‘南水6 号’水果黄瓜的制种技术研究和制种纯度检测

刘 爽，王克征，钱春桃

（南京农业大学 园艺学院，江苏 南京 210000）

水果黄瓜最早是从欧洲引进我国，其品质优良，口感鲜脆，具有良好的市场推广价值。近年我国也培育了很多优良水果黄瓜品种，如‘ 绿翠’、‘ 绿美一号’等。南京农业大学葫芦科作物遗传与种质创新实验室培育的水果黄瓜‘ 南水6 号’ 外皮呈深绿色，且表皮光滑，果实呈短棒形，果形较为顺直，果肉较厚，口感鲜嫩可口，风味独特，具有良好的商品性。

与密刺黄瓜相比，水果黄瓜制种存在制种量较低的问题。胡安杰等通过研究‘ 翠绿’高产高效杂交制种技术，每公顷获得杂交种子448 kg。苗兵兵等通过总结华南地区水果黄瓜的制种技术，最终得出水果黄瓜的单瓜籽粒数量100～200 粒，千粒质量16～32 g，产量224～298 kg·hm。莫伟钦等通过制种实践总结得出，‘ 莞绿1 号’ 水果黄瓜制种成本大约为30 万元·hm，生产种子30 万粒·hm。不同的水果黄瓜新品种需要建立特定的制种技术，以便其品种推广应用。

为了更好地推广应用‘ 南水6 号’黄瓜新品种，研究相应的配套制种技术显得十分重要。笔者研究了授粉时间、留瓜节位、留瓜数、瓜龄和后熟时间等对杂交种子的产量和质量的影响，以确定‘ 南水6 号’相应的制种技术，并利用线粒体引物和田间性状观察，对获得的杂种进行纯度鉴定。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本试验于2021 年春季在南京市白马教学基地网室进行（N31°14’～32°36’,E118°22’～119°14’），母本来自欧洲雌性系品种‘ NY-2’，父本为来自‘ 一休小叶’ 的高代自交系‘ NY-m’，杂交种为‘ 南水6号’。父本提前1 周催芽，播种使用72 孔穴盘，基质为草炭蛭石珍珠岩按照3∶1∶1 比例混合而成。

1.2 试验设计和方法

1.2.1 不同授粉时间处理 选择开花前1 d 的雌雄花套花，分别在开花当天7:00、8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00进行授粉，3 朵雄花授粉1 朵雌花，授粉过程均由1人完成，以保证授粉效果一致。

1.2.2 不同留瓜数和留瓜节位 留瓜数设单株留1个瓜、留2 个瓜、留3 个瓜、留4 个瓜、留5 个瓜和留6 个瓜6 个处理。采用随机区组试验，各处理选取10株进行统计，重复3 次。收瓜后统计平均单瓜种子数、单株种子数和千粒质量。留瓜部位分为低节位（6节及以下）、中节位（7～14 节）和高节位（15 节及以上）3 个处理，每株留3 个种瓜。

1.2.3 不同瓜龄及后熟处理 瓜龄（从授粉开始到采收种瓜的时间）设3 个处理（30，35，40 d），后熟时间设4 个处理（0,5,10,15 d；采瓜龄为40 d 的种瓜）。

1.2.4 苗期线粒体SSR 分子标记鉴定 本研究采用改良CTAB 法提取黄瓜DNA：各取父母本2 株，待测样品（从种植的F中随机选取）62 株，利用本实验室研发引物mtSSR10对田间栽培的待测样品进行分子标记纯度鉴定。以上述提取基因组DNA 为模板进行PCR 扩增—电泳分离—观察结果。参照赵宇优化扩增程序。将PCR 扩增产物采用1%的琼脂糖凝胶电泳进行分离检测，电泳仪调至210 V，电泳1 h 后，使用硝酸银染色呈像，观察父母本及测定样品的条带位置，与测定样品的编号进行对比，进行杂种真实性鉴定。

1.2.5 F植物性状观察 对杂种的鉴定观察包括对植株整体性状的观察以及对获得的F代种子与父母本的对比观察。植物的田间性状观察采用DUS检测方法，基于植物学性状对62 株‘ 南水6 号’及其父母本进行观察，在相同的栽培条件下，分别从苗期、开花期、结果期等对待测样品进行性状观察。

1.3 数据处理

本试验数据采用Excel 进行统计处理，采用SPSS 进行方差分析。

2 结果与分析

本研究获得了‘ 南水6 号’F种子，F种子与父本种子在宽度以及千粒质量性状上差异不大，性状界于双亲之间（表1、图1）。

表1 F1 和双亲的种子性状

图1 F1 和双亲的种子形态

2.1 授粉时间对单瓜种子数的影响

通过表2 可知，授粉工作在8:00 以后开始，9:00效果最佳，随后效果逐渐变差，13:00—14:00 效果最差，随后效果逐渐变好，16:00—17:00 效果接近最好水平。在制种实践中，如果工作量大，可延长至11:00左右或者在16:00 进行（表2）。

表2 不同授粉时间下空气的温度、湿度和单瓜种子数

不同授粉时间对种子产量的影响，可能与不同时间对应的空气温湿度等环境因子不同有关。黄瓜的授粉效果受温湿度影响，7:00 温度较低，加之湿度高，影响雄花散粉，故授粉效果不好。随后温度升高，相对湿度降低，温度达到25 ℃左右授粉效果最好，之后湿度有所下降，授粉效果随之下降。下午随着温度下降，授粉效果有所改善。

2.2 留瓜数和留瓜节位对种子产量影响

由表3 可知，单瓜种子数随着单株留瓜数的增加而减少，单株留1 个瓜获得的单瓜种子数量最多，有271 粒，但是单株种子数最少。单株留6个瓜获得的单瓜种子数最少，仅有146 粒，单株种子数最多，但是种子千粒质量较低，种子质量不好。单株留4 个瓜得到的单瓜种子数以及单株获得的种子数均较高，而且千粒质量与单株留1 个瓜或2 个瓜差异不大。单株留5 个瓜得到的千粒质量与单株留1 个瓜或2 个瓜差异较大。因此，单株留4 个瓜是‘ 南水6 号’最理想的留瓜数。如果种植区域营养条件较好，植株长势较旺盛，可以考虑适当增加留瓜数。

表3 不同留瓜数平均单瓜种子数、单株种子数和千粒质量比较

由表4 可知，不同节位留瓜单瓜种子数和千粒质量有所不同。中节位留瓜单瓜种子数和种子的千粒质量最好，分别为260 粒和27.8 g。虽然高节位留瓜的单瓜种子数和千粒质量比中节位低，但是与中节位差异性不显著，在黄瓜制种过程中，如果营养状况良好，高节位的瓜可以进行授粉处理，以增加种子产量。

表4 不同留瓜部位单瓜种子数和千粒质量比较

2.3 瓜龄和后熟对种子质量的影响

由表5 可知，千粒质量和发芽率随着瓜龄的增加而提高。瓜龄30 d 和瓜龄40 d 差异显著，瓜龄30 d和瓜龄35 d 差异不显著，瓜龄30 d 较瓜龄40 d，数据较低，差异显著。因此，适当延长坐瓜时间可以提高制种产量。笔者在实践中发现，春季瓜龄不宜过长，否则容易出现瓜内发芽现象。

表5 不同瓜龄的种子千粒质量、发芽势和发芽率比较

由表6 可知，后熟可以提高种子千粒质量、发芽势以及发芽率，后熟5 d 及以上的种子千粒质量都在27 g 以上，而发芽率都超过81%。其中以后熟10 d处理种子质量为最好，千粒质量达30.4 g，发芽势为95.2%，发芽率可达90.0%，而未后熟种子千粒质量仅为25.2 g，发芽势为79.3%，发芽率仅为86.7%，两者差异达显著水平。后熟15 d 处理的种子千粒质量、发芽势以及发芽率均较后熟10 d 低，有下降趋势，但千粒质量差异不显著。

表6 不同后熟天数的种子千粒质量、发芽率和发芽势比较

2.4 纯度鉴定

2.4.1 苗期线粒体SSR 分子标记鉴定 利用引物mtSSR10 对田间栽培的待测样品进行分子标记纯度鉴定，扩增电泳结果如图2 所示，61 个检测样品中，有个1 样品电泳条带与母本一致，60 个样品电泳条带与父本一致，表明60 粒种子为真杂种F‘ 南水6 号’，1 粒种子可能为母本自交种（假杂种）。拔除该单株后，剩余60 株继续进行田间性状观察鉴定。

图2 引物mtSSR10 对‘南水6 号’纯度检测

2.4.2 F植物性状观察 从两叶一心时期开始对父母本以及F进行性状观察（表7）。统计对比后发现，‘ 南水6 号’ 与其母本第一分枝节位、分枝性、叶毛数量以及果实性状等方面存在差异，利用具有多态性的性状进行田间鉴定，鉴定结果为100 %。

表7 黄瓜植株差异性状田间调查结果

3 结论与讨论

‘ 南水6 号’最佳授粉时间为9:00 前后，其次是16:00 左右，留瓜节位以中部节位（7～14 节）为宜，单株留瓜数为4 个。‘ 南水6 号’种瓜采收时间为花后40 d，后熟时间以10 d 为宜。

利用mtSSR10 检测种子纯度以及全生育期采用差异性状进行田间种子纯度鉴定，鉴定出本次‘ 南水6 号’制种纯度为98.4%。

3.1 授粉时间对种子产量的影响

黄瓜杂交过程中，授粉的质量直接影响种子的产量和质量。授粉质量除了受自身因素影响，如柱头生长状况、雄花的花粉质量等，还受外界环境的影响，其中温度和湿度是主要的影响因素。受精能力受温湿度的影响较大。授粉时，应尽量在最佳授粉温度内进行授粉工作，以达到最佳的授粉效果。最佳授粉时间为9:00—11:00。陈正武等从试验中得出，人工授粉时，最佳授粉时间是8:00—11:00，其中9:00 左右授粉，获得的种子产量和质量最高，此时温度是25°C 左右，黄瓜雌蕊雄蕊的开花散粉状态较好，花粉活力高，萌发力强。而11:00 以后，随着温度的升高，花粉、柱头活力减弱，授粉效果不佳。本研究发现，16:00 时授粉也可以获得理想的授粉效果。

3.2 留瓜节位和留瓜数对种子产量的影响

本试验表明，留瓜节位和留瓜数与‘ 南水6 号’制种产量和质量有关。康高强等研究表明，中部节位的种瓜质量和种子数最高，低节位或高节位制种，种子的发芽率、发芽势、千粒质量等较差。杨森等通过对黄瓜单瓜种子数及千粒质量的分析总结出，种子数和千粒质量最高的来自中部节位的瓜，且种子变异指数较小；种子数和千粒质量最小的来自低节位的瓜，变异指数较大；高节位留瓜的变异指数最大。黄瓜中部节位的种瓜，发育时温度可能最适宜。种子数随着留瓜数的增加而增加，但是随着留瓜数的数量增加，种子的千粒质量有所下降；单株留1 个瓜虽然千粒质量较高，但是种子产量较低，制种成本高。通过本试验可知，单株留4 个种瓜可以收获理想的制种产量和质量；如果留瓜过多，植株的营养消耗大，种瓜营养供给不充分，种子产量和质量反而会下降。

3.3 种瓜瓜龄和后熟对种子质量的影响

潘耀平等研究认为，种子成熟度表现在种子千粒质量及种子质量方面。若种子完全成熟，表现为种子千粒质量高、种子大小一致、饱满，种子质量高。成俊兰等认为，未完全成熟的种子风干后，虽然种子外观各项指标与成熟种子相比并无明显差异，但种子内部中空，在后期发芽率试验中表明种子质量较差。本试验结果证明，‘ 南水6 号’瓜龄在40 d 后采摘，可以获得最理想的种子产量和质量。‘ 南水6号’在50 d 左右采摘的种瓜内部出现了瓜内发芽的现象，这可能与春季制种后期温度升高有关。

通过后熟种子可以吸收种瓜内的营养物质，促进种子发育，改善种子质量，也可以解决因恶劣天气或栽培因素导致的种瓜过早采摘和种子未成熟的问题。聂小兰等发现，后熟10 d 左右可提高种子的千粒质量、发芽率，以及发芽势，种子质量最好，本研究的结果与之一致。庞金安等也认为，后熟时间过长会降低种子质量，本研究也得到类似的结果，即后熟时间多于10 d 时，种子千粒质量和发芽率有下降趋势，甚至出现种子在果实内发芽的现象。

3.4 种子纯度分析

‘ 南水6 号’的种子生产过程中，其假杂种主要来自于母本自交种，假杂种的电泳条带应该与母本一致，而F真杂种严格遵循线粒体父系遗传特性，其条带应与父本一致。通过本试验验证，1 粒种子可能为母本自交种（假杂种），原因可能是制种的母本在生长前期受环境等因素影响出现雄花，没有及时去除。

田间性状观察对黄瓜种子纯度有良好的鉴定作用。研究结果可以看出，‘ 南水6 号’与其母本第一分枝节位、分枝性、叶毛数量、果实性状等方面存在差异，种子性状处于父母本中间型。研究还发现，春季母本植株偶尔出现雄花，秋季母本出现较多雄花。这可能与高温容易诱导黄瓜出现雄性花原基分化有关。制种过程中出现雄花会对制种质量产生影响，因此，‘ 南水6 号’制种最好在春季进行。