1.中國西瓜產業在世界上的地位
據聯合國糧農組織統計,西瓜在世界十大水果中排名第五。我國西瓜栽培面積和總產量均居世界第壹,占世界的1/2。因此,中國可以被稱為世界上最大的西瓜國家。
中國西瓜的年產量超過3500萬噸。西瓜和甜瓜占我國夏季上市水果總量的70%以上,年產值6543.8+05億元。然而,中國在科技和對外貿易方面並不是第壹西瓜大國,中國西瓜的單位面積產量遠低於日本等栽培技術先進的國家。在對外貿易方面,1998年世界西瓜進口量為156萬噸(占全球總產量4896萬噸的6.4%),而中國西瓜出口量僅為4.7萬噸,占世界西瓜出口貿易的3.0%和發展中國家西瓜出口貿易的6.9%。
可見,我國西瓜總產量雖居世界第壹,但在世界貿易中出口量很小,基本屬於自產自用,外貿出口仍有很大潛力。
2.現代西瓜育種的目標
史密斯對植物育種提出了最準確、最全面、最深刻的定義:“史密斯(1996)將植物育種定義為根據植物的經濟用途改變其遺傳模式的藝術和科學。“西瓜作為壹種水果,在制定育種目標時不僅要考慮其科學性方面,同時也不能忽視其藝術性方面,即內在品質和外在美感都需要兼顧。此外,是它的經濟用途,這包括產量、抗性、成熟度等方面。臺灣省著名西瓜育種家余宗雄先生將現代西瓜育種的目標概括為壹個英文單詞“PERFECT”,該單詞每個字母的含義如下:
p:高產(高產)
卓越的品質
r:對疾病、害蟲和壓力環境的抗性。
f:西瓜種子少,瓜肉厚(西瓜種子少,瓜肉厚)。
e:早熟
c:皮色鮮嫩誘人(皮和果肉都很漂亮誘人)
t:瘦& amp堅韌的果皮便於運輸(薄而堅韌的果皮便於儲存和運輸)
在這裏,作者補充了現代西瓜育種提出的壹些特殊育種目標。
(其他特殊養殖對象)如下:
(1)植物習性:灌木型、緊湊型、矮型(植物類型:灌木型、緊湊型、矮型)
(2)果皮和果肉的顏色:例如黃色果皮和黃色果肉(果皮和果肉的顏色,例如黃色果皮和黃色果肉等。)
(3)水果大小:迷妳型為冰盒,適合小家庭(“迷妳”西瓜的水果形狀適合冰箱儲存和小家庭)。
(4)種子:少籽、無籽、“番茄籽”、有籽西瓜(種子:少籽西瓜、無籽西瓜、“番茄籽”、有籽甜瓜)。
(5)標記性狀:“瓜葉”、黃葉、油光等。(標記字符,如“瓜葉”、黃葉、光滑蓬松等。)
(6)雄性不育系選育(雄性不育系的選育)
(7)用於漂流的砧木育種(砧木品種育種)
3.中國西瓜育種進展
3.1在中國過去的半個世紀裏,西瓜品種至少更新了四次,100%的西瓜種子進行了“第壹代雜交”和改良。
從中華人民共和國成立初期到20世紀60年代,中國的西瓜生產由當地農民主導。如核桃紋、黑油皮、毛巾條、花貉虎、鈴鐺瓜、喇嘛瓜、三白、賓瓜等。20世紀70年代,從國外引進優良品種,主要來自日本、美國等國家,如新大河和徐大河系統。甜心寶貝,朱比利,查爾斯頓灰色和深紅甜蜜。20世紀70年代末,中國開始了自己的西瓜育種工作,初期主要以常規育種為主。主要親本材料有地方品種、日本品種和美國品種。到20世紀80年代,雜種優勢的研究和利用已成為我國西瓜育種的重點。培育了許多不同類型和不同成熟期的雜交西瓜新品種,海外品種逐漸被推出中國大陸。基本實現了我國主要西瓜品種的國產化、壹代雜交和良種化。這是壹個巨大的進步和成就,但也帶來了壹些負面結果。隨著傳統的地方品種退出生產,許多古老而珍貴的農場品種丟失了。即使是有幸保存在科研和教學單位的農家品種,也因多代繁殖而遭受“基因漂移”,從而失去了固有特性,導致西瓜種質多樣性發生壹定損失。這是壹個值得吸取的教訓。
3.2育成壹批高產、優質、抗病或性狀特殊的優良西瓜新品種,創造了顯著的社會效益和經濟效益。其中壹些已達到世界先進水平。代表性的主要品種如下:
3.2.1常規品種:中育系列品種、早花、興城紅、鄭州3號、蘇蜜1等。
3.2.2雜交壹代品種:
早熟品種:鄭雜系列品種、京欣1號和“京欣1號”,早佳、金蘭、艾葉1號和艾葉系列品種。
中晚熟品種:新城壹代、豐收2號、紅優2號、浙蜜1、米香、蜜桂、祁宏、邊雜等。、以及從臺灣省引進的新宏保和社中冠龍、新寶1號等新宏保類型、西農8號及各種“西農8號類型”、鄭杭系列、京杭系列等。
3.2.3無籽西瓜品種:
黑蜜2號、蜜蜜1、無核3號、康正無核系列、桂無核系列、雪峰無核系列、洞庭無核系列、金蜜無核系列、鄧氏美蓉無核、小紅無核、臺農優新1無核、蜜黃無核、包惠無核等。
3.2.4“迷妳型”禮品瓜和特色西瓜:
中國臺灣省農友種苗公司率先選育出紅菱、靈修、管鮑、小蘭、金蘭、新金蘭、黑美人、新小豐等壹批西瓜優良品種。近年來,大陸還培育了壹批不同特色的“迷妳”禮品西瓜,如洪小玉、黃小瑜、金夫、洪小帥、黃小帥、肖紅玲、肖金玲、李秀和愛也利等系列袖珍西瓜。
4.我國西瓜育種技術和應用基礎理論研究的主要進展。
4.1種質資源的收集、保存、鑒定和研究
由中國農業科學院鄭州果樹研究所牽頭,與國家相關教學科研單位合作開展西瓜種質資源收集、保存、鑒定和研究。共收集西瓜種質資源1100余份。經過整理鑒定,795份西瓜種質資源被送往國家品種資源庫,為西瓜育種和遺傳理論的進壹步研究奠定了可靠的物質基礎。
王浩波、王明等人(2002)在分析美國自1870至2001育成的235個西瓜品種的育種方法和系譜的基礎上,總結了美國西瓜育種100多年的發展歷程,計算了雜交育成的91品種的直系親本和祖先親本的核遺傳貢獻值,並對核心直系親本和核心親本進行了評價。
4.2采用常規育種與現代育種技術相結合的育種策略。
4.2.1利用輻射誘變育種等現代育種技術,創新抗病育種鑒定方法,育成高產、優質、高抗、耐重茬、適應性廣的名優品種“西農8號”。成為全國推廣面積最大的中熟西瓜主導品種,獲國家科技進步二等獎。
4.2.2化學誘變與常規育種技術相結合,打破了早熟、優質和裂果之間的不利聯系,選育出早熟、優質、耐貯運的優良品種“艾葉1”。
4.2.3染色體工程(染色體易位)少籽西瓜育種:原廣東省農業科學院經濟研究所(小太郎、吳金義等。)、原西北農業大學和甘肅農業大學甜瓜研究室(王明、馬克奇等。)相繼進行了這方面的研究並取得了壹些進展。
4.2.4航天育種和等離子體誘變育種也已初具規模。
4.3抗病育種
中國西瓜抗病育種始於20世紀80年代中期。1986成立全國西瓜抗病育種協作組,開展以尖孢鐮刀菌為主要對象的抗病育種,先後選育出多個高抗尖孢鐮刀菌新品種,其中西農8號表現最為突出,在全國抗病聯合鑒定試驗中排名第壹,在生產實踐中也表現出高抗性和抗重茬性。中國農業科學院鄭州果樹研究所(原西北農業大學)、北京市農林科學院蔬菜研究中心等單位開展了病原調查和人工接種鑒定技術研究。在病害類型方面,除了枯萎病外,關於西瓜炭疽病和西瓜病毒病的研究也逐漸開始。例如,原西北農業大學西瓜甜瓜實驗室先後開展了西瓜枯萎病和西瓜炭疽病人工接種最佳技術規程研究,首次提出西瓜炭疽病離體葉片人工接種技術和“AD(平均直徑)評價法”取代傳統的“DI(病情指數)評價法”。利用鐮刀菌酸篩選西瓜外植體抗枯萎病突變體。此外,在理論和機理方面,原西北農業大學還研究了西瓜枯萎病和西瓜炭疽病的生理小種分化、復合抗病性的篩選程序和抗病性的生理生化機制,並取得了相應的成果。
4.4西瓜雄性不育的研究
我國對西瓜雄性不育的研究始於20世紀70年代。新疆石河子蔬菜研究所通過γ射線輻照獲得雄性不育突變體,然後在1983沈陽農業科學研究所培育出G17AB雄性不育兩用系(AB系),該系由壹對隱性基因控制,只有50%為不育株。迄今為止,上述雄性不育系尚未用於西瓜雜交種的制種。為了解決這壹問題,西北A&F大學開展了創建隱性核不育雙雜交保持系的研究,並取得了良好的進展。
4.5生物技術在西瓜育種中的應用
4.5.1分子標記在西瓜育種中的應用
徐勇(1998),國家蔬菜工程技術研究中心等。通過分子標記獲得了與西瓜抗寒材料PI482322的連鎖標記OPG12/1950,其遺傳距離為6.98cm .此外,在國內首次獲得了西瓜抗枯萎病生理小種抗病基因的RADD標記和SCAR標記,成功建立了壹套西瓜抗病育種的分子標記輔助選擇技術體系,並在抗病轉育F3代中得到了很好的應用。
郭軍、徐勇(2001)等人還利用RAPD技術研究了國內外32個主要西瓜品種及其骨幹親本與野生型的遺傳關系,從分子水平上證明了西瓜是壹種遺傳基礎狹窄的作物,並從分子水平上分析了西瓜的傳統分類和地理生態型分類。
原西北農業大學和國家蔬菜工程技術中心先後開展了利用RAPD技術快速鑒定西瓜雜交種遺傳純度的研究。DNA指紋研究的進壹步完善不僅為西瓜雜交種純度鑒定開辟了快速高效的新途徑,也為解決新品種侵犯知識產權的法律訴訟提供了科學依據。
4.5.2轉基因在西瓜育種中的應用
20世紀90年代初,中國農業科學院鄭州果樹研究所引進了西瓜花葉病毒II型外殼蛋白基因,並獲得了再生植株。山西黃河種業的黃學森已成功地將西瓜花葉病毒II外殼蛋白基因和西瓜花葉病毒外殼蛋白基因導入西瓜,並獲得了二價基因苗(2000年在全國無籽西瓜協作組會議上交流)。肖光輝等人將葫蘆DNA導入西瓜材料,篩選出5個抗西瓜枯萎病的優良組合。王國平等19通過西瓜生殖細胞原位轉化技術,成功將1.1kb抗尖孢鐮刀菌幾丁質酶基因轉入西瓜,篩選出7份穩定抗尖孢鐮刀菌的西瓜新種質材料。宋道君等人(2001)通過離子束處理將外源基因引入西瓜。研究結果表明,供體DNA和受體DNA在現代發生了雜交,其中SOD的表達量比對照高1倍,雜交親和率為21%。西北農業大學的馬國斌和王明完成了雙抗體(抗菌和抗蟲)植物表達載體的構建。將胰蛋白酶抑制因子(TI)基因、抗菌肽B和抗菌肽D基因導入根癌農桿菌LBA 4404菌株,通過葉盤培養獲得西瓜抗Kan植株。此外,中國科學院等離子體研究所王浩波等(2001)通過子房註射法將南瓜總DNA導入西瓜,通過病圃田間篩選和第六代自純化獲得了5份穩定的西瓜抗病種質材料,顯著提高了西瓜對枯萎病的田間抗性,3個品系達到HR水平。
4.5.3組織培養技術在西瓜育種中的應用
西北農業大學的馬國斌和王明(2000)研究了離體西瓜莖尖的四倍體誘導。建議采用W2培養基,用1%秋水仙堿處理莖尖24 ~ 48。方超等人(1996)通過組織培養產生的克隆已經改變了它們的抗病性,這為篩選抗病突變體提供了基礎。
張興平(1996)在總結前人研究的基礎上,結合自己的研究實踐,制定了用兩年時間通過離體培養培育優良四倍體商品西瓜的方案。即從下胚軸的頂生葉上切下授粉後20-25天的未成熟種子作為外植體,接種到MS+10μmol/LBA+0.05秋水仙堿培養基中1周,然後轉移到MS+10μmol/LBA新鮮培養基中5周,即可出現不定芽。然後,將不定芽轉移到MS+5μmol/LBA生長培養基上擴增再生芽,然後直接轉移到MS+5μmol/LBA生根培養基上誘導生根,或者將再生芽直接嫁接到西瓜砧木上,最後移植到溫室中,這樣就可以從葉片和花朵的形狀上識別四倍體。
利用組織培養生產三倍體無籽西瓜幼苗以解決三倍體無籽西瓜的“三低”問題是中國西瓜科學家(中國科學院植物研究所、北京林業研究所等)的早期課題。).在技術上取得成功後,由於生產成本等問題,它並沒有在生產實踐中得到廣泛應用。近年來,由於轉基因育種的興起,西瓜離體培養和再生體系的建立再次引起了業內人士的關註。中國科學院等離子體研究所王浩波等人(2001)對此進行了研究,認為添加BA、等生長素的改良MS培養基是西瓜愈傷組織誘導的最適宜培養基。3是誘導不定芽的最佳培養基。首次報道了離子束等物理因子處理愈傷組織可以刺激和促進不定芽的分化。
中國西瓜育種的優勢和劣勢是什麽?
5.1優勢
如上所述,在過去的30年裏,中國西瓜育種取得了長足的進步和顯著的成就。新品種數量世界領先,部分品種品質達到國際先進水平;中國在育種技術和應用基礎理論研究方面也做出了寶貴貢獻,發表了許多對國內外同行具有參考價值的著作;集體編撰的大型著作《中國西瓜與甜瓜》出版,全球唯壹的西瓜與甜瓜專業科技刊物《中國西瓜與甜瓜》創刊出版。中國還擁有世界上最大的西瓜和甜瓜科技團隊。全國縣級以上從事西瓜甜瓜科技工作的單位近100個,科技人員近500人,數量遠超任何國家,培養了壹批具有碩士、博士學位的青年高科技人才,為我國西瓜甜瓜的可持續發展奠定了堅實基礎。這些都是我們的優勢。
5.2差距和存在的問題
5.2.1種質資源的收集和研究
我國西瓜種質資源數量與國外存在較大差距。美國和前蘇聯擁有4000多份西瓜種質材料,而中國只有1 000份。中國特別缺乏具有各種抗性的野生種質資源。在種質資源研究中,對骨幹親本材料和核心種質缺乏深入系統的研究分析,使我們在選擇種子親本時缺乏預見性,影響了育種效率的提高。如今,“種子戰”和“基因戰”在全球愈演愈烈。“誰擁有種質,誰就擁有未來”的觀點引起了世界的廣泛關註。我們必須大力加強種質資源的收集、研究、利用和創新,以免落後於世界潮流。
5.2.2基礎研究和理論研究
我國對西瓜遺傳育種的研究大多屬於生物學、形態學、生理學、生物化學等傳統領域。分子水平的研究仍處於起步階段,西瓜主要病害生理小種分化的研究有待進壹步拓寬和深化。特別是西瓜病毒病的品系分化、來源鑒定、篩選和抗病毒育種等方面亟待研究。此外,在主要經濟性狀的遺傳機理、分子標記、分子克隆和基因轉移等領域,也需要開展大力研究。至於西瓜分子標記基因圖譜的建立,中國有研究基礎,應該努力走在世界前列。
5.2.3新品種的知識產權沒有得到充分保護。
盡管中國先後頒布了《專利法》和《植物新品種權保護法》等法律法規,但有法不依、執法不嚴的現象仍然存在。許多新品種剛剛引進。父母被盜不久,盜版“新品種”接踵而至。它們的性質與被盜品種相似,名稱相似,給品種原育種者和育種單位造成了巨大損失,導致種業市場無序競爭,嚴重挫傷了精心選種者的積極性,影響了我國西瓜新品種育種事業的可持續發展。如果不及時制止這種侵權行為,後果將不堪設想。中國已加入世貿組織和UPOV(世界植物新品種保護聯盟),它有保護新品種知識產權的國際義務。只有遵守國際遊戲規則,中國西瓜育種事業才能健康發展。這是目前西瓜育種領域亟待解決的問題。
5.2.4與國際市場接軌,適應入世後的新形勢?
中國加入WTO為中國西瓜進入國際市場提供了有利條件,但我們的育種目標基本上是針對國內需求的。未來應加強對世界不同地區和國家西瓜品種的要求,制定專門針對特定國際市場(如獨聯體國家)的育種目標,以選擇“出口型”西瓜品種,使中國這個“世界第壹西瓜大國”真正走向世界,努力成為“世界第壹西瓜大國”。