人们对南瓜种质资源有哪些研究和创新？

自从德国人Drude (1917)开始南瓜种间杂交实验以来，国内外学者一直在不断探索方法和技术，试图通过常规种间杂交、体细胞杂交和分子生物学手段，打破种间杂交的壁垒，实现优良品质、抗虫性和抗逆性在不同种间的转移。虽然取得了一些进展，但还没有取得理想或一致的结果。对五种栽培南瓜的杂交研究表明，南瓜属的种间亲缘关系较近，种间杂交复杂。部分研究的测试结果见表17-4。

表17-4南瓜属种间杂交试验结果

永成安等(2001)研究表明，中国南瓜与印度南瓜的亲和力很高，但与灰籽南瓜的亲和力一般，F1代几乎不育，但与西葫芦的亲和力最差。灰籽南瓜与中国南瓜、印度南瓜、西葫芦都有一定的亲缘关系，其中中国南瓜亲缘关系最高。总结前人的研究，美国葫芦科作物专家Whitaker T.W.(1962)认为，在一年生南瓜物种中，印度南瓜物种与美国南瓜物种亲缘关系较近，而印度南瓜物种与美国南瓜物种距离较远。中国南瓜和印度南瓜(Sunsquash)具有较高的亲和性，两者杂交可获得种间杂种，尤其是以印度南瓜为母本时。中国南瓜与灰籽南瓜的亲和性一般，F1代几乎不育，但与美国南瓜的亲和性最差。灰籽南瓜与美国南瓜关系密切；多年生南瓜和黑籽南瓜与一年生南瓜相差甚远，但黑籽南瓜与印度南瓜和美国南瓜接近。从亲缘关系分析，五个南瓜品种的进化时间可能存在一定的顺序，中国南瓜在一年生南瓜中处于种间杂交的中期。但需要注意的是，在种间杂交实验中，同一物种的不同品种会得到不同的检测结果，这也是南瓜不同物种间遗传关系复杂的原因之一。1983联合国粮农组织在全球报告《葫芦科植物遗传资源》中描述了南瓜品种间的遗传关系，如图17-3所示。

图17-3五种栽培南瓜种间杂交示意图。

目前，研究人员有兴趣通过种间杂交技术，将印度南瓜的优良品质性状与中国南瓜的抗虫性状结合起来，培育高品质的种间杂种。目前已经有很多成功的例子，如Pearson，O.H .等人(1951)和日本长冈园艺种苗厂育成的新型Tosa系列南瓜。此外，南瓜属中对病虫害具有特殊抗性的种质资源并不多，仅有少数野生南瓜种质资源具有抗病性，如>:C. Ecuador【高抗病毒病——西葫芦黄花叶病毒等。]，>奥基乔本氏梭菌[[高抗白粉病(>:白粉菌)]，& gt高抗白粉病和病毒病，高抗白粉病，是一种良好的抗病种质资源。利用远缘杂交技术已经成功地将一些抗病基因转移到栽培物种中。比如美国研究者Whitaker(1959)发现野生种>:C.lundelliana南瓜可以与5个栽培种中的任何一个杂交，所以是南瓜的一个很好的桥梁品种。西葫芦和野生抗病品种>:西葫芦不易杂交。为了将抗病基因转移到南瓜栽培品种中，康奈尔大学(Thomas W.Whitaker，1986)的研究人员已经使用中国南瓜品种Butternut作为桥梁品种。首先，他们使用>:C.martinezii×C.moschata进行杂交，然后将获得的F1代与西葫芦杂交，成功获得抗白粉病和黄瓜花叶病毒病的西葫芦材料。同时，通过这种方法，中国南瓜的优质性状和抗虫性状也被转移到南瓜品种上。澳大利亚学者(Herrington，硕士，2002年。)成功转入> c .厄瓜多尔和> c .将‘尼日利亚’南瓜种质的抗病毒基因转入南瓜，培育出抗西葫芦黄花叶病毒(ZYMV)、番木瓜环斑病毒-西瓜株系(PRSV-W)和西瓜花叶病毒(WMV)的印度南瓜品种Redlands Traiblazer和都龙QHI和中国南瓜品种日落QHI。

远缘杂交试验中，F1代或早期杂交2 ~ 3代常出现花粉不育或种子发育不良。为了保存后代，常结合回交方法和胚胎拯救技术。Wall J.R.(1954)通过胚培养技术获得了中国南瓜和西葫芦的杂种。Wasek R. (1982)也获得了西葫芦和>:c .南瓜的杂交后代。Pearson O.H等(1951)提出用秋水仙碱将远缘杂交后代加倍成二倍体，可以解决花粉不育的问题。关于南瓜种间杂交的困难性和多变性，Wall和York(1960)的研究认为配子的多样性有助于种间杂交的成功，即杂合基因型比纯合基因型更容易杂交。西葫芦中的菜瓜通常比其他类型的西葫芦更容易与中国南瓜杂交。

南瓜的细胞学和分子生物学研究

在南瓜植株再生体系的构建和应用方面，自Schoroeder(1968)开始分别通过体细胞胚胎发生途径研究南瓜植株再生体系(Biserka J .，191；Carol G .，1995)和器官发生途径(Ananthakrishnan G .，2003；Krishnan K .，2006)，并对影响再生率的各种条件进行了大量研究。体外大孢子培养；藤田K.(1988)等人以中国南瓜(>离体南瓜子房)为外植体，在开花期和开花后取材。结果开花期胚珠再生频率显著高于开花后，说明外植体在植物生长发育活跃期分化能力强，再生频率高。同时，研究还发现，对子房进行5℃低温预处理2天，可以促进胚状体的发生。盛玉平等(2002)研究了1南瓜的组织培养快速繁殖。通过比较消毒时间、外植体来源、激素组合等因素的影响，建立了适合生产的南瓜1的组培快繁技术。结果表明，最佳消毒方法为70%乙醇表面消毒30s，再用氯化汞消毒15min；顶芽的芽诱导率高于子叶。适合试管苗生长的培养基为2/3 ms+ba 0.5 mg/L，1/2MS对不定根的形成效果最好。

在南瓜基因工程育种中，已有将抗病毒基因转入南瓜的报道。南瓜抗病毒基因工程中使用的有效基因主要来自病毒，外壳蛋白基因策略在南瓜中应用广泛。已有报道将葫芦科作物的西瓜花叶病毒(WMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)、南瓜花叶病毒(SqMV)和西葫芦黄斑花叶病毒(ZYMV)的外壳蛋白基因转入葫芦科作物。在美国，已知CMV致病菌株的外壳蛋白(CP)基因已经被引入南瓜和甜瓜的商业品种中，并且这种抗性由显性单基因控制。在康乃尔大学，已经将SqMV-1的CP基因导入南瓜中，表现出很高的抗性，尤其是将WMV外壳蛋白基因转入南瓜品系，受单基因控制，不受温度和病毒浓度的影响。此外，美国已经将ZYMV病毒的CP基因转移到葫芦科作物中。布伦特·罗威尔(1999)等人将基因工程方法育成的抗病材料和传统育种方法育成的抗病或耐病品种与普通感病杂交品种进行比较，通过田间病害症状调查和酶联免疫吸附试验(ELISA)鉴定病毒病的影响。结果表明，西瓜花叶病毒(WMV)是最常见的病毒，引起的病害最多。转基因品种表现出较强的抗病性和较高的产量，大多数转基因品种的抗病性和产量都高于对照品种。酶联免疫吸附试验(ELISA)结果表明，部分转基因植株中可检测到外壳蛋白，且与植物抗性有关。转基因西葫芦植物在收获商业甜瓜后表现出轻微的病毒感染症状。庞世忠(2000)等研究了病原介导的抗性途径，获得了携带南瓜花叶病毒外壳蛋白基因的南瓜品系。用SqMV在温室、网室和田间接种R1的三个独立菌株(敏感、可恢复和抗病)。几乎所有抗性品系(SqMV-127)的植株在温室和田间都表现出抗病性。敏感菌株(SqMV-22)出现症状并蔓延至全株。分析了外源基因在转CP基因植株中的转录情况。结果表明，抗性品系SqMV-127表现为CP基因转录后沉默。证据是CP基因在抗性植物中的转录水平很高，但积累很少，并且检测不到CP蛋白。这是转基因南瓜抗SqMV的首次报道。

近年来，国外已有两个或两个以上CP基因转化葫芦科作物的报道。Tricolj D.M等和M.Fuchs(1995，1998)等在日内瓦研究了表达ZYMV和WMV外壳蛋白基因的转基因南瓜ZW-20和ZW-20B的抗性。结果表明，上述两个品种对这两种病毒混合接种表现出较高水平的抗性。对表达CMV、ZYMV和WMV CP基因的5个转基因南瓜品系进行了田间试验。结果表明，表达CMV、ZYMV和WMV三个CP基因的转基因株系C2W-3表现出最高的抗性，无系统感染。表达ZMV和WMV CP基因的菌株ZW-20对ZMV和WMV表现出高水平的抗性。表达CMV单一CP基因的三个株系，ZMV和WMV，分别为C-14、Z-33和W-164，表现出与对照相同的症状，但发病延迟2-4周。可见，同一株植物上表达的CP基因越多，抗性越强。

在中国，WMV的CP基因也被转移到甜瓜、西瓜和黄瓜中。将CP基因转入南瓜、甜瓜、番茄和辣椒中；将黄瓜花叶病毒的CP基因转入烟草。但目前国内报道的都是CP基因转入单个病毒的实验结果。

在南瓜分子标记的应用中，Stachel(1998)等人利用40个随机引物对20个南瓜品系(自交6代)进行了分析，其中34个引物扩增出116条多态性条带。通过聚类分析，将20份材料分为3类，与传统的分类系统基本一致。Gwanama等(2000)利用16随机引物对采自赞比亚和马拉维的31份中国南瓜材料进行RAPD分析，扩增出39条多态性条带。聚类分析将31种质分为4类，马拉维分为3类，赞比亚分为1类。马拉维样本的遗传距离为0.32 ~ 0.04，赞比亚样本的遗传距离为0.26 ~ 0.04。李等(2000，2007)利用技术对3种南瓜的23份国内外育种材料和品种的亲缘关系进行了分析，发现3种南瓜的基因组分析结果与传统分类学结果完全一致，同时技术揭示了南瓜不同品种(系)的亲缘关系与其地理来源和形态特征基本一致。同时，研究组以(矮生中国南瓜×印度南瓜)×印度南瓜建立的BC6近等基因系为群体，通过RAPD技术获得了与中国南瓜矮生基因紧密连锁的分子标记，连锁距离为2.29cM。李俊立等(2005)利用RAPD技术分析了70份南瓜种质的遗传多样性。系统聚类分析将70份南瓜种质分为3类:中国南瓜、美国南瓜和印度南瓜，与传统分类结果一致。同时将种质细分为三组，第一组分为三组，第二组分为六组，第三组分为五组。结果表明，与地理来源和形态特征有一定的相关性。主成分分析和系统聚类分析的结果基本一致，但系统聚类分析在揭示密切相关个体间的关系方面能提供更多的信息。Ferriol等(2001)对8份南瓜种质进行随机引物分析，发现种间遗传距离明显大于种内遗传距离，与根据果实性状分类的结果一致。

第三，南瓜种质资源创新

据(野菜园艺百科)介绍，日本早在20世纪40年代就开始了南瓜种质资源创新的研究，育成了许多品质优良、早熟的印度南瓜品种和中晚熟、品质优良的中国南瓜品种，在砧木南瓜研究领域也走在世界前列。欧美国家更注重观赏南瓜和雕刻南瓜的研究(多为西葫芦种)，而中国南瓜种的研究(Wessel-Beaver L .，1994；Maynard . N，1994，1996)大多集中在Butternut品种上，短蔓、半短蔓、抗病毒病、白粉病的品种都有选育。20世纪80年代以前，我国南瓜种质创新研究仅停留在地方品种常规选育的层面。20世纪80年代以后，育成了许多鲜食南瓜品种(郑汉攀，1998；刘一生，2006 54 38+0；李，2006；贾，2007；罗福清，2006 54 38+0；钱一道，2001)，如蜜南瓜、吉祥1南瓜、景洪板栗南瓜、短蔓吕晶板栗南瓜、京密板栗南瓜、李鸿、金星、甜板栗等多种优质高产杂交种；培育了大型多籽南瓜品种，如美亚雪城1和黑龙江乌夏(纪新文，2002)。

近年来，国内外蔬菜育种家一直在开展如何提高南瓜品质、产量和适应性、抗病性和抗虫性的相关研究，并在种质创新研究方面取得了一些新进展。

(1)利用常规杂交选择技术创新南瓜种质。

20世纪80年代后期，南瓜种质资源创新取得重大进展。山西省农业科学院蔬菜研究所先后育成了南瓜新品种武满1 ~ 4系列。由于其独特的矮化特性，适合密植，易于管理，结果好，产量高，特别适合南方一些省区的幼龄南瓜食用，很快被市场接受。20世纪90年代末，湖南省衡阳市蔬菜研究所先后培育出铃号1、铃号2、铃号4系列早熟蔬菜南瓜。该系列品种抗逆性强，产量高，连续坐果性强，口感甜，品质好，耐贮运性好。70年代中期进入市场，90年代在中国国内市场发展迅速。据不完全统计，该品种每年种植面积高达60000多km^2，种子销量和种植面积正以每年10%的速度递增。甚至缅甸、越南、美国等国家都引进了种植。该品种于1997通过广东省农作物品种审定委员会审定。除了上述鲜食南瓜品种，还有山西省农科院蔬菜研究所挑选的裸南瓜。因为它的种子没有外果皮，所以它成为了一个既有种子又有瓜肉的优秀的中国南瓜新品种。近年来，我国在印度南瓜种质创新研究方面的科研水平也有了显著提高。创新种质资源大多是利用国外或国内引进的优质种质资源选育而成，通过自交、杂交、回交和多代自交选育出许多稳定、优良、各具特色的自交系。然后根据育种目标选择亲本，育成生产中需要的品种，如陆晶板栗南瓜、银杏板栗、吉祥65433等。这些研究对提高我国南瓜育种和生产水平起到了积极的作用。

外国学者(惠特克T.W，1959；芒格H.M .，1976；Provvidenti .和Robinson R . W . W .，1978)在南瓜抗病转移和抗病品种选育方面做了大量工作。主要方法是栽培种与抗病野生种多代杂交、回交和自交，后代辅以胚挽救技术，将抗病或抗虫基因转入栽培种，极大地丰富和完善了南瓜种质资源的类型，为南瓜抗病育种开辟了新途径。例如，Contin M.E.(1978)和Andres T.C.(2000，2002)报道了美国康奈尔大学的研究人员分别通过杂交和回交C.lundelliana(相关野生种)、C.martinezii和C.moschata(栽培种)获得白粉病抗性。澳大利亚学者通过种间杂交，将番木瓜抗环斑病毒(PRSV)、西葫芦抗黄花叶病毒(ZYMV)和西瓜花叶病毒(WMV)基因从厄瓜多尔和中国南瓜的尼日利亚地方品种转移到印度南瓜品种和中国南瓜品种中，培育出雷德兰兹开拓者、都龙QHI和日落QHI。Lebeda A.(1996)已经通过南瓜的butternut品种将C.martinezii的黄瓜花叶病毒(CMV)抗性基因导入西葫芦，并且抗性是部分显性的。结果表明，惠特克对ZYMV、黄瓜花叶病毒、WMV和白粉病有抗性。

(二)利用其他技术进行南瓜种质创新

生物技术与常规选择技术相结合，可以创造新的南瓜特异种质，从而提高育种效率和质量。

通过单倍体培养技术在南瓜中获得新的种质还没有报道，但是Lee Y.K，Abrie A.L和Kwack S.N.(2003，2001，1988)报道了通过在MS改良培养基上诱导南瓜种子和胚珠获得愈伤组织，然后获得体细胞胚和再生植株。对影响再生的各种条件，如外植体、激素、基因型等因素做了大量的研究，形成了比较成熟的方法。赵建平(1999)通过组织培养技术成功获得了爱思思南瓜组培苗。刘栓涛等人利用组织培养技术快速繁殖黑籽南瓜苗获得成功。该技术的建立为通过遗传转化、快速繁殖、品种改良、种间杂交和胚培养创造新种质奠定了基础。

张兴国等(1998)报道了用聚乙二醇和高钙高pH法融合黄瓜子叶原生质体和中国南瓜及南瓜籽叶原生质体获得体细胞杂种愈伤组织。目的是扩大两属的遗传背景，创造新的种质。

辐射诱变技术在人工创造新种质中具有重要作用，可以加速人工进化的进程，丰富生物的变异类型，为育种提供更多的选择机会。据李秀珍等(1996)报道，小菊南瓜干种子经60Co-γ射线处理后，经过5代选育出3个新的优良品系。

南瓜是中国重要的蔬菜作物之一。虽然通过传统育种方法获得了一些优良品种，但种质资源的研究深度和广度远远落后于许多其他蔬菜作物。今后应加强南瓜分子标记技术、单倍体培养技术和转基因技术的研究，并注意与传统育种技术相结合，使每个南瓜品种都能建立多种形式的转基因体系，优化分子标记技术体系，加快重要经济性状基因的标记和克隆，进一步提高南瓜种质资源的研究水平。