黄瓜育种_黄瓜育种进展

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黄瓜育种研究进展

黄瓜(Cucumis sativus L)，别名“胡瓜”、“王瓜”、“刺瓜”，为葫芦科甜瓜属中一年生攀缘性草本植物。其果实脆嫩清香，味甘可口，营养价值丰富，富含维生素 A、维生素 C及其它对人体有益的矿物质，黄瓜中特有的丙二醇具有减肥的功效。

黄瓜是世界性的重要蔬菜作物之一，在全球蔬菜供应中具有举足轻重的地位。我我国是黄瓜的生产大国，其栽培面积约占全国蔬菜总面积的10%，2012年我国黄瓜产量约 78亿t，居世界第一位。黄瓜作为我国主要的设施蔬菜，对蔬菜周年供应起着无法替代的作用，已成为农村致富及农民增收的重要产业。

我国黄瓜品种的选育工作始于20世纪 50 年代末，提高黄瓜的产量、改善品质、增强对病虫害和非生物逆境的抗性，是目前黄瓜遗传育种中的发展方向。

黄瓜的育种方法： 1 常规育种

常规杂交育种基本上是染色体的重新组合，这种技术一般并不引起染色体发生变异，更难以涉及到基因突变。该方法可对多个基因控制的多个性状进行综合改良，变异范围广，在作物品种的创新上占据举足轻重的地位。但由于这种育种途径主要是通过普通黄瓜基因间的交换重组育成新品种，因而也存在不足之处。诱变育种

诱变育种就是利用各种物理和化学因素诱导生物体发生遗传变异，并对其后代进行研究、筛选和鉴定的一门现代生物学技术，可在较短时间内获得有利用价值的突变体。

2.1物理诱变

目前常用的物理诱变剂主要包括X射线、α射线、β射线、γ射线、中子、质子以及紫外线等，目前应用最多的是γ射线。王玉怀[1]等利用9万伦琴的60Co-γ照射‘长春密刺’干种子，发现 1 株黄色子叶的突变幼苗，研究表明黄色子叶为核遗传的隐形性状，受核内一对等位基因控制，该性状可作为苗期标记鉴别 F1杂种。李加旺[2]等利用 23.22C/kg·S60Co-γ射线辐射处理具有某些优良特性的黄瓜自交系种子，并在其变异后代群体中，筛选出两个综合性状优良的单株。经3代系选，从中分选出一个主要性状均能稳定遗传的株系 M-8。用其亲本与另一自交系配制出适于日光温室栽培的耐低温、弱光杂交一代组合黄瓜新品系。该品系在早熟、丰产、抗病性及商品性等几方面具有明显优势。余纪柱等利用卫星搭载黄瓜自交系材料，获得特小型黄瓜自交系。该自交系瓜长 8cm左右，雌花节率达99.5%，表现稳定，可直接用于培育小型黄瓜新品种。朱艳英[3]等利用卫星搭载处理过的黄瓜，其后

代中获得了雌花多、抗霜霉病和枯萎病、果肉爽口、汁多且丰产的突变体。

2.2化学诱变

化学诱变则是利用化学诱变剂处理植物材料。化学诱变剂种类很多，主要分为3类。2.2.1 核酸碱基类合物

由于这类化合物的基本结

构与DNA碱基极为相似，因此在DNA复制时常被错误地作为碱基添加到DNA 分子中，从而使碱基错配，导致点突变。代表试剂有：马来酰肼、咖啡碱、5-溴尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤、2-氨基嘌呤等。

2.2.2 DNA抑制合成剂

包括部分抗生素类和生物碱。常用作诱变剂的抗生素类包括链霉黑素、丝裂霉素 C、平阳霉素、重氮丝氨酸等。可以作为诱变剂的生物碱主要有秋水仙碱、石蒜碱、高级酚类等。

2.2.3 DNA分子修饰 主要有烷化剂类，这些化合物诱变作用主要是自身带有一个或多个活跃的烷基，能够置换DNA分子中特定的 H 原子，对生物遗传物质起烷化作用，导致遗传编码错误，从而造成变异。

李晓丽[4]等用不同温度、不同浓度的秋水仙素溶液以干种子浸泡法进行黄瓜的四倍体诱导。结果表明： 用 0.35%的秋水仙素溶液在28℃下处理黄瓜干种子 48h可得到四倍体。

3抗病育种

3.1霜霉病抗病遗传与育种 曹清河等[5]将普通栽培黄瓜和黄瓜杂交，合成了人工异源双二倍体新种，并以此为桥梁种与普通黄瓜回交、自交，选育出黄瓜抗霜霉病异源易位系ＣＴ-01。曹清河[6]对该异源易位系进行了进一步的研究，以高代抗霜霉病异源易位系ＣＴ-01Ｒ和感病突变系ＣＴ-01Ｓ为抗感对照，在抗病材料中获得了与抗霜霉病的相关基因序列ｃｐｃ-1。吕淑珍等[7]研究认为：霜霉病抗性至少由3对基因控制，且感病性具有部分显性。其广义遗传力为62.33%，狭义遗传力为47.74%，属于遗传力较高的性状，且容易稳定。

3.2 白粉病抗病遗传与育种

毛爱军等[8]对美国黄瓜抗病自交系ＷＩＳ2757、津研2号自交系及其后代进行了分析，确定了这2个自交系的白粉病抗性都是由3对基因联合作用。张桂华等[9]标记了与黄瓜白粉病抗性相关基因连锁的ＡＦＬＰ标记，连锁距离为5.56ｃＭ。张素勤等[10]通过对3个白粉病抗感杂交组合后代的分析结果表明：3个组合的最适遗传模型皆是两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型(Ｅ-1-0模型)，组合Ⅰ的主基因遗传率为64.26%～95.47%，两对主基因感病相对抗病为部分显性，两对主基因的加性效应及第二主基因的显性效应较大，两对主基因的加性×显性互作效应也较大。组合Ⅱ和组合Ⅲ两对主基因的遗传

率分别为95.35%和96.04%，两对主基因的加性效应、显性效应和显性度较为相近。

3.3 枯萎病抗病遗传与育种

张海霞等[11]以黄瓜亲本ＷＩＳ2757(抗枯萎病)和亲本津研2号(感枯萎病)及其Ｆ2分离群体为试材，运用ＲＡＰＤ技术并结合ＢＳＡ(混合群体分组分析)法筛选到1个与黄瓜抗枯萎病基因连锁的分子标记，该标记连锁距离为14ｃＭ，ＤＮＡ标记条带约为300ｂｐ，并定名为Ｓ49-300。刘殿林等[12]利用10份黄瓜自交系配制9份杂交一代，抗病性研究结果表明：黄瓜枯萎病抗病性为简单的数量性状遗传，抗性由显性基因控制，抗病对感病为完全或部分显性；杂交后代的抗病性介于双亲抗病性均值与强抗病性亲本之间，抗病性表现出中亲优势或超亲优势。抗逆性育种 4.1 耐低温弱光育种

陈青君等[13]以选择低温弱光抗性水平不同的16个品种为研究对象,对其在低温弱光逆境下的光合代谢、相关生理生化指标和形态指标进行了测定,建立了实用性强的早期黄瓜低温弱光耐受性鉴定方法和体系。闫世江等[14]以4个不同耐低温的自交系为材料,按Ｇｒｉｆｆｉｎｇ方法Ⅱ配制完全双列杂交组合,对亲本和Ｆ1进行低温处理,调查黄瓜的耐寒指数、叶面积、株高、节数、茎粗、干物质重等性状,经方差分析和逐步回归分析,结果表明:黄瓜耐寒指数与株高、节数、茎粗、干物质重等形态学性状关系密切。上述5个性状的遗传符合加性-显性模型。遗传相关分析表明,耐寒指数与这4个性状均呈显著正相关关系,通径分析表明,干物质重是对黄瓜耐寒指数影响最重要的性状,其他性状的影响则较小。

4.2 耐热育种

于拴仓等[15]认为:黄瓜耐热性表现出数量遗传的特点,符合加性-显性模型,以加性效应为主,显性效应不显著;广义遗传力和狭义遗传力均较高。配合力分析表明:群体一般配合力方差与特殊配合力方差之比较高,则群体的广义遗传力和狭义遗传力也较高,控制杂交组合耐热性的主要是一般配合力。杨寅桂等[16]以所收集的生态型不同的黄瓜品种为试验材料,经田间自然高温幼苗期与成株耐热性筛选,结合人工高温幼苗耐热性筛选,结果获得耐热黄瓜材料6个,热敏黄瓜材料2个,大大丰富了黄瓜耐热性与热害研究的材料,有助于解决黄瓜生产中的热害问题。

4.3 耐涝渍育种

陈嵘峰[17]对40份黄瓜品种资源进行了植株没顶全淹处理6ｄ,测定处理前后涝渍胁迫的相关生理指标,然后进行相关性分析和隶属函数分析,结果表明:旱二Ｎ属于耐涝性较强的品种,而Ｗ119的耐涝性则较弱。高洪波等[18]研究表明:在淹水胁迫下,黄瓜幼苗生长受到抑制,叶片可溶性蛋白质含量降低,但可溶性糖含量、ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性、Ｏ2·-产生速率和ＭＤＡ含量均显著增加。

5单倍体育种

单倍体育种是利用花药培养等方法诱导产生单倍体，并使其单一的染色体各自加倍成对，成为有活力、能正常结实的纯合体。

获得单倍体的途径很多，目前黄瓜单倍体主要通过花药培养、子房培养以及辐射花粉授粉诱导等3 种人工途径获得，单倍体育种一般要经过诱导产生单倍体材料、单倍体材料的绿苗分化、染色体加倍3个过程才能形成纯合的株系，在这些过程中由于技术原因，可能丢失大量可供选择的基因型。此外单倍体材料的诱导率受基因型影响较大，给杂交组合的选配带来了一定的困难。

6远缘杂交育种

不同的种、属中蕴藏着许多普通黄瓜不具备的、而为育种发展所需要的性状基因，通过远缘杂交、染色体操纵和基因工程技术，可以将这些基因结合于普通黄瓜中，从而丰富黄瓜的遗传基础，为黄瓜育种提供各种种质资源。

陈龙正[19]等以黄瓜野生种为母本，以栽培黄瓜北京截头为父本，通过远缘杂交导入外源种质，结合多代回交、自交获得黄瓜新种质7012A。并将7012A 与美国威斯康辛大学选育的雌性系黄瓜7011A杂交获得F1，与亲本及美国推广加工黄瓜品种进行品种比较试验，结果表明：F1 具有超亲优势，结瓜整齐，营养价值高，加工品质良好’植株长势强，主侧蔓均有结瓜能力，以主蔓结瓜为主，后期产量高。

7生物技术在育种上的应用

7.1 组织培养技术 詹艳等[20]以10个不同基因型黄瓜为试材进行游离小孢子培养，研究结果表明：基因型和小孢子发育时期是限制黄瓜游离小孢子成胚的关键因子。不同品种间的胚状体产量差异显著，每皿产胚1.5～33.4个。而单核靠边期是进行黄瓜游离小孢子培养的最佳时期。低温预处理有利于胚状体的诱导，4℃预处理2～4ｄ为宜，以处理2ｄ的胚状体产量最高。刁卫平等[21]采用多种分化培养基对黄瓜未授粉子房培养形成的胚进行培养，共获得33个再生植株，这表明黄瓜未授粉子房培养是获得同源四倍体的途径之一，获得的稳定纯合且育性好的同源四倍体材料可作为特异资源用于黄瓜倍性育种。谷佳南等[22]以10个黄瓜多代自交系为试材，研究了黄瓜花药小孢子不同发育时期、基因型、预处理时间、植物生长调节剂对愈伤组织发生和分化的影响，结果表明：小孢子在单核中后期的愈伤

组织诱导率最高；不同基因型愈伤组织的诱导率不同；4℃低温预处理72ｈ时，9个品系的愈伤组织诱导率都达到最高。

7.2 分子标记辅助育种 分子设计育种是指将分子生物学的技术手段与品种改良相结合而发展起来的一门新技术。分子标记的方法在黄瓜育种中起到了巨大的作用，即能更快捷地达到育种目标，又能准确地使基因表达，为育种工作更好更快地完成提供了理论基础。嵇怡等[23]以黄瓜矮生品系8与蔓生品系5杂交并自交得到的124株Ｆ2代为试材，应用ＩＳＳＲ分子标记技术和ＢＳＡ法寻找与黄瓜矮生基因连锁的分子标记。经Ｆ2代单株验证，ＵＢＣ818的扩增片段在蔓生黄瓜ＪＩＮ5植株中稳定出现，而在矮生黄瓜Ｄ8植株中没有。连锁关系分析表明，标记与黄瓜矮生基因间的遗传距离为11.1ｃＭ。根据对该片段的序列分析结果重新设计了1对引物，将ＩＳＳＲ标记成功转化成了ＳＣＡＲ标记，并命名为ＵＢＣ818-Ｓ。张桂华等[24]检测到ＡＦＬＰ引物组合Ｅ20Ｍ64在抗病池和感病池间约130ｂｐ处表现出多态性，经Ｆ2单株分析，在抗病个体中扩增出了约为130ｂｐ的特异片段，而感病个体无此条带，该特异标记与黑星病抗性基因紧密连锁，遗传距离为4.83ｃＭ。测序结果显示，目标片段的大小为125ｂｐ，并将该5分子设计育种标记转换成了ＳＣＡＲ标记。

参考文献：

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