甜瓜空間誘變育種研究初報

王雙伍，李賽群，劉建雄，何科佳，肖光輝，楊筱玲

（湖南省園藝研究所，湖南 長沙 410125）

湖南省春季多雨寡照，5月底至6月初是梅雨季節(jié)，正值甜瓜的開花期，病害發(fā)生十分嚴(yán)重，如果當(dāng)年霜霉病爆發(fā)嚴(yán)重，往往會造成大幅度的減產(chǎn)甚至絕收的危害。近年來，湖南的春季連續(xù)低溫陰雨天明顯增多，導(dǎo)致病害頻發(fā)、嚴(yán)重減產(chǎn)，極大損害了瓜農(nóng)的積極性。為此，湖南省園藝研究所瓜類研究室以“極早熟、多抗、優(yōu)質(zhì)”為育種目標(biāo)，在甜瓜空間育種上進(jìn)行了新嘗試?？臻g誘變育種也稱為航天育種或太空育種，就是指利用返回式航天器和高空氣球等所能達(dá)到的空間環(huán)境對植物的誘變作用以產(chǎn)生有益變異，在地面選育新種質(zhì)、新材料，培育新品種的育種新技術(shù)。湖南省甜瓜空間誘變育種起步較晚。2005年8月29日，由湖南省園藝研究所委托東方紅宇航技術(shù)有限公司進(jìn)行首次航天搭載試驗，將4個西瓜材料（共400粒）和4個甜瓜材料（共400粒）的種子，經(jīng)第22顆返回式科學(xué)與技術(shù)實驗衛(wèi)星搭載至太空，當(dāng)年9月16日返回地面。2006～2009年，在田間對甜瓜材料進(jìn)行8代篩選、品比，取得了一定的成效，現(xiàn)將試驗情況初報如下。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為第22顆返回式科學(xué)與技術(shù)實驗衛(wèi)星搭載處理后的甜瓜干種子，編號分別為E1、E2、E3和E4，其中E1、E3、E4為薄皮甜瓜純系材料，E2為厚皮甜瓜純系材料。

1.2 試驗內(nèi)容

HT1代的試驗觀察安排在湖南省園藝研究所瓜類示范園進(jìn)行，2006年3月20日播種全部的E1、E2、E3、E4航天搭載種子，試驗條件為大棚種植（30 m×6 m，頂上覆蓋8 m寬無滴膜，四周用40目的防蟲網(wǎng)進(jìn)行嚴(yán)格隔離。目標(biāo)是篩選出具有優(yōu)良變異性狀的單株。HT2代的篩選于2006年秋季在廣西北海濱河新村進(jìn)行，露地種植。2007～2009年，在湖南省園藝研究所瓜類示范園，秋季在廣西北海濱河新村進(jìn)行了6代（HT3～HT8代）篩選試驗，選育育種目標(biāo)單株（系）。其中HT3代和HT5代對上代中選的單株，選20粒種子進(jìn)行苗期接種霜霉病、白粉病、蔓枯病和疫病的篩選。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 HT1代全部播種，HT2～HT8代為將上代中選的單瓜種植1 000株左右，均安排對照E1、E2、E3和E4各10株（對照為未航天搭載的種子），對其全生育期進(jìn)行嚴(yán)格觀察記載、對每一單株采用嚴(yán)格的套袋自交授粉，對果實的各項指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格測定。運(yùn)用單株選擇法進(jìn)行留種供下一階段試驗。

1.3.2 栽培管理 栽培管理為浸種催芽、營養(yǎng)缽育苗、大棚與露地栽培均采用爬地栽培，施足底肥，銀黑地膜覆蓋，行距2.0 m，株距0.7 m，畦中單行種植方式，3蔓整枝，即主蔓4～5葉打尖，選留3條健壯子蔓，子蔓7葉打尖，孫蔓結(jié)瓜。水肥管理同普通大田栽培。

2 結(jié)果與分析

HT1代種子發(fā)芽率100%，共400粒種子定植時為全苗，在E1材料中發(fā)現(xiàn)一株變異株1-E1-0617，在E2材料中發(fā)現(xiàn)一株有益變異株1-E2-0682。HT2代按育種目標(biāo)選擇12個單瓜，共1 200粒種子，對照E1、E2、E3和E4各10株（對照為未航天搭載的種子）在廣西北海，露地種植，結(jié)果當(dāng)年甜瓜霜霉病和疫病等病害發(fā)生嚴(yán)重，僅2-E1-0617-1和2-E2-0682-3兩個株系正常結(jié)果收獲種子。經(jīng)HT3代和HT5代接種試驗后，發(fā)現(xiàn)2-E1-0617-1株系對霜霉病和疫病有較強(qiáng)的抗性，2-E2-0682-3株系對白粉病、蔓枯病、霜霉病和疫病均有較強(qiáng)的抗性。HT4、HT6～HT8代對含糖量、熟性等目標(biāo)性狀進(jìn)行了篩選、品比，得到了該兩個株系的穩(wěn)定的純合材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3。

2.1 空間誘變對種子及后代植株的影響

從表1可以看出，HT1代種子發(fā)芽率與成苗率均為100%，說明空間誘變對種子無損害。1-E1、1-E2、1-E3、1-E4共400株植株中，植株長勢變化不明顯，僅代號1-E1中出現(xiàn)1株較明顯的葉片變厚，植株長勢旺盛，代號1-E2中出現(xiàn)1株植株明顯變?nèi)?、易早衰的現(xiàn)象，但均能正常結(jié)果。所有400株中僅兩株發(fā)生變異，變異率較低。1-E3和1-E4中無明顯變化。全部材料中沒發(fā)現(xiàn)單性花與雄性不育變異。

表1 種子活力及HT1代變異情況

2.2 田間性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)

從表2可以看出，突變材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3的生長勢明顯增強(qiáng)，產(chǎn)量比對照分別增加9.13%和23.27%，增產(chǎn)潛力大。8-E1-0617-1果實發(fā)育天數(shù)為24 d，比對照提早4 d，表現(xiàn)為極早熟。

表2 田間性狀表現(xiàn)

2.3 果實性狀

8-E2-0682-3和8-E1-0617-1的單瓜重和含糖量比相應(yīng)的對照均有較大幅度的提高。其中8-E2-0682-3比E2（對照）單瓜重增加0.2 kg，含糖量提高2.9個百分點；8-E1-0617-1的含糖量較對照增加3.1個百分點，且品質(zhì)更松化香脆，該兩個材料均達(dá)到優(yōu)質(zhì)瓜的標(biāo)準(zhǔn)（表3）。

2.4 抗病性狀

甜瓜的霜霉病、白粉病、蔓枯病和疫病在南方是危害甜瓜的主要病害，經(jīng)過HT3代和HT5代進(jìn)行苗期接種霜霉病、白粉病、蔓枯病和疫病的篩選后，得到的8-E2-0682-3的抗蔓枯病和疫病的能力優(yōu)于比對照，抗白粉病的能力也有所增強(qiáng)；8-E1-0617-1的抗霜霉病和疫病的能力明顯優(yōu)于對照。

表3 果實性狀表現(xiàn)

表4 抗病性表現(xiàn)

3 討論

航天搭載試驗得到了2個豐產(chǎn)、抗病性強(qiáng)、優(yōu)質(zhì)的突變材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3，經(jīng)過8代株選和2代抗性篩選，性狀穩(wěn)定。8-E2-0682-3為厚皮甜瓜類型，在湖南和廣西種植，含糖量可達(dá)到17.2%，極抗蔓枯病、疫病、霜霉病和白粉病，綜合性狀表現(xiàn)突出。以其為親本材料，可望選育出適合于南方多雨地區(qū)露地和保護(hù)地種植高檔厚皮甜瓜新品種，取代目前主栽品種伊麗莎白、西薄羅托等，提升湖南省甜瓜商品的檔次。8-E1-0617-1為薄皮甜瓜類型，表現(xiàn)為極早熟，花后24 d即可采收，子蔓、孫蔓均可結(jié)瓜，座果能力極強(qiáng)，含糖量可14.1%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)瓜的標(biāo)準(zhǔn)。若作為配制極早熟雜交薄皮甜瓜的親本材料，可望選育出優(yōu)良的極早熟、抗病、優(yōu)質(zhì)的薄皮甜瓜品種，用作露地或溫棚專用型極早熟栽培。

該試驗變異率不高，未發(fā)現(xiàn)甜瓜的單性花、雄性不育等的變異，果皮顏色也未見有變異，可能與搭載的群體數(shù)量不大有關(guān)，后續(xù)航天搭架試驗可加大搭載品種種類及群體數(shù)量，或直接用多親雜交后代作為空間誘變材料，以獲得甜瓜的單性花或雄性不育材料，用于甜瓜的雜交制種。

空間誘變育種應(yīng)該與實驗室生物技術(shù)相結(jié)合，以利于及時保存有益的變異材料（如雄性不育）和預(yù)防氣候災(zāi)害帶來的影響。在篩選試驗中，對每株都應(yīng)該仔細(xì)觀察，不錯過任何可能的變異。

空間誘變育種應(yīng)該與常規(guī)雜交育種相結(jié)合，盡早選育出航天品種，服務(wù)農(nóng)業(yè)。目前正以突變材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3為親本材料，配制新的雜交組合48份，進(jìn)行比較試驗，有望選育出系列早熟、優(yōu)質(zhì)、抗病、豐產(chǎn)的航天甜瓜新品種，為甜瓜產(chǎn)業(yè)的品種優(yōu)化、品質(zhì)優(yōu)化和布局優(yōu)化等方面作出貢獻(xiàn)。

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