甜瓜空间诱变育种研究初报

王双伍，李赛群，刘建雄，何科佳，肖光辉，杨筱玲

（湖南省园艺研究所，湖南 长沙 410125）

湖南省春季多雨寡照，5月底至6月初是梅雨季节，正值甜瓜的开花期，病害发生十分严重，如果当年霜霉病爆发严重，往往会造成大幅度的减产甚至绝收的危害。近年来，湖南的春季连续低温阴雨天明显增多，导致病害频发、严重减产，极大损害了瓜农的积极性。为此，湖南省园艺研究所瓜类研究室以“极早熟、多抗、优质”为育种目标，在甜瓜空间育种上进行了新尝试。空间诱变育种也称为航天育种或太空育种，就是指利用返回式航天器和高空气球等所能达到的空间环境对植物的诱变作用以产生有益变异，在地面选育新种质、新材料，培育新品种的育种新技术。湖南省甜瓜空间诱变育种起步较晚。2005年8月29日，由湖南省园艺研究所委托东方红宇航技术有限公司进行首次航天搭载试验，将4个西瓜材料（共400粒）和4个甜瓜材料（共400粒）的种子，经第22颗返回式科学与技术实验卫星搭载至太空，当年9月16日返回地面。2006～2009年，在田间对甜瓜材料进行8代筛选、品比，取得了一定的成效，现将试验情况初报如下。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为第22颗返回式科学与技术实验卫星搭载处理后的甜瓜干种子，编号分别为E1、E2、E3和E4，其中E1、E3、E4为薄皮甜瓜纯系材料，E2为厚皮甜瓜纯系材料。

1.2 试验内容

HT1代的试验观察安排在湖南省园艺研究所瓜类示范园进行，2006年3月20日播种全部的E1、E2、E3、E4航天搭载种子，试验条件为大棚种植（30 m×6 m，顶上覆盖8 m宽无滴膜，四周用40目的防虫网进行严格隔离。目标是筛选出具有优良变异性状的单株。HT2代的筛选于2006年秋季在广西北海滨河新村进行，露地种植。2007～2009年，在湖南省园艺研究所瓜类示范园，秋季在广西北海滨河新村进行了6代（HT3～HT8代）筛选试验，选育育种目标单株（系）。其中HT3代和HT5代对上代中选的单株，选20粒种子进行苗期接种霜霉病、白粉病、蔓枯病和疫病的筛选。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 HT1代全部播种，HT2～HT8代为将上代中选的单瓜种植1 000株左右，均安排对照E1、E2、E3和E4各10株（对照为未航天搭载的种子），对其全生育期进行严格观察记载、对每一单株采用严格的套袋自交授粉，对果实的各项指标进行严格测定。运用单株选择法进行留种供下一阶段试验。

1.3.2 栽培管理 栽培管理为浸种催芽、营养钵育苗、大棚与露地栽培均采用爬地栽培，施足底肥，银黑地膜覆盖，行距2.0 m，株距0.7 m，畦中单行种植方式，3蔓整枝，即主蔓4～5叶打尖，选留3条健壮子蔓，子蔓7叶打尖，孙蔓结瓜。水肥管理同普通大田栽培。

2 结果与分析

HT1代种子发芽率100%，共400粒种子定植时为全苗，在E1材料中发现一株变异株1-E1-0617，在E2材料中发现一株有益变异株1-E2-0682。HT2代按育种目标选择12个单瓜，共1 200粒种子，对照E1、E2、E3和E4各10株（对照为未航天搭载的种子）在广西北海，露地种植，结果当年甜瓜霜霉病和疫病等病害发生严重，仅2-E1-0617-1和2-E2-0682-3两个株系正常结果收获种子。经HT3代和HT5代接种试验后，发现2-E1-0617-1株系对霜霉病和疫病有较强的抗性，2-E2-0682-3株系对白粉病、蔓枯病、霜霉病和疫病均有较强的抗性。HT4、HT6～HT8代对含糖量、熟性等目标性状进行了筛选、品比，得到了该两个株系的稳定的纯合材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3。

2.1 空间诱变对种子及后代植株的影响

从表1可以看出，HT1代种子发芽率与成苗率均为100%，说明空间诱变对种子无损害。1-E1、1-E2、1-E3、1-E4共400株植株中，植株长势变化不明显，仅代号1-E1中出现1株较明显的叶片变厚，植株长势旺盛，代号1-E2中出现1株植株明显变弱、易早衰的现象，但均能正常结果。所有400株中仅两株发生变异，变异率较低。1-E3和1-E4中无明显变化。全部材料中没发现单性花与雄性不育变异。

表1 种子活力及HT1代变异情况

2.2 田间性状及产量表现

从表2可以看出，突变材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3的生长势明显增强，产量比对照分别增加9.13%和23.27%，增产潜力大。8-E1-0617-1果实发育天数为24 d，比对照提早4 d，表现为极早熟。

表2 田间性状表现

2.3 果实性状

8-E2-0682-3和8-E1-0617-1的单瓜重和含糖量比相应的对照均有较大幅度的提高。其中8-E2-0682-3比E2（对照）单瓜重增加0.2 kg，含糖量提高2.9个百分点；8-E1-0617-1的含糖量较对照增加3.1个百分点，且品质更松化香脆，该两个材料均达到优质瓜的标准（表3）。

2.4 抗病性状

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，经过HT3代和HT5代进行苗期接种霜霉病、白粉病、蔓枯病和疫病的筛选后，得到的8-E2-0682-3的抗蔓枯病和疫病的能力优于比对照，抗白粉病的能力也有所增强；8-E1-0617-1的抗霜霉病和疫病的能力明显优于对照。

表3 果实性状表现

表4 抗病性表现

3 讨论

航天搭载试验得到了2个丰产、抗病性强、优质的突变材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3，经过8代株选和2代抗性筛选，性状稳定。8-E2-0682-3为厚皮甜瓜类型，在湖南和广西种植，含糖量可达到17.2%，极抗蔓枯病、疫病、霜霉病和白粉病，综合性状表现突出。以其为亲本材料，可望选育出适合于南方多雨地区露地和保护地种植高档厚皮甜瓜新品种，取代目前主栽品种伊丽莎白、西薄罗托等，提升湖南省甜瓜商品的档次。8-E1-0617-1为薄皮甜瓜类型，表现为极早熟，花后24 d即可采收，子蔓、孙蔓均可结瓜，座果能力极强，含糖量可14.1%，达到优质瓜的标准。若作为配制极早熟杂交薄皮甜瓜的亲本材料，可望选育出优良的极早熟、抗病、优质的薄皮甜瓜品种，用作露地或温棚专用型极早熟栽培。

该试验变异率不高，未发现甜瓜的单性花、雄性不育等的变异，果皮颜色也未见有变异，可能与搭载的群体数量不大有关，后续航天搭架试验可加大搭载品种种类及群体数量，或直接用多亲杂交后代作为空间诱变材料，以获得甜瓜的单性花或雄性不育材料，用于甜瓜的杂交制种。

空间诱变育种应该与实验室生物技术相结合，以利于及时保存有益的变异材料（如雄性不育）和预防气候灾害带来的影响。在筛选试验中，对每株都应该仔细观察，不错过任何可能的变异。

空间诱变育种应该与常规杂交育种相结合，尽早选育出航天品种，服务农业。目前正以突变材料8-E1-0617-1和8-E2-0682-3为亲本材料，配制新的杂交组合48份，进行比较试验，有望选育出系列早熟、优质、抗病、丰产的航天甜瓜新品种，为甜瓜产业的品种优化、品质优化和布局优化等方面作出贡献。

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