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，正值甜瓜的開花期，病害發生十分嚴重，如果當年霜霉病爆發嚴重，往往會造成大幅度的減產甚至絕收的危害。近年來，湖南的春季連續低溫陰雨天明顯增多，導致病害頻發、嚴重減產，極大損害了瓜農的積極性。為此，湖南省園藝研究所瓜類研究室以“極早熟、多抗、優質”為育種目標，在甜瓜空間育種上進行了新嘗試。空間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到的空間環境對植物的誘變作用以產生有益變異，在地面選育新種質、新材料，培育新品種的育種新技術。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有限公司進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，經第22顆返回式科學與技術實驗衛星搭載至太空，當年9月16日返回地面。2006～2009年，在田間對甜瓜材料進行8代篩選、品比，取得了一定的成效，現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顆返回式科學與技術實驗衛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目的防蟲網進行嚴格隔離。目標是篩選出具有優良變異性狀的單株。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行了6代（HT3～HT8代）篩選試驗，選育育種目標單株（系）。其中HT3代和HT5代對上代中選的單株，選20粒種子進行苗期接種霜霉病、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），對其全生育期進行嚴格觀察記載、對每一單株采用嚴格的套袋自交授粉，對果實的各項指標進行嚴格測定。運用單株選擇法進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，孫蔓結瓜。水肥管理同普通大田栽培。

2 結果與分析

HT1代種子發芽率100%，共400粒種子定植時為全苗，在E1材料中發現一株變異株1-E1-0617，在E2材料中發現一株有益變異株1-E2-0682。HT2代按育種目標選擇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，結果當年甜瓜霜霉病和疫病等病害發生嚴重，僅2-E1-0617-1和2-E2-0682-3兩個株系正常結果收獲種子。經HT3代和HT5代接種試驗后，發現2-E1-0617-1株系對霜霉病和疫病有較強的抗性，2-E2-0682-3株系對白粉病、蔓枯病、霜霉病和疫病均有較強的抗性。HT4、HT6～HT8代對含糖量、熟性等目標性狀進行了篩選、品比，得到了該兩個株系的穩定的純合材料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1株較明顯的葉片變厚，植株長勢旺盛，代號1-E2中出現1株植株明顯變弱、易早衰的現象，但均能正常結果。所有400株中僅兩株發生變異，變異率較低。1-E3和1-E4中無明顯變化。全部材料中沒發現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 田間性狀及產量表現

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，產量比對照分別增加9.13%和23.27%，增產潛力大。8-E1-0617-1果實發育天數為24 d，比對照提早4 d，表現為極早熟。

表2 田間性狀表現

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，且品質更松化香脆，該兩個材料均達到優質瓜的標準（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，經過HT3代和HT5代進行苗期接種霜霉病、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于比對照，抗白粉病的能力也有所增強；8-E1-0617-1的抗霜霉病和疫病的能力明顯優于對照。

表3 果實性狀表現

表4 抗病性表現

3 討論

航天搭載試驗得到了2個豐產、抗病性強、優質的突變材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3，經過8代株選和2代抗性篩選，性狀穩定。8-E2-0682-3為厚皮甜瓜類型，在湖南和廣西種植，含糖量可達到17.2%，極抗蔓枯病、疫病、霜霉病和白粉病，綜合性狀表現突出。以其為親本材料，可望選育出適合于南方多雨地區露地和保護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，表現為極早熟，花后24 d即可采收，子蔓、孫蔓均可結瓜，座果能力極強，含糖量可14.1%，達到優質瓜的標準。若作為配制極早熟雜交薄皮甜瓜的親本材料，可望選育出優良的極早熟、抗病、優質的薄皮甜瓜品種，用作露地或溫棚專用型極早熟栽培。

該試驗變異率不高，未發現甜瓜的單性花、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量不大有關，后續航天搭架試驗可加大搭載品種種類及群體數量，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。

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

空間誘變育種應該與常規雜交育種相結合，盡早選育出航天品種，服務農業。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，進行比較試驗，有望選育出系列早熟、優質、抗病、豐產的航天甜瓜新品種，為甜瓜產業的品種優化、品質優化和布局優化等方面作出貢獻。

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