四川省冬瓜育種現狀與思考

敖清艷，匡成兵，楊 建，張建軍，唐祖君

(成都市農林科學院，成都 溫江 611130)

1 冬瓜育種現狀及思考

冬瓜屬葫蘆科冬瓜屬一年生蔓生草本植物，廣泛分布于中國、印度、泰國、馬來西亞等亞洲的熱帶、亞熱帶及溫帶地區和國家，歐洲、美洲栽培較少。

1.1 國內外冬瓜種質資源研究概況

冬瓜在中國有2000多年的栽培歷史[1]，現在我國已有苦冬瓜、香芋冬瓜、綠肉冬瓜、糯米冬瓜、水果冬瓜、耐鹽堿冬瓜、實心冬瓜、香冬瓜、迷你冬瓜、硬皮冬瓜、空心瓜、無須冬瓜、四倍體冬瓜、耐澇冬瓜等多種資源，幾乎囊括現有文獻報道的所有種類，居于世界前列[2]，四川省成都市農林科學院園藝所也已收集大部分類型的冬瓜資源。但是由于冬瓜研究起步較晚，在育種研究方面較番茄、黃瓜、白菜等大宗蔬菜作物明顯滯后，對資源材料的應用和開發都不夠，缺乏系統深入系統的研究，國外關于冬瓜的相關研究報道也較少[3]，國內外從事冬瓜研究的單位、人員、深度、廣度則遠遠不足，因此很難滿足冬瓜生產和發展的需要。

在70年代末期和80年代初期，四川成都市第一農科所(現：成都市農林科學院園藝研究所)進行冬瓜資源研究和育種研究，屬于最早開始冬瓜育種研究的單位之一。另外還有長沙市蔬菜所、廣西省農科院園藝所、臺灣農友公司、廣東省農科院蔬菜所也是國內最早育成雜交冬瓜品種的幾個單位，然而臺灣、意大利開展冬瓜雜交育種及其相關研究要早得多。近二十年來全國累計選育冬瓜不超過100個品種，國外冬瓜新品種選育報道較少。《中國蔬菜品種資源目錄》已收集冬瓜種質資源295份(到2005年11月止有299份，節瓜資源69份)，到目前為止還沒有一個國家收集到野生種質資源。《中國蔬菜品種志》(2001)中較詳細記錄了82份冬瓜、22份節瓜的品種特性和栽培要點；2014年我國國家種質資源庫中保存的冬瓜和節瓜種質資源分別只有299份和69份[4]，且僅對幾個種質特征進行了簡單描述，許多重要的種質特征信息尚為空白。廣東省農業科學院蔬菜研究所已經收集了約有800多份冬瓜資源，含境外資源70余份，是目前國內外冬瓜種質資源保存最多、種類最齊全的單位。

但是隨著現代育種者對品種的人為選擇以及商用品種的推廣普及，冬瓜資源的數量和其他蔬菜一樣正在不斷減少，嚴重危及冬瓜資源的遺傳多樣性。但仍有較多的種質資源仍散落在民間，由于缺乏專業人員的嚴格提純復壯，品種種性不斷退化，這就需要育種工作者積極對這些民間豐富的優良地方冬瓜資源進行收集、保護、創新、利用。

1.2 冬瓜主要農藝性狀研究

近年來，圍繞冬瓜結果生理以及果實性狀的遺傳相關性，育種者開展了大量的研究，如胡新軍[5]、李建宗[6]、謝大森[7]、張建軍[8]、周火強[9]等冬瓜育種工作者對冬瓜的發芽、葉片大小、雌花節位、瓜大小、單瓜重、瓜肉致密性、瓜橫徑、果肉厚度、抗病性、分枝、蔓長等多個性狀進行了遺傳相關和通徑分析，例如冬瓜種子打破休眠的物理處理方法逐漸由傳統的干燥處理、低溫處理、光照處理等方式向高壓靜電場處理、微波輻射處理、低強度電流處理、等離子體處理、磁化處理等物理農業新技術研究方向轉變，也常用GA、CaCl2、KH2PO4、KCl、H2O2、CuSO4、KMnO4等浸種，它們對種子體內的酶或重要代謝過程產生直接、間接的影響，從而影響種子活力，促進萌發[10]。四川冬瓜育種工作者在這些方面也進行了很多嘗試和研究。

1.3 冬瓜抗病性研究

由于高溫高濕、土傳病害、連作障礙等因素，冬瓜種植過程中病害發生嚴重，各種病害已成為制約冬瓜生產的主要因素。其中枯萎病、白粉病和疫病是冬瓜三大主要病害[2]，導致冬瓜生產損失慘重。枯萎病是冬瓜的毀滅性病害，在老菜區冬瓜發病率高達60%，嚴重影響冬瓜的產品質量和數量，冬瓜抗枯萎病育種是育種學者急待解決的一大難題，研究表明冬瓜枯萎病抗性由隱性多基因控制，不易掌握。

為了減少枯萎病對冬瓜生產的威脅，廣大冬瓜育種工作者積極選育抗枯萎病的專用品種，四川省成都市農林科學院園藝研究所選育的蓉抗一號是國內第一個報道的抗冬瓜枯萎的雜交冬瓜品種；廣東省農業科學院蔬菜研究所利用雌性定向選育和化學誘變技術選育出抗枯萎病、炭疽病的節瓜新材料全雌系A36，并用于育種；曾華蘭[11-12]采用土壤接菌法鑒定了42份四川冬瓜種質資源的枯萎病抗性并進行了評價。現普遍采用嫁接改善冬瓜抗枯萎病能力，在四川，冬瓜生產者多采用南瓜做砧木的冬瓜嫁接苗，四川省成都市農林科學院園藝研究所研究已經選育了2個冬瓜專用砧木；同時，如四川省成都市農林科學院園藝研究所研究的“冬瓜-水稻高效輪作”等冬瓜栽培技術[13]的提高也大大降低了病害的發生。

1.4 冬瓜分子生物技術研究概況及思考

分子生物學和生物化學技術在冬瓜中進行資源的遺傳多樣性研究，為遠緣雜交育種提供理論支持、減少育種盲目性，不僅可以提供新的研究手段和方法，而且可以加深對冬瓜資源的研究、創新和利用，近年來，越來越多的科研工作者采取了該技術和方法進行了冬瓜基因水平研究。利容千[14]對中國的瓜類蔬菜進行了較系統的研究中發現冬瓜的染色體大小為2～4μm，冬瓜的核型公式為2n=2x=24=10-16m+6-14sm(2SAT)+0-2ST，節瓜的核型公式2n=2x=24=14m+8sm(2SAT)+2st(2SAT)。林毅[15]獲得了冬瓜的核糖體失活蛋白基因：AF453777。孟祥棟[16]利用RAPD技術用20條隨機引物分析了2個冬瓜品種和1個節瓜品種，其中3條引物可同時擴增出多態性，其相似系數表明它們的相似性很高。廣東省農科院蔬菜所通過對冬瓜(27000多個基因)基因組重測序、高通量基因分型、基因編輯等，在2019年已經完成了首個冬瓜基因組序列測定和基因組變異圖譜的繪制。

由于冬瓜種質資源遺傳基礎狹窄[1]，現有常規的種質資源創新方法已難以創制出具有突破性的材料，如抗疫病的冬瓜材料，必須充分利用現代生物技術，加強對冬瓜種質資源的創新研究，其中基因編輯技術是當前比較行之有效的種質創新技術，然而迄今尚未成功構建冬瓜穩定的遺傳轉化體系，因此需要加強冬瓜資源收集，特別是本地資源的收集和保存，加強冬瓜種質資源創新技術研究。同時冬瓜育種研究者需要借鑒黃瓜等蔬菜的研究方法，在全基因組水平掃描并檢測出與重要性狀相關的變異位點，開展主要農藝性狀QTL定位研究，挖掘出穩定表達的QTL和優異等位基因；應用關聯分析方法發掘冬瓜果實發育、疫病抗性、功能保健成分等數量性狀基因，改善育種策略，培育出更多營養成分更高、風味更濃郁的抗病冬瓜品種，充分挖掘冬瓜基因組信息并開展分子設計育種。

1.5 冬瓜營養品質研究思考

冬瓜營養豐富，是優質食品，不僅可鮮食，還可被加工制成糖水冬瓜罐頭、冬瓜飲料、冬瓜醬等深加工產品，并且具有明顯藥用和保健價值。早在《食療本草》《本草經集注》就有記載，作為藥食同源的特色瓜類蔬菜，其營養物質和功能性物質在調節人體生理機能方面與藥物調節功能相似，這與人們愈加重視保健和養生、崇尚自然的觀念相契合。現在挖掘這些營養物質以及功能性物質代謝合成的關鍵基因位點，對冬瓜品質分子育種、精深加工產品的開發具有重要的應用價值，也是研究的重點方向之一。

2 冬瓜生產現狀及思考

2.1 冬瓜生產概況

目前全世界冬瓜年栽培面積約50萬hm2，其中我國的種植面積最大[3]，約占全球的2/3，主要分布在廣東、廣西、海南、湖南、江蘇、四川、湖北、河南、安徽、福建、浙江、河北等省區，境外主要有泰國、越南、印度、印尼、馬來西亞、菲律賓、緬甸、美國、玻利尼西亞等國家。多數地區冬瓜生產以鮮銷為主，在瓜類作物中占比較高，具有適應性廣、耐貯運、貨架期長等特點，是現代農產品加工的理想原料和調節市場均衡供應的重要蔬菜作物，我國和印度以生產粉皮冬瓜為主，泰國、馬來西亞等東南亞國家以生產小型青皮冬瓜為主。現在廣東省農科院蔬菜所研發育成的鐵柱黑皮冬瓜已成為全國種植面積最大、銷量最大的冬瓜品種。

根據四川省農業農村局統計數據，四川省冬瓜年平均栽培面積近十年每年呈遞減趨勢，2018年栽培面積已不足6667hm2。但是由于新品種和新技術的應用，冬瓜單產增加明顯，2017年年產冬瓜373300t，2018年年產冬瓜473100t，但這不能滿足本地及周邊地區的需求。四川及重慶等西南地區，消費冬瓜目前仍以空心的粉皮冬瓜為主，栽培仍以粉皮冬瓜為主；隨著廣東黑皮類型冬瓜的推廣，如目前火鍋及燒烤食材基本以黑皮類型冬瓜為主，但黑皮類型冬瓜主要靠外來運輸補充本地市場，因此逐漸在西南地區開始進行了一部分栽培。

2.2 冬瓜育種研發方向思考

目前由于較多的冬瓜生產者過分追求冬瓜產量，導致冬瓜品種單調。隨著人民生活水平的提高，蔬菜生產不斷向專業化、產業化方向發展，現有冬瓜品種難以滿足市場多樣化的需求，這對冬瓜育種提出了新的要求，同時種植者也在產量、品種熟性、耐貯運、商品性、抗病性等方面和消費者在品質、營養、食用風味、果實大小等方面對冬瓜品種都提出了更高的要求，產量育種應轉向品質育種。

針對生產上迫切需要解決的問題和良好的發展勢頭，首先，需要加大科研投人，強化冬瓜新品種選育工作；其次，育種工作者應根據市場需求優化冬瓜育種目標，應以豐產、穩產為主轉向優質、多抗、豐產、專用，特別是設施栽培專用品種、優質加工專用品種、優質耐貯運品種、抗病抗逆反季節栽培品種、出口貿易的外向型品種等等方面進行調整和有所突破；第三，降低冬瓜生產成本，積極研究和集成高效節本提質技術、投入品高效利用、減農藥減化肥的“雙減”技術、肥水精準管控技術、品質與產量耦合提升技術、病蟲害綠色防控技術等高效節本提質技術，促進蔬菜安全生產，提高蔬菜持續高效生產與供應水平，增加農民收入。

3 品種推廣的思考

3.1 新品種突破性問題

四川省種子站數據顯示，四川審定的水稻、小麥、油菜等品種市場推廣率僅4～5成左右，四川蔬菜審定的品種數量推廣率更低，冬瓜新品種的推廣種植則更加有限。審定品種出現同質化，突破性不強導致市場推廣困難，又影響了品種轉讓，即使轉讓出去，也面臨轉化效益較差的問題。這也說明了市場缺乏突破性品種，導致科研成果轉化率不高，因此需要調動科研人員從事研發、轉化、創業的積極性，加強品種突破和市場轉化。

3.2 育種和市場關系

由于通常要完成一個突破性品種，需要5～10年乃至更長的時間，但是新品種研發主要以爭取科研課題為導向，持續性和研發深度往往不夠，導致這些品種跟生產需求不一定很匹配。目前育種研究和市場脫節仍較為嚴重，當前育種、擴繁、生產等環節也存在脫節問題，省內有實力的育繁推一體化的企業數量偏少，需要建立以市場和商業化成果為導向的育種模式。