西瓜倍性育种

无籽西瓜育种一、无籽西瓜的来源1.激素无籽西瓜2.染色体易位无籽西瓜3.三倍体无籽1.激素处理诱导单性结实1938年在美国留学期间首次用萘骈乙烷和萘乙酸混合羊毛脂膏涂抹切伤的西瓜柱头，获得7.12%的无籽西瓜。寺田甚七用萘乙酸、吲哚乙酸处理雌花柱头也获得无籽西瓜。后来用赤霉素、2，4-D等或混合使用，均获得无籽西瓜。但是虽经过几十年的努力，激素无籽西瓜至今未能应用于生产。主要问题：需每天清晨不间断地进行处理需经常摘除同株自由授粉产生的有籽果实费时费工坐果率低，果小畸形，白色秕籽多,商品差黄贤昌X或γ射线照射二倍体西瓜种子，诱发体细胞染色体易位→纯和易位系。纯合易位系（母本）自交×二倍体（父本）正常结籽结实少籽或无籽依易位染色体对数多少播种二倍体授粉2.染色体易位无籽西瓜2.染色体易位无籽西瓜易位杂合体（1，12；2，21）易位杂合体减数分裂自交后代中：1/4：完全可育的正常个体（1，1和2，2）；2/4：半不育易位杂合体（1，12，2，21）；自交又分离出一半可育一半半不育。1/4：完全可育的易位纯合体（12，12，21，21），相当于正常个体。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）易位杂合体（1，12；2，21）自交一条染色体发生易位就得到半不育，多条染色体发生易位？？纯合易位系（母本）自交×二倍体（父本）正常结籽结实F1代易位杂合体（种子半不育，高度不育及完全不育（无籽）)少籽或无籽依易位染色体对数多少播种二倍体授粉2.染色体易位无籽西瓜2.染色体易位无籽西瓜理论上，通过染色体易位获得100%的无籽西瓜，需获得11条染色体全部发生相互易位的易位纯合体，难度较大。但数条染色体易位也可达到三倍体无籽西瓜的效果。最早，西村和坂口于1960年开始研究。我国日本染色体易位选育无籽西瓜的研究：1965年开始研究。台湾西北农大，甘肃农大，（王鸣，马克奇）（1978-1991）广东农科院：易（2）、3号曾在生产上少量试种.均为少籽未能做到无籽西瓜。染色体在植物细胞中是成组存在的。每一组内包括数目、形状、结构和功能不同的一套染色体。染色体组用X表示。一般性细胞（雌雄配子）含一个染色体组，它的染色体数目用n表示。一般体细胞是性细胞的2倍（用2n表示，即含两个染色体组2n=2x。西瓜2n=22。三倍体体细胞33条。其性细胞染色体理论上是33/2条，但实际上11、11+1、11+2至11+11等各种不同的类型。3.三倍体无籽无籽西瓜（X=11）二倍体(2n=2X=22=11Ⅱ)↓加倍同源四倍体×二倍体(2n=4X=44=11Ⅳ)↓同源三倍体西瓜(无籽)2n=3X=33=11Ⅲ针对一组（3条）同源染色体：2/1不均等分离；1/1“均衡”分离：单价体被抛弃在细胞质内，或被降解。不论何种分离方式导致同源三倍体配子染色体组合成分的不平衡造成同源三倍体的高度不育。理论上，只有含11和11+11的雌雄配子结合才是可育的。这种几率是很小的。所以不能结籽，是不育的。四倍体西瓜-----少籽每个同源组是由四个同源染色体组成，由于局部联会，也会发生不联会和四价体提早解离等现象配子内染色体数分配部分不均衡造成部分不育和子代染色体数的多样性变化。中期Ⅰ的联会：Ⅳ、Ⅲ+Ⅰ、Ⅱ+Ⅱ和Ⅱ+Ⅰ+Ⅰ。后期Ⅰ的分离：2/2或3/1；2/2或3/1或2/1；2/2；2/2或3/1或2/1或1/1。1937年Blakeslee和Avery发现秋水仙素诱导染色体加倍后，掀起了用秋水仙素进行多倍体育种的高潮。1939年日本的木原均山下孝介发表关于获得4倍体西瓜的报道。1942年：“新大和”4倍体。1947年：木原均发表“三倍体的无籽西瓜之研究”正式宣告育成无籽西瓜。轰动生物界和育种界，被认为是育种史一大创举。二、三倍体无籽西瓜的发展至1950年日本已育成四倍体：新大和、旭大和、富研等三倍体：旭都、无籽旭大和、无籽华凉等9个品种。但无籽西瓜品质不良，常出现空心果，畸形果等，产量也不高。采种量低，种子价格昂贵。发展很慢。1953年低温多雨，重茬西瓜病害严重，三倍体表现出较强的耐湿性和抗病性，促进了发展。我国台湾1957年开始无籽西瓜育种。1959年凤山热带园艺所育成9个三倍体无籽西瓜品种。其中凤山1号于1961年进入全面生产阶段。目前台湾栽培面积已1500公顷，主栽品种有凤山1号，农友新1号，农友新奇等。美、意、印等国也先后开展了此项研究。以色列获得四倍体Alena,80年代大量出口欧洲，受到欢迎。开辟了四倍体西瓜直接生产出口的先例。但美国、前苏联等因劳力、病害传播等问题，未发展起来，至今视为“珍品”。我国内地从20世纪50年代开始多倍体研究。江苏农科院开展最早。1957年首次诱变出第一个四倍体西瓜品种。以华东24做父本育成无籽西瓜——新秋3号1963年：中科院郑州果树研究所瓜类研究室：四倍体1号和无籽3号。四倍体1号在之后广为应用，四倍体“元老”；无籽3号是我国第一个有生产价值和经济效益的无籽西瓜品种。60年代→70年代大面积生产出口和内销。广东：农育1号四倍体山东：蜜宝四倍体，蜜宝无籽。74年起销往港澳，70年代无籽西瓜生产高峰。但是无籽西瓜存在着“三低”的问题：采种量低15千克/公顷种子发芽率低30-50%种芽成苗率低50%左右80年代：低潮90年代：三低得以克服。采种量：22.5-37.5千克/公顷；种子发芽率：70%以上；种芽成苗率：80%左右。新品种层出不穷。三、无籽西瓜特点1.种子发芽和成苗困难体积占种子壳内腔的60-70%。空瘪。种仁仅占种子总重量的38-40%；二倍体占50%以上。（1）种皮厚，种仁发育不良。（2）子叶折叠，发芽率，成苗率低。（3）发芽对温度湿度要求高。（4）顶土能力差直播：发芽率只有10%以上。常规催芽：发芽率20-30%。适温33-35℃（普通25-30℃）。湿度不可过大。2.（2叶期以前）幼苗生长缓慢。3.中后期（5-6叶后）生长旺盛，根系发达4.雌雄花高度不育。自交不实，需用2x的花粉刺激雌花子房5.抗病（枯萎白粉）和抗湿性强，抗低温能力差侧根分级根系深度分布最大功能叶（主/侧）茎蔓结果3x5-6级2.5m4.5平方米30/25长晚2x3-4级2.0m3平方米20/156.果实发育期如果遇低温等不良条件，更易出现皮厚、空心、着色、秕子、畸形等在本研究中，西瓜的不同倍性之间均发现有不同的特异性片段存在，同源四倍体和相应的二倍体相比，有特异性片段的消失和增加。由此推测，西瓜二倍体通过秋水仙素诱导成同源四倍体过程中，可能引起基因组DNA的核苷酸碱基序列政变，形成可与引物杂交的新位点，或是同源四倍体的等位基因发生了漂移，从而表现出基因组DNA多态性。三倍体西瓜在双亲杂交后的受精过程中基因发生了变化或三倍体西瓜染色体排列不规则所导致的DNA序列上变化。四、无籽西瓜栽培要点1.破壳催芽2.改善苗床条件，促进成苗3.配置授粉品种4.适当稀植提高苗床温度酿热电热温床直播（稍晚）或用地膜。加强管理：顶土能力差，床土松，覆土0.5cm多次覆土防带帽，精细摘帽。每隔4，5行种1行2倍体作为授粉品种（优良品种）。为使花期相遇，晚播5-7天，若人工授粉10：1或15：1生长势旺，分枝多，坐果节位高，种植密度稀些500－700株5.加强中后期管理三蔓整枝开花期严格控制肥水，防疯秧主蔓第3，4雌花留果人工辅助授粉坐稳后又要加强肥水管理品质是关键：有色秕籽多，果形不好，空心，厚皮，白秕籽多，果肉软绵破壳催芽：（1）浸种：浸种时间缩短。①55-60℃消毒10-15分钟：将至40℃左右继续浸1-1.5个小时。②20-25℃，4-6个小时。（2）破壳：未破壳20-30%，破壳后可提高到80%。干籽破壳：湿籽破壳：嘴磕，钳子或指甲刀。种子1/3开即可。（3）快速催芽：用布卷或沙床，不必经常淋水。①33-35℃30-36小时结束②高温萌动，适温催芽。40-42℃数小时，萌动后，33-35℃催芽。二次结果技术可能性方式1.二次结果2.割蔓再生西瓜一株-40多个雌花，可连续结果，保护地早熟栽培，收获早，收获后还有很长一段时间适宜生长。第一茬瓜收获后，只要秧蔓正常，生长势旺而不衰，就可利用已长成的瓜秧，令其二次结果。德州地区农科所试验，在头茬瓜坐果部位以上保留2-3条侧二茬每亩2000kg，效益较好。1.二次结果技术要点（1）二次果选留时期：主蔓不摘心，在第一瓜定个后（收前10天左右到15天）坐住。（2）部位：二次果对部位要求不严，可以第一瓜后主蔓上留，也可以从侧蔓上留，只要果形正常，坐果牢固即可。（3）管理①头茬瓜要精细管理，如合理肥水，整枝打杈，及时防治病虫害以保证蔓旺盛生长，延长功能叶寿命。②头茬瓜收获前5天，可每亩追磷酸二铵15-25kg，并灌水，促进二茬瓜生长。③二茬瓜多处于高温高湿环境中，及时防治病虫害。④为防止头茬瓜发育消耗养分过多导致植株早衰，自第一瓜膨大期开始要定期叶面施肥，每7天一次，0.3-0.5%磷酸二氢钾水溶液。⑤头茬瓜采后，及时清除田间杂草和病果，植蔓干叶等，保持田间通风透气。2.割蔓再生：利用再生蔓生产二茬。头茬收后，割去老蔓，利用西瓜基部的潜伏芽萌发出新蔓结瓜。两种方式①第一茬瓜全部收获后，主侧蔓均在基部约10cm处剪掉，保留3-5个潜伏芽，3-5天即可萌发出新蔓。②对已结过瓜的衰老植株，将主蔓从健壮侧蔓的上部剪除，留下健壮的侧蔓继续生长结瓜。