西葫芦种质资源研究与创新有哪些作用？

2025-03-13 08:11:23

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回答1：

近十几年来，植物细胞学、细胞遗传学、生物技术及分子生物学取得了长足的进步。虽然西葫芦和其他蔬菜作物相比，在相关方面的研究工作仍然有差距，但已在大孢子培养、胚胎拯救（embryo resue）、原生质体融合、分子标记、DNA转化和转基因等方面开展了一些工作，为西葫芦的育种和种质创新奠定了基础。

一、花药或大孢子培养

花药或大孢子培养是培育纯合品系、缩短新品种育种周期的一个重要手段。在常规育种中，西葫芦的纯系选育需要多代自交、回交，不仅周期长、费工、费时，而且效率很低。为了克服常规育种的缺陷，促进西葫芦育种材料的选育与种质创新，20世纪80年代，国内外不少学者相继开展了花药或未受精胚离体培养技术研究。90年代末E.I.Metwally（1998）等在西葫芦花粉培养实验中发现蔗糖150g/L与2，4-D 5mg/L组合时，来源于花粉单倍体、双单倍体植株的诱导频率较高。镜检了其中20株的根尖染色体，10株为二倍体（2n=2x=40），另外10株为单倍体（2n=x=20）。E.S.Kurtar，N.Sari（2002）等利用γ射线（0.3kGy/min，25Gy，50Gy）辐射西葫芦花粉，授粉后21d进行胚珠离体培养，单倍体胚的诱导率平均2.5%，其中70%能发育成形态正常的单倍体植株，经秋水仙素处理可加倍为二倍体植株。研究同时表明，单倍体胚的诱导率受基因型、胚的发育时期和辐射剂量等因素的影响。

二、胚胎拯救

南瓜属植物已知有25～27个种，其中栽培种有5个，其余大多为野生种或半野生种，这些野生种是抵抗各种生物性和非生物性胁迫等有益基因的一个重要贮积库。但一些可交配性障碍限制了这类基因从野生种向栽培西葫芦的转移。胚胎败育是其中最常见的一种。胚胎拯救则是克服种间杂交中出现的胚胎败育的一种重要技术。在南瓜胚胎挽救工作方面前人已做了大量的尝试。

Esquinas-Alcazar J. T.和Gulick P. J.（1983）列出了南瓜属（Cucurbita）部分种间的杂交亲和性（图18-2）。

图18-2 南瓜属植物种的种间杂交

对野生（半野生）南瓜×栽培西葫芦的杂种实施胚胎拯救，可望培育出一批带有野生种（半野生）矮生、抗病和抗虫等基因，同时带有轮回亲本的优质基因的品系。

三、分子标记

在西葫芦上虽然目前还没有构建饱和遗传图谱，但利用各种分子标记技术和同功酶技术进行西葫芦或南瓜种间亲缘关系和遗传多样性的分析工作已展开。李海真等（2000）、张天明等（2006）在国内分别利用RAPD和AFLP技术进行了南瓜属3个种的亲缘关系与品种的分子鉴定研究。Rebecca Nelson Brown等人（2002）利用西葫芦和中国南瓜的种间杂交后代获得的BC1作为作图群体，利用RAPD技术绘制了南瓜最初的遗传图谱，该图谱包括68个RAPD标记和5个形态标记，分为28个连锁群，全长1954cM，推测该长度可能覆盖了南瓜基因组的75%。其中有几个质量性状基因，如，控制未成熟果转成黄色的B基因、控制叶片银白色斑点有无的M基因、控制成熟果外壳颜色的W基因都被成功的定位，为西葫芦未来的分子辅助育种打下了基础。Katzir N.，Y.Tadmor，G.Tzuri等（2000）人利用ISSR和SSR标记技术，进行了西葫芦种内28个品种的遗传亲缘关系研究，将28个西葫芦品种分属为两个主要的亚种C.pepo ssp.ovifera和C.pepo ssp.pepo，其中对每个亚种内包括的类群进行了研究，其类群的聚类分析也基本符合前人所进行的栽培学和同功酶分类结果。上述工作，为西葫芦抗病虫基因、矮生基因、商品品质基因以及与杂种优势有关的诸多数量性状基因位点（quantitative trait loci，QTL）的标记和定位奠定了良好的基础。

四、遗传转化

采用农杆菌介导和DNA直接导入的遗传转化方法，培育西葫芦抗病毒转基因植株，也取得了进展。研究者利用遗传工程技术将病毒外壳蛋白（CP）基因导入寄主体内从而产生遗传交叉保护（Cenetically cngineered cross protection），已将几种病毒外壳蛋白基因导入寄主并获得了抗同源或异源病毒的植株。Fuchs M.，GonsalVes D.，Tricoli D.M.等人（1995，1997），以及Quemada H.D.，Gonsalves D.，Pang S.Z.（2000）等研究者分别报道了借助土壤农杆菌Ti质粒介导的叶盘转化法获得了西葫芦的黄瓜花叶病毒外壳蛋白（CMV-CP）、西瓜花叶病毒外壳蛋白（WMV-CP）和小西葫芦黄花花叶病毒（ZYMV-CP）转基因植株，为西葫芦抗病毒育种开辟了新途径。

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