秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍后，掀起了用秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍后，掀起了用秋水仙 素素進(jìn)行多倍體育種的高潮。進(jìn)行多倍體育種的高潮。 1939年日本的木原均山下孝介發(fā)表關(guān)年日本的木原均山下孝介發(fā)表關(guān)于獲得于獲得4倍體西瓜的報(bào)道。倍體西瓜的報(bào)道。 1942年：年：“新大和新大和”4

10、倍體。倍體。 1947年：木原均發(fā)表年：木原均發(fā)表“三倍體的無籽三倍體的無籽西瓜之研究西瓜之研究”正式宣告育成無籽西瓜。轟正式宣告育成無籽西瓜。轟動(dòng)生物界和育種界，被認(rèn)為動(dòng)生物界和育種界，被認(rèn)為 是育種史一大是育種史一大創(chuàng)舉。創(chuàng)舉。 至至19501950年日本已育成年日本已育成 四倍體：新大和、旭大和、富研等四倍體：新大和、旭大和、富研等 三倍體：旭都、無籽旭大和、無籽華涼等三倍體：旭都、無籽旭大和、無籽華涼等9 9個(gè)品種。個(gè)品種。 但無籽西瓜品質(zhì)不良，常出現(xiàn)空心果，畸形果等，但無籽西瓜品質(zhì)不良，常出現(xiàn)空心果，畸形果等，產(chǎn)量也不高。采種量低，種子價(jià)格昂貴。產(chǎn)量也不高。采種量低，種子價(jià)格昂貴。

11、發(fā)展很慢。發(fā)展很慢。 1953 1953年低溫多雨，重茬西瓜病害嚴(yán)重，三倍體表現(xiàn)年低溫多雨，重茬西瓜病害嚴(yán)重，三倍體表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐濕性和抗病性，促進(jìn)了發(fā)展。出較強(qiáng)的耐濕性和抗病性，促進(jìn)了發(fā)展。 我國臺(tái)灣我國臺(tái)灣19571957年開始無籽西瓜育種。年開始無籽西瓜育種。 1959 1959年鳳山熱帶園藝所育成年鳳山熱帶園藝所育成9 9個(gè)三倍體無籽西瓜品種。個(gè)三倍體無籽西瓜品種。其中鳳山其中鳳山1 1號(hào)于號(hào)于19611961年進(jìn)入全面生產(chǎn)階段。年進(jìn)入全面生產(chǎn)階段。 目前臺(tái)灣栽培面積已目前臺(tái)灣栽培面積已15001500公頃，主栽品種有鳳山公頃，主栽品種有鳳山1 1號(hào)，號(hào)，農(nóng)友新農(nóng)友新1 1號(hào)，農(nóng)友新奇

12、等。號(hào)，農(nóng)友新奇等。 美、意、印等國也先后開展了此項(xiàng)研究。美、意、印等國也先后開展了此項(xiàng)研究。 以色列獲得四倍體以色列獲得四倍體Alena,80Alena,80年代大量出口歐洲，受到歡年代大量出口歐洲，受到歡迎。開辟了四倍體西瓜直接生產(chǎn)出口的先例。迎。開辟了四倍體西瓜直接生產(chǎn)出口的先例。 但美國、前蘇聯(lián)等因勞力、病害傳播等問題，未發(fā)展起但美國、前蘇聯(lián)等因勞力、病害傳播等問題，未發(fā)展起來，至今視為來，至今視為“珍品珍品”。 我國內(nèi)地從我國內(nèi)地從20世紀(jì)世紀(jì)50年代開始多倍體研究。年代開始多倍體研究。 江蘇農(nóng)科院開展最早。江蘇農(nóng)科院開展最早。1957年首次誘變出第一個(gè)四倍體西年首次誘變出第一個(gè)四倍

13、體西瓜品種。以華東瓜品種。以華東24做父本育成無籽西瓜做父本育成無籽西瓜新秋新秋3號(hào)號(hào) 1963年：中科院鄭州果樹研究所瓜類研究室：四倍體年：中科院鄭州果樹研究所瓜類研究室：四倍體1號(hào)和號(hào)和無籽無籽3號(hào)。號(hào)。 四倍體四倍體1號(hào)在之后廣為應(yīng)用，四倍體號(hào)在之后廣為應(yīng)用，四倍體“元老元老”； 無籽無籽3號(hào)是我國第一個(gè)有生產(chǎn)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的無籽西瓜品號(hào)是我國第一個(gè)有生產(chǎn)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的無籽西瓜品種。種。60年代年代70年代大面積生產(chǎn)出口和內(nèi)銷。年代大面積生產(chǎn)出口和內(nèi)銷。 廣東：農(nóng)育廣東：農(nóng)育1號(hào)四倍體號(hào)四倍體 山東：蜜寶四倍體，蜜寶無籽。山東：蜜寶四倍體，蜜寶無籽。 74年起銷往港澳，年起銷往港澳，7

14、0年代無籽西瓜生產(chǎn)高峰。年代無籽西瓜生產(chǎn)高峰。 但是無籽西瓜存在著但是無籽西瓜存在著“三低三低”的問題：的問題： 采種量低采種量低 15千克千克/公頃公頃 種子發(fā)芽率低種子發(fā)芽率低 30-50% 種芽成苗率低種芽成苗率低 50%左右左右80年代：低潮年代：低潮90年代：三低得以克服。年代：三低得以克服。 采種量：采種量：22.5-37.5千克千克/公頃；公頃； 種子發(fā)芽率：種子發(fā)芽率：70%以上；以上； 種芽成苗率：種芽成苗率：80%左右。左右。 新品種層出不窮。新品種層出不窮。 三、無籽西瓜特點(diǎn)三、無籽西瓜特點(diǎn)1.1.種子發(fā)芽和成苗困難種子發(fā)芽和成苗困難 體積占種子殼內(nèi)腔的體積占種子殼內(nèi)腔的

15、60-70%60-70%?？瞻T?？瞻T。 種仁僅占種子總重量的種仁僅占種子總重量的38-40%38-40%；二倍體占；二倍體占50%50%以上。以上。（1 1）種皮厚，種仁發(fā)育不良。）種皮厚，種仁發(fā)育不良。（2 2）子葉折疊，發(fā)芽率，成苗率低。）子葉折疊，發(fā)芽率，成苗率低。（3 3）發(fā)芽對(duì)溫度濕度要求高。）發(fā)芽對(duì)溫度濕度要求高。（4 4）頂土能力差）頂土能力差直播：發(fā)芽率只有直播：發(fā)芽率只有10%10%以上。以上。 常規(guī)催芽：發(fā)芽率常規(guī)催芽：發(fā)芽率20-30%20-30%。適溫適溫33-3533-35（普通（普通25-25-3030）。濕度不可過大。）。濕度不可過大。2.2.（2 2葉期以前）幼

16、苗生長緩慢。葉期以前）幼苗生長緩慢。3.3.中后期（中后期（5-65-6葉后）生長旺盛，根系發(fā)達(dá)葉后）生長旺盛，根系發(fā)達(dá)4.4.雌雄花高度不育。自交不實(shí)，需用雌雄花高度不育。自交不實(shí)，需用2 2x x的花粉刺激雌花子房的花粉刺激雌花子房5.5.抗病（枯萎抗?。菸?白粉）和抗?jié)裥詮?qiáng)，抗低溫能力白粉）和抗?jié)裥詮?qiáng)，抗低溫能力 差差 側(cè)根分級(jí)側(cè)根分級(jí) 根系深度根系深度 分布分布 最大功能葉（主最大功能葉（主/ /側(cè)）側(cè)） 莖蔓莖蔓 結(jié)果結(jié)果3 3x 5-6x 5-6級(jí)級(jí) 2.5 2.5m m 4.54.5平方米平方米 30/25 30/25 長長 晚晚2 2x 3-4x 3-4級(jí)級(jí) 2.0 2.0m

17、 m 3 3平方米平方米 20/15 20/156.6.果實(shí)發(fā)育期如果遇低溫等不良條件，更易出現(xiàn)皮厚、果實(shí)發(fā)育期如果遇低溫等不良條件，更易出現(xiàn)皮厚、空心、著色、秕子、畸形等空心、著色、秕子、畸形等 在本研究中，西瓜的不同倍性之間均發(fā)現(xiàn)有不同的特異性片段存在，同在本研究中，西瓜的不同倍性之間均發(fā)現(xiàn)有不同的特異性片段存在，同源四倍體和相應(yīng)的二倍體相比，有特異性片段的消失和增加。由此推測，源四倍體和相應(yīng)的二倍體相比，有特異性片段的消失和增加。由此推測，西西瓜二倍體通過秋水仙素誘導(dǎo)成同源四倍體過程中，可能引起基因組瓜二倍體通過秋水仙素誘導(dǎo)成同源四倍體過程中，可能引起基因組DNA的核的核苷酸堿基序列政變

18、苷酸堿基序列政變，形成可與引物雜交的新位點(diǎn)，或是同源四倍體的等位基，形成可與引物雜交的新位點(diǎn)，或是同源四倍體的等位基因發(fā)生了漂移，從而表現(xiàn)出基因組因發(fā)生了漂移，從而表現(xiàn)出基因組DNA多態(tài)性。三倍體西瓜在雙親雜交后的多態(tài)性。三倍體西瓜在雙親雜交后的受精過程中基因發(fā)生了變化或三倍體西瓜染色體排列不規(guī)則所導(dǎo)致的受精過程中基因發(fā)生了變化或三倍體西瓜染色體排列不規(guī)則所導(dǎo)致的DNA序序列上變化。列上變化。四、無籽西瓜栽培要點(diǎn)四、無籽西瓜栽培要點(diǎn) 1.1.破殼催芽破殼催芽2. 改善苗床條件，促進(jìn)成苗改善苗床條件，促進(jìn)成苗3. 配置授粉品種配置授粉品種4.4.適當(dāng)稀植適當(dāng)稀植l提高苗床溫度提高苗床溫度 釀熱釀

19、熱 電熱電熱 溫床溫床 直播直播（稍晚）或用地膜。（稍晚）或用地膜。l 加強(qiáng)管理：頂土能力差，床土松，覆加強(qiáng)管理：頂土能力差，床土松，覆土土0.5cm多次覆土防帶帽，精細(xì)摘帽。多次覆土防帶帽，精細(xì)摘帽。每隔每隔4，5行種行種1行行2倍體作為授粉品種（優(yōu)良品種）。為倍體作為授粉品種（優(yōu)良品種）。為使花期相遇，晚播使花期相遇，晚播5-7天，若人工授粉天，若人工授粉10：1 或或15：1 生長勢旺，分枝多，坐果節(jié)位高，種生長勢旺，分枝多，坐果節(jié)位高，種 植植密度稀些密度稀些500700株株5.5.加強(qiáng)中后期管理加強(qiáng)中后期管理l三蔓整枝三蔓整枝l開花期嚴(yán)格控制肥水，防瘋秧開花期嚴(yán)格控制肥水，防瘋秧l主

20、蔓第主蔓第3 3，4 4雌花留果雌花留果l人工輔助授粉人工輔助授粉l坐穩(wěn)后又要加強(qiáng)肥水管理坐穩(wěn)后又要加強(qiáng)肥水管理l品質(zhì)是關(guān)鍵：有色秕籽多，果形不好，品質(zhì)是關(guān)鍵：有色秕籽多，果形不好，空心，厚皮，白秕籽多，果肉軟綿空心，厚皮，白秕籽多，果肉軟綿 破殼催芽：破殼催芽： （1 1）浸種：浸種時(shí)間縮短。）浸種：浸種時(shí)間縮短。55-60 55-60 消毒消毒10-1510-15分鐘：將至分鐘：將至40 40 左右繼續(xù)浸左右繼續(xù)浸1-1.51-1.5個(gè)小時(shí)。個(gè)小時(shí)。 20-25 20-25 ，4-6 4-6 個(gè)小時(shí)。個(gè)小時(shí)。 （2 2）破殼：未破殼）破殼：未破殼20-30%20-30%，破殼后可提高到，破殼后可提高到80%80%。 干籽破殼：干籽破殼： 濕籽破殼：濕籽破殼： 嘴磕，鉗子或指甲刀。種子嘴磕，鉗子或指甲刀。種子1/3 1/3 開即可。開即可。 （3 3）快速催芽：用布卷或沙床，不必經(jīng)常淋水。）