西瓜倍性育种介绍.pptx

无籽西瓜育种无籽西瓜育种 一、无籽西瓜的来源一、无籽西瓜的来源1.1.激素无籽西瓜激素无籽西瓜 2.2.染色体易位无籽西瓜染色体易位无籽西瓜3.3.三倍体无籽三倍体无籽 1.1.激素处理诱导单性结实激素处理诱导单性结实 19381938年在美国留学期间首次年在美国留学期间首次用萘骈乙烷和萘乙酸混合羊用萘骈乙烷和萘乙酸混合羊毛脂膏涂抹切伤的西瓜柱头，毛脂膏涂抹切伤的西瓜柱头，获得获得7.12%7.12%的无籽西瓜。的无籽西瓜。寺田甚七寺田甚七用萘乙酸、吲哚用萘乙酸、吲哚乙酸处理雌花柱乙酸处理雌花柱头也获得无籽西头也获得无籽西瓜。瓜。后来用赤霉素、后来用赤霉素、2 2，4-4-D D等或混合使用，均获得无籽西瓜。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。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。主要问题主要问题 ：需每天清晨不间断地进行处理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需经常摘除同株自由授粉产生的有籽果实 费时费工费时费工 坐果率低，果小畸形，白色秕籽坐果率低，果小畸形，白色秕籽多多,商品差商品差黄贤昌黄贤昌 X X或或射线照射二倍体西瓜种子，诱发体细胞染色体易位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。纯和易位系。纯合易位系（母本）纯合易位系（母本）自交自交 二倍体（父本）二倍体（父本）正常结籽结实正常结籽结实少籽或无籽少籽或无籽依易位染色体对数多少依易位染色体对数多少播种播种二倍体授粉二倍体授粉2.2.染色体易位无籽西瓜染色体易位无籽西瓜2.2.染色体易位无籽西瓜染色体易位无籽西瓜易位杂合体易位杂合体（1，12；2，21）易位杂合体减易位杂合体减数分裂数分裂自交自交后代中：后代中：1/4：完全可育的正常个体（：完全可育的正常个体（1，1和和2，2）；）；2/4：半不育易位杂合体（：半不育易位杂合体（1，12，2，21）；自交又）；自交又分离出分离出一半可育一半可育一半半不育一半半不育。1/4：完全可育的：完全可育的易位纯合体易位纯合体（12，12，21，21），相），相当于正常个体。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（易位杂合体（1，12；2，21）自交）自交 一条染色体发生易位一条染色体发生易位 就得到半不育，多条染色就得到半不育，多条染色体发生易位？体发生易位？纯合易位系（母本）纯合易位系（母本）自交自交 二倍体（父本）二倍体（父本）正常结籽结实正常结籽结实F1F1代代易位杂合体易位杂合体（种子半不育，高度不育及完全不育（无籽）（种子半不育，高度不育及完全不育（无籽）)少籽或无籽少籽或无籽依易位染色体对数多少依易位染色体对数多少播种播种二倍体授粉二倍体授粉2.2.染色体易位无籽西瓜染色体易位无籽西瓜2.2.染色体易位无籽西瓜染色体易位无籽西瓜 理论上，通过染色体易位获得理论上，通过染色体易位获得100%100%的无籽西瓜的无籽西瓜 ，需，需获得获得1111条染色体全部发生相互易位的易位纯合体，难度较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。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，最早，西村和坂口于西村和坂口于19601960年开始研年开始研究。究。我国我国日本日本染色体易位选育无籽西瓜的研究：染色体易位选育无籽西瓜的研究：19651965年年开始研究。开始研究。台湾台湾 西北农大，甘肃农大，（王鸣，西北农大，甘肃农大，（王鸣，马克奇）（马克奇）（1978-19911978-1991）广东农科院：易（广东农科院：易（2 2）、）、3 3号曾在号曾在生产上少量试种生产上少量试种.均为少籽未能做到无籽西瓜。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、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。染色体组用形状、结构和功能不同的一套染色体。染色体组用X X表示。表示。一般性细胞（雌雄配子）含一个染色体组，它的染色体数一般性细胞（雌雄配子）含一个染色体组，它的染色体数目用目用n n表示。一般体细胞是性细胞的表示。一般体细胞是性细胞的2 2倍（用倍（用2 2n n表示，即含两个表示，即含两个染色体组染色体组2 2n=2xn=2x。西瓜西瓜2 2n=22n=22。三倍体体细胞三倍体体细胞3333条。其性细胞染色体条。其性细胞染色体理论上是理论上是33/233/2条，但实际上条，但实际上1111、11+111+1、11+211+2至至11+1111+11等等各种不同的类型。各种不同的类型。3.3.三倍体无籽三倍体无籽 无籽西瓜（无籽西瓜（X=11）二倍体二倍体(2n=2X=22=11)加倍加倍 同源四倍体同源四倍体二倍体二倍体 (2n=4X=44=11)同源三倍体西瓜同源三倍体西瓜(无籽无籽)2n=3X=33=11 针对一组（针对一组（3条）同源染色体：条）同源染色体：2/1不均等分离；不均等分离；1/1“均衡均衡”分离：单价体被抛弃在细胞质内，或被降解。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导致同源三倍体配子染色体组合成分的不平衡衡造成同源三倍体的造成同源三倍体的高度不育高度不育。理论上，只有含理论上，只有含理论上，只有含理论上，只有含11111111和和和和11+1111+1111+1111+11的雌雄配子结合才的雌雄配子结合才的雌雄配子结合才的雌雄配子结合才是可育的。这种几率是是可育的。这种几率是是可育的。这种几率是是可育的。这种几率是很小的。所以不能结籽，很小的。所以不能结籽，很小的。所以不能结籽，很小的。所以不能结籽，是不育的。是不育的。是不育的。是不育的。四倍体西瓜四倍体西瓜-少籽少籽 每个同源组是由四个同源染色体组成，由于局部联会，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配子内染色体数分配部分不均衡部分不均衡造成造成部分不育部分不育和子代染色体数的多样性变化。和子代染色体数的多样性变化。中期中期的联会：的联会：、+、+和和+。后期后期的分离：的分离：2/2或或3/1；2/2或或3/1或或2/1；2/2；2/2或或3/1或或2/1或或1/1。1937年年Blakeslee和和Avery发现秋水仙发现秋水仙素诱导染色体加倍后，掀起了用秋水仙素诱导染色体加倍后，掀起了用秋水仙 素素进行多倍体育种的高潮。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年日本的木原均山下孝介发表关于获得于获得4倍体西瓜的报道。倍体西瓜的报道。1942年：年：“新大和新大和”4倍体。倍体。1947年：木原均发表年：木原均发表“三倍体的无籽三倍体的无籽西瓜之研究西瓜之研究”正式宣告育成无籽西瓜。轰正式宣告育成无籽西瓜。轰动生物界和育种界，被认为动生物界和育种界，被认为 是育种史一大是育种史一大创举。创举。二、二、三倍体无籽西瓜的发展三倍体无籽西瓜的发展 至至19501950年日本已育成年日本已育成 四倍体：新大和、旭大和、富研等四倍体：新大和、旭大和、富研等 三倍体：旭都、无籽旭大和、无籽华凉等三倍体：旭都、无籽旭大和、无籽华凉等9 9个品种。个品种。但无籽西瓜品质不良，常出现空心果，畸形果等，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。产量也不高。采种量低，种子价格昂贵。发展很慢。发展很慢。1953 1953年低温多雨，重茬西瓜病害严重，三倍体表现年低温多雨，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。出较强的耐湿性和抗病性，促进了发展。我国台湾我国台湾19571957年开始无籽西瓜育种。年开始无籽西瓜育种。1959 1959年凤山热带园艺所育成年凤山热带园艺所育成9 9个三倍体无籽西瓜品种。个三倍体无籽西瓜品种。其中凤山其中凤山1 1号于号于19611961年进入全面生产阶段。年进入全面生产阶段。目前台湾栽培面积已目前台湾栽培面积已15001500公顷，主栽品种有凤山公顷，主栽品种有凤山1 1号，号，农友新农友新1 1号，农友新奇等。号，农友新奇等。美、意、印等国也先后开展了此项研究。美、意、印等国也先后开展了此项研究。以色列获得四倍体以色列获得四倍体Alena,80Alena,80年代大量出口欧洲，受到欢年代大量出口欧洲，受到欢迎。开辟了四倍体西瓜直接生产出口的先例。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，至今视为来，至今视为“珍品珍品”。我国内地从我国内地从20世纪世纪50年代开始多倍体研究。年代开始多倍体研究。江苏农科院开展最早。江苏农科院开展最早。1957年首次诱变出第一个四倍体西年首次诱变出第一个四倍体西瓜品种。以华东瓜品种。以华东24做父本育成无籽西瓜做父本育成无籽西瓜新秋新秋3号号 1963年：中科院郑州果树研究所瓜类研究室：四倍体年：中科院郑州果树研究所瓜类研究室：四倍体1号和号和无籽无籽3号。号。四倍体四倍体1号在之后广为应用，四倍体号在之后广为应用，四倍体“元老元老”；无籽无籽3号是我国第一个有生产价值和经济效益的无籽西瓜品号是我国第一个有生产价值和经济效益的无籽西瓜品种。种。60年代年代70年代大面积生产出口和内销。年代大面积生产出口和内销。广东：农育广东：农育1号四倍体号四倍体 山东：蜜宝四倍体，蜜宝无籽。山东：蜜宝四倍体，蜜宝无籽。74年起销往港澳，年起销往港澳，70年代无籽西瓜生产高峰。年代无籽西瓜生产高峰。但是无籽西瓜存在着但是无籽西瓜存在着“三低三低”的问题：的问题：采种量低采种量低 15千克千克/公顷公顷 种子发芽率低种子发芽率低 30-50%种芽成苗率低种芽成苗率低 50%左右左右80年代：低潮年代：低潮90年代：三低得以克服。年代：三低得以克服。采种量：采种量：22.5-37.5千克千克/公顷；公顷；种子发芽率：种子发芽率：70%以上；以上；种芽成苗率：种芽成苗率：80%左右。左右。新品种层出不穷。新品种层出不穷。三、无籽西瓜特点三、无籽西瓜特点1.1.种子发芽和成苗困难种子发芽和成苗困难 体积占种子壳内腔的体积占种子壳内腔的60-70%60-70%。空瘪。空瘪。种仁仅占种子总重量的种仁仅占种子总重量的38-40%38-40%；二倍体占；二倍体占50%50%以上。以上。（1 1）种皮厚，种仁发育不良。）种皮厚，种仁发育不良。（2 2）子叶折叠，发芽率，成苗率低。）子叶折叠，发芽率，成苗率低。（3 3）发芽对温度湿度要求高。）发芽对温度湿度要求高。（4 4）顶土能力差）顶土能力差直播：发芽率只有直播：发芽率只有10%10%以上。以上。常规催芽：发芽率常规催芽：发芽率20-30%20-30%。适温适温33-3533-35（普通（普通25-25-3030）。湿度不可过大。）。湿度不可过大。2.2.（2 2叶期以前）幼苗生长缓慢。叶期以前）幼苗生长缓慢。3.3.中后期（中后期（5-65-6叶后）生长旺盛，根系发达叶后）生长旺盛，根系发达4.4.雌雄花高度不育。自交不实，需用雌雄花高度不育。自交不实，需用2 2x x的花粉刺激雌花子房的花粉刺激雌花子房5.5.抗病（枯萎抗病（枯萎 白粉）和抗湿性强，抗低温能力白粉）和抗湿性强，抗低温能力 差差 侧根分级侧根分级 根系深度根系深度 分布分布 最大功能叶（主最大功能叶（主/侧）侧）茎蔓茎蔓 结果结果3 3x 5-6x 5-6级级 2.5 2.5m m 4.54.5平方米平方米 30/25 30/25 长长 晚晚2 2x 3-4x 3-4级级 2.0 2.0m m 3 3平方米平方米 20/15 20/156.6.果实发育期如果遇低温等不良条件，更易出现皮厚、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，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的核的核苷酸碱基序列政变苷酸碱基序列政变，形成可与引物杂交的新位点，或是同源四倍体的等位基，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序序列上变化。列上变化。四、无籽西瓜栽培要点四、无籽西瓜栽培要点 1.1.破壳催芽破壳催芽2.改善苗床条件，促进成苗改善苗床条件，促进成苗3.配置授粉品种配置授粉品种4.4.适当稀植适当稀植l提高苗床温度提高苗床温度 酿热酿热 电热电热 温床温床 直播直播（稍晚）或用地膜。（稍晚）或用地膜。l 加强管理：顶土能力差，床土松，覆加强管理：顶土能力差，床土松，覆土土0.5cm多次覆土防带帽，精细摘帽。多次覆土防带帽，精细摘帽。每隔每隔4，5行种行种1行行2倍体作为授粉品种（优良品种）。为倍体作为授粉品种（优良品种）。为使花期相遇，晚播使花期相遇，晚播5-7天，若人工授粉天，若人工授粉10：1 或或15：1 生长势旺，分枝多，坐果节位高，种生长势旺，分枝多，坐果节位高，种 植植密度稀些密度稀些500700株株5.5.加强中后期管理加强中后期管理l三蔓整枝三蔓整枝l开花期严格控制肥水，防疯秧开花期严格控制肥水，防疯秧l主蔓第主蔓第3 3，4 4雌花留果雌花留果l人工辅助授粉人工辅助授粉l坐稳后又要加强肥水管理坐稳后又要加强肥水管理l品质是关键：有色秕籽多，果形不好，品质是关键：有色秕籽多，果形不好，空心，厚皮，白秕籽多，果肉软绵空心，厚皮，白秕籽多，果肉软绵 破壳催芽：破壳催芽：（1 1）浸种：浸种时间缩短。）浸种：浸种时间缩短。55-60 55-60 消毒消毒10-1510-15分钟：将至分钟：将至40 40 左右继续浸左右继续浸1-1.51-1.5个小时。个小时。20-25 20-25，4-6 4-6 个小时。个小时。（2 2）破壳：未破壳）破壳：未破壳20-30%20-30%，破壳后可提高到，破壳后可提高到80%80%。干籽破壳：干籽破壳：湿籽破壳：湿籽破壳：嘴磕，钳子或指甲刀。种子嘴磕，钳子或指甲刀。种子1/3 1/3 开即可。开即可。（3 3）快速催芽：用布卷或沙床，不必经常淋水。）快速催芽：用布卷或沙床，不必经常淋水。33-35 30-36 33-35 30-36 小时小时 结束结束 高温萌动，适温催芽。高温萌动，适温催芽。40-4240-42数小时，萌动后，数小时，萌动后，33-3533-35催芽。催芽。二次结果技术二次结果技术可能性可能性方式方式1.1.二次结果二次结果2.2.割蔓再生割蔓再生 西瓜一株西瓜一株-40多个雌花，可连续结果，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。长一段时间适宜生长。第一茬瓜收获后，只要秧蔓正常，生第一茬瓜收获后，只要秧蔓正常，生长势旺而不衰，就可利用已长成的瓜秧，长势旺而不衰，就可利用已长成的瓜秧，令其二次结果。令其二次结果。德州地区农科所试验，德州地区农科所试验，在头茬瓜坐在头茬瓜坐果部位以上保留果部位以上保留2-3条侧二茬每亩条侧二茬每亩2000kg，效益较好。效益较好。1.1.1.1.二次结果技术要点二次结果技术要点二次结果技术要点二次结果技术要点 （1 1 1 1）二次果选留时期：主蔓不摘心，在第一瓜定个后（收前）二次果选留时期：主蔓不摘心，在第一瓜定个后（收前）二次果选留时期：主蔓不摘心，在第一瓜定个后（收前）二次果选留时期：主蔓不摘心，在第一瓜定个后（收前10101010天左右天左右天左右天左右到到到到15151515天）坐住。天）坐住。天）坐住。天）坐住。（2 2 2 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）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）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）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。从侧蔓上留，只要果形正常，坐果牢固即可。从侧蔓上留，只要果形正常，坐果牢固即可。从侧蔓上留，只要果形正常，坐果牢固即可。（3 3 3 3）管理）管理）管理）管理头茬瓜要精细管理，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。证蔓旺盛生长，延长功能叶寿命。证蔓旺盛生长，延长功能叶寿命。证蔓旺盛生长，延长功能叶寿命。头茬瓜收获前头茬瓜收获前头茬瓜收获前头茬瓜收获前5 5 5 5天，可每亩追磷酸二铵天，可每亩追磷酸二铵天，可每亩追磷酸二铵天，可每亩追磷酸二铵15-2515-2515-2515-25kgkgkgkg，并灌水，促进二茬并灌水，促进二茬并灌水，促进二茬并灌水，促进二茬瓜生长。瓜生长。瓜生长。瓜生长。二茬瓜多处于高温高湿环境中，及时防治病虫害。二茬瓜多处于高温高湿环境中，及时防治病虫害。二茬瓜多处于高温高湿环境中，及时防治病虫害。二茬瓜多处于高温高湿环境中，及时防治病虫害。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，每开始要定期叶面施肥，每开始要定期叶面施肥，每开始要定期叶面施肥，每7 7 7 7天一次，天一次，天一次，天一次，0.3-0.5%0.3-0.5%0.3-0.5%0.3-0.5%磷酸二氢钾水溶液。磷酸二氢钾水溶液。磷酸二氢钾水溶液。磷酸二氢钾水溶液。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。风透气。风透气。风透气。2.2.割蔓再生：割蔓再生：利用再生蔓生产二茬。头茬收后，割去老蔓，利用利用再生蔓生产二茬。头茬收后，割去老蔓，利用 西瓜基西瓜基部的潜伏芽萌发出新蔓结瓜。部的潜伏芽萌发出新蔓结瓜。两种方式两种方式第一茬瓜全部收获后，主第一茬瓜全部收获后，主侧蔓均在基部约侧蔓均在基部约1010cmcm处剪掉，处剪掉，保留保留3-53-5个潜伏芽，个潜伏芽，3-53-5天即天即可萌发出新蔓。可萌发出新蔓。对已结过瓜的衰老植株，将主蔓对已结过瓜的衰老植株，将主蔓从健壮侧蔓的上部剪除，留下健壮从健壮侧蔓的上部剪除，留下健壮的侧蔓继续生长结瓜。的侧蔓继续生长结瓜。