西瓜抗病种质资源有哪些？

（一）自然突变
生产和育种过程中，由于自然环境条件下不确定因素的作用，一些西瓜材料常常产生自然的基因突变，表现出特异的性状，颇有研究和利用价值，成为西瓜种质资源创新的一条很有价值的途径。比如国内的无杈西瓜、板叶西瓜大叶红、西瓜G17AB雄性不育两用系、西瓜子叶失绿致死基因的携带株等都是从自然突变中得到的。
（二）杂交创新
两个或多个具有不同优良性状的种质进行杂交，对分离后代逐代选育出一个综合性状优良的新品种或新种质，这是常规品种选育的主要途径。比较熟悉的一些常规西瓜品种选育如：
小花狸虎×旭大和——早花
早花×华东24（♀）——龙蜜100×蜜宝——龙蜜104、龙蜜105
早花×红枚（♀）——中育1号×庆丰——汴梁1号
早花×核桃纹——郑州2号×兴城红——郑州3号×中育6号——石红1、2号
庆丰×蜜宝——中育2号×手巾条——中育9号
手巾条×久比利——中育5号×中育6号——中育10号
20世纪80年代以后，随着杂交一代西瓜的兴起，这种育种方法逐步成为西瓜种质创新的主要途径。
肖光辉等（1998）报道，用常规杂交转育的方法将野生西瓜的抗枯萎病性状转育到栽培西瓜中，后代在病圃中经7代自交纯化和抗性选择，选育出了4份抗性材料。苗期接种鉴定和疫土自然接种鉴定的结果都表明，选育出的4份材料中，对西瓜枯萎病有2份高抗、2份中抗，对炭疽病的抗性均较强等。
（三）诱变创新
包括化学诱变和物理诱变，主要有以下几个方面：
1.化学诱变
以秋水仙素诱变西瓜四倍体最为典型，诱变方法不断改进。谭素英等（1993）采用剥去生长点外幼叶、进行秋水仙液滴芽的方法诱变西瓜四倍体，变异株率可提高到50%～60%。房超等（1996）以幼胚子叶组织为外植体，0.05%的秋水仙液浓度进行西瓜离体诱导四倍体的诱变，变异株率高达50%～60%。马国斌等（2002）研究认为：采用西瓜茎尖离体诱导四倍体的有利途径是8d左右苗龄的茎尖，诱变培养基应保持较低的细胞分裂素浓度和0.1%秋水仙素浓度，处理时间为24～48h。
2.60Co γ照射
黄学森等（1995）用60Co γ照射中育1号西瓜种子（剂量376Gy，剂量率0.94～1.98Gy/min），获得1份轻抗枯萎病和1份无杈的突变材料。
王恒炜等（2003）利用60Co γ射线辐射处理118西瓜干种子，通过7代连续系统选择、鉴定，选育出了新突变系C68-42-10-9-23-73-82。该突变系表现为中晚熟，植株生长势强，抗枯萎病，果实圆形，底色浅绿，上覆中宽深绿条带，果形指数1.01，平均单果重6.4kg，粉红瓤，中心含糖量10.8%，耐贮运，种子大片，为淡红色麻籽，千粒重98g。
王鸣、马克奇等（1988）对原始易位系旭大和及其他几个优良品系的干种子用60Co γ射线进行重复照射，进一步提高其不育性，并育出一批杂合易位少籽西瓜新品种，其单瓜种子产种量较普通二倍体减少50%～80%，种子数量最少的单瓜中仅含十余粒至数十粒种子。朝井小太郎、吴进义等（1987、1993）用不同剂量的60Co γ射线辐照二倍体西瓜的干种子、花粉后代，结果各个剂量均可出现染色体易位，并选出易位纯合体，培育出华知A雄性败育系和少籽西瓜易红1号、5号等。
3.质子束辐射
孙逊等（2002）用不同能量（4、6、8mev）和剂量（25、50、100c）的质子束辐照西瓜干种子的诱变研究发现，质子辐照可诱发有丝分裂行为异常，染色体结构变异——产生微核、染色体桥、染色体断片等；随着质子束能量和剂量的提高，染色体畸变细胞率呈增加趋势；质子束还能引起雌花着生节位的降低、果实提早成熟和瓤质改善。同时，选育出了2份有价值的突变材料。
4.太空搭载育种
方晓中（2002）利用卫星搭载诱变技术处理西瓜干种子，通过太空辐射和微重力双重作用所产生的遗传变异，选育新品系、培育新品种。试验表明，太空处理过的种子在当代种植时基本无变化，F2代以后开始表现不同程度的返祖、染色体加倍、果个变大、品质提高、抗性增强等变异，在搭载的5份材料中，高桥4号变异最明显，果个比原来增大了20%，并培育出了卫星2号（高桥4号×平5♀）西瓜杂交新品种。另外，崔艳玲等（2004）培育出了航兴1～3号几个西瓜杂交新品种。
（四）生物技术创新
1.单倍体培养
中国在西瓜单倍体培养方面很早就有成功报道，比如薛光荣等（1988）分别用琼酥和周至红的花药诱导培育成了植株。诱导的关键是选择小孢子发育在单核靠边期时的花蕾（花蕾横径为5mm左右，花冠明显突出，花药增大，质地硬实，易于剥离），去分化培养基上花药裂口处必须能分化出致密的愈伤组织。但后来却未见成功的应用报道。
魏瑛（1999）以MS为基本培养基附加NAA、6-BA和KT，对在4℃和10℃低温下处理24h和72h的西瓜花药组织的影响及花药愈伤组织的形成作了观察。结果发现处理后的花药经过前期的褐变，在2个月时开始形成愈伤组织。其中西农8号在4℃低温下处理72h后的愈伤组织诱导率高达35.01%，NAA在花药愈伤组织的形成中起主要作用，而不同基因型材料花药的抗冻性表现出一定差异。
魏跃等（2005）以10个西瓜品种杂交后代F1的花药作为研究材料，从基因型与激素作用关系等方面对花药愈伤组织的诱导进行了研究。结果表明：适宜的基因型是花药诱导培养成功的关键因素，不同基因型对激素变化的敏感性不同，最适培养基也不相同。
2.外源DNA的直接导入
根据导入的方法不同可分以下几种：
（1）花粉管导入 李涛等（1996）应用花粉管通道导入技术将黑籽南瓜DNA导入受体西瓜早花品种，期望得到早熟、抗寒的西瓜新品系，RAPD分析表明，变异后代中产生了与早花西瓜差异明显、分子量在2kb左右的DNA片段OPY02/2000。
王国萍等（2003）利用西瓜有性生殖过程，通过花粉管通道法直接导入西瓜活体植株的技术，将携带有外源几丁质酶基因的质粒DNA涂抹在授粉后的柱头上，使其沿花粉管通道进入到生殖细胞，得到转化处理种子。转化T1代植株经除草剂Basta筛选和PCR扩增获得转化植株。对T3代株系进行田间自然发病和人工接种鉴定获得3个抗枯萎病的株系。结果表明：几丁质酶对镰刀菌引起的西瓜枯萎病有一定的抑制作用。采用的基因为几丁质酶基因（Chill）来源于水稻，构建在Ti质粒载体pCAMBAR.Chi11上，宿主菌株LBA4404，几丁质酶基因片段大小为111kb，该质粒上还含有一个Bar（抗除草剂）基因作为转基因植株的筛选标记基因。
肖光辉等（1999）采用DNA浸胚法将供体瓠瓜的总DNA导入西瓜，D1代获得一变异株，变异率为0.32%。D2代变异植株成株期功能叶过氧化物酶同工酶酶带数增加，出现了供体植株的酶带，变异株部分染色体的臂长、臂比、带型与受体相比产生了明显的变异，果实有22.7%的皮色由深绿变成白色或白皮绿网纹，接近供体瓠瓜的皮色，果实形状有31.0%发生变异：种子的形状和色泽有33.3%发生变异。初步认为西瓜的性状变异是供体瓠瓜DNA导入的结果，D3代在病圃中筛选出的D3-1、D3-2、D3-3、D3-4和D3-5材料，性状已稳定，并且在病圃中表现出对枯萎病的强抗性，苗期接种鉴定结果表明，D3-1和D3-3高抗枯萎病，D3-3和D3-4中抗枯萎病，D3-5轻抗枯萎病。
（2）子房注射法 王浩波等（2001）采用子房注射法将南瓜总DNA导入西瓜，经病圃田间筛选和6代自交纯化已获得5份稳定的西瓜抗病种质材料，对枯萎病的田间抗性得到了显著提高，有3个株系达到高抗（HR）水平。
（3）基因枪法（微弹轰击法）任春梅等（2002）以西瓜顶芽为转化受体，采用基因枪轰击的方法将质粒pBI121 DNA导入西瓜，旨在建立基因枪介导西瓜遗传转化系统。研究表明：预培养时间与轰击次数对转化率影响显著，而扩散腔类型和甘露醇处理质量浓度对转化率的影响不显著。经GUS基因表达产物的检测，Kanr（抗卡那霉素）试管苗的转化率为33.3%。
3.基因遗传转化
随着基因克隆技术不断发展，近年来成功克隆的目的基因数目不断增加，促进了西瓜遗传转化的研究。
王春霞等（1997）以2d龄的西瓜无菌苗子叶为外植体，通过与根癌脓杆菌共培，建立了西瓜子叶农杆菌介导法的遗传转化系统。所用根癌脓杆菌含有NPT-Ⅱ基因和番茄的ACC合成酶及其反义基因的质粒。Southern-blot分析，NPT-Ⅱ基因已整合到西瓜的基因组，乙烯释放指标表明，转入的正义和反义ACC合成酶基因得到不同程度的表达。
王慧中等（2000）研究表明：西瓜子叶外植体能被含双元载体pBPMWMV的根瘤农杆菌感染，该质粒载体含有一个NPT-Ⅱ基因以供选择kanr的转基因西瓜植株以及一个WMV-2 CP基因，kanr西瓜植株经NPT-Ⅱ酶活性检测、DNA分子点杂交及Southern杂交试验证明，外源的WMV-2 CP基因已导入西瓜细胞。王慧中等（2003）进一步研究表明：通过自交结合PCR检测，发现WMV-2 CP基因在转化植株自交一代的分离符合3：1的分离比。经过连续4代的选择鉴定，已从T7、T11和T32 3个独立转化子的后代中筛选获得8个转基因纯合株系，性状表现整齐一致。Western-blot分析结果表明，RT7-1、R4T11-3以及R4T32-7 3个不同来源的株系均能表达产生外壳蛋白。转基因纯合株系WMV-2感染后的病毒抗性实验表明，与未转基因对照相比，转基因株系可以推迟发病时间，减轻发病程度。实验筛选获得的转基因株系R4T32-7也表现出对WMV-2的高度抗性。
陈崇顺等（2002）利用西瓜枯萎病尖镰孢菌的孢子及细胞壁碎片混合液诱导豇豆幼苗特异几丁质酶的表达，纯化了该特异几丁质酶，测定了其部分氨基酸序列，成功克隆了对西瓜枯萎病菌等病原真菌具高抗作用的特异酶的编码基因，并与pBI121重组成功构建了几丁质酶基因植物表达载体，为培育抗枯萎病转基因西瓜迈出了新的一步。
张自忠等（2005）构建了同时含有番茄几丁质酶基因（chi3）和B-1、3-葡聚糖酶基因（GLu-AC）的双价抗真菌基因植物表达载体，以西瓜子叶块为外植体，采用根癌农杆菌介导法，将chi3和Glu-Ac同时导入西瓜栽培品种中育1号，共获得46株抗性再生植株。经PCR、Southern-blot和RT-PCR检测，表明外源基因已成功整合到西瓜基因组中，并在转录水平方面得到表达。利用尖孢镰刀菌西瓜专化型（Fusarium oxysporum）对转基因植株进行离体叶片抗病性检测，表明转基因植株对枯萎病的抗性均有不同程度的增强。
牛胜鸟等（2005）利用西瓜花叶病毒（WMV）外壳蛋白基因、小西葫芦黄化花叶病毒（ZYMV）复制酶基因、黄瓜花叶病毒（CMV）复制酶基因构建了三价植物表达载体，用根癌农杆菌介导法转化西瓜子叶外植体获得了再生植株。经PCR和Southern-blot检测，证明目的基因成功地导入了西瓜植株，并能够在后代植株中遗传，转化效率约为1.7%。在温室和大田对T2、T3代转基因株系进行了病毒接种实验和抗病性筛选鉴定，转基因西瓜株系表现出感病、抗病、免疫和症状恢复等不同的类型。其中BH1-7株系的T3代植株对ZYMV和WMV的抗病能力普遍达到中等水平以上，并保持了受体西瓜品系原有的优良农艺性状。

1.无杈西瓜
最早于1967年由新疆生产兵团石河子141团徐利元在苏联2号西瓜的生产田中发现，原名安无杈，果皮绿白，有深绿色宽条带，果肉粉红。1984年，新疆生产兵团农六师农业科学研究所黎盛显利用它培育出了无杈西瓜品种无杈早，并审定推广。该品种果实圆、皮色浅绿有网纹，肉色粉，植株除基部5节以内有分枝外，在主蔓中、上部基本无分枝，而且主蔓粗短有弯曲，叶片肥大，茎尖生长点在生长后期会停止生长，自封顶。该品种不仅适于密植栽培，而且田间不用整枝打杈，有利于西瓜的产业化大面积栽培。1991年林德佩等对无杈早进行的遗传研究表明，该无杈性状受一对单基因控制，对正常分枝性状呈隐性，可以通过杂交的方法转育利用。
2.短蔓西瓜
短蔓西瓜由于瓜蔓短可用来密植栽培，很早就从国外引进利用，主要分两种：一种叫日本短蔓，属于细胞小的类型（dw1dw1），由一对隐性基因控制遗传，叶色深绿，丛生，主蔓不明显，早熟，果实发育期仅有16d；另一种叫美国短蔓，属于细胞少的类型（dw2dw2），由一对隐性基因控制遗传，叶色浅绿，有主蔓。两种短蔓基因不等位，相互杂交的后代为长蔓，但都表现为果实小（1～2kg）、坐果难，因此纯短蔓品种直接利用较少，一般都用作亲本材料，用于培育早熟小果形西瓜品种。如中国农业科学院郑州果树研究所用红花×日本短蔓育成的极早熟西瓜新品种端阳1号，台湾省育成的宝冠等。另外，日本短蔓（dw1dw1）材料用来作杂交亲本（母本）时，由于该短蔓具有下胚轴极短，叶色浓绿的特点，还可用作鉴定杂交纯度的早期标记性状。
近年的研究表明：短蔓西瓜还有一些其他类型。黄河勋等（1995）用其所发现的一个短蔓雄性不育材料分别与日本短蔓（dw1dw1）和美国短蔓（dw2dw2）杂交，F1代全为长蔓，F2代除长蔓以外，还有短蔓类型，这说明，短蔓除了dw1和dw2以外，还有第三个基因，这个基因还与一个不育基因连锁。
马国斌等（2004）的研究表明：从美国引进的一份短蔓材料（P1）受两对隐性基因控制，基因型表示为dw1dw1dw2dw2；一份中蔓材料（P2）受一对隐性基因控制，基因型表示为Dw1Dw1dw2dw2；自选的一份长蔓材料（P3）不含短蔓基因，基因型表示为Dw1Dw1Dw2Dw2。通过与优质普通长蔓西瓜P3的杂交和后代分离选择，选育出了矮生西瓜新品系SS17。该品系中蔓，最大蔓长1m左右，果实圆形，花皮，单瓜重2kg左右，红瓤，易坐果，早熟性好，中心糖为11～12度。
3.板叶西瓜
板叶即全缘叶或称甜瓜叶，因西瓜基本上都是裂叶，故板叶显得尤为珍贵。王云鹤等（1977）最早报道用板叶1号（由吉林省白城地区农业科学研究所提供，果实圆形，皮色绿白，粉红肉，种子中等大，色褐有灰色麻点）×苏联3号选育出了板叶2号（果实圆形，皮色墨绿，桃红肉，种子中等偏小，米黄色）。之后，中国农业学科院果树研究所在早花西瓜品种中发现了板叶突变，选育出了综合性状较好的板叶西瓜新品种中育3号（大叶红）。
由于板叶性状具有标记作用，与一般的裂叶西瓜最早在3～4片叶时就有明显的区别，可用于杂交种子纯度的早期鉴定。因此，随着西瓜杂交优势育种的推广和普及，板叶品系的选育和利用更加受到重视。黄仕杰等（1985）用蜜宝×中育3号培育出了板叶新品种重凯1号（果实圆形，皮色墨绿，大红肉），并培育出西瓜杂交一代新品种州优8号；崔德祥等（1996）以自选单系X-4×重凯1号选育出了板叶新品系新凯（果实圆形，皮色绿、带网纹，大红肉），遗传研究表明，该板叶性状的遗传受一对基因控制，对裂叶性状呈隐性。天津市种子公司以具板叶性状的品系作母本杂交，培育出了西瓜杂优新品种津丰1号；河南省开封市蔬菜研究所以具板叶性状的品系作母本杂交，培育出了西瓜杂优新品种F35。
4.具叶片后绿（dg）性状的种质
马双武等（1995）在田间发现了具具叶片后绿（dg）性状的植株，并通过多代自交选育获得了优良后绿品系96B90。其植株表现为新生组织或器官的颜色由黄白→白绿，并随着老化逐步转为正常绿，比如说，刚出土的子叶颜色由黄白→白绿，随着子叶逐渐长老颜色也逐渐变绿，达到品种的固有绿色，以后，陆续新生的芽尖、嫩叶和幼茎等均如此。这一性状和正常绿植株区别明显，而且，最早在子叶期（播种后7～10d）就能表现出来，是一个理想的杂种纯度早期鉴定标记性状，很有研究利用价值（图22-12）。进一步研究表明，该后绿性状的遗传受一对隐性基因控制，而且96B90品系本身果形圆、墨绿皮、红果肉、品质优，可直接用于杂交育种和杂交转育，并选育可在早期鉴定杂交种纯度的西瓜新品种。近年，用96B90作母本杂交，己培育出了西瓜新品种郑果5506。该技术于2002年10月获国家技术发明专利
图22-12 叶片后绿西瓜蔓

1.抗枯萎病

西瓜枯萎病是由真菌半知菌亚门镰孢霉属尖镰孢菌西瓜专化型[Fusarium oxysporum f.niveum（E.F.Smith）Snyder et Hansen]侵染所致的病害，国际上公认有3个生理小种，4类鉴别寄主（表22-4）。

表22-4 西瓜枯萎病专化型生理小种鉴别寄主

注：S=感病，R=抗病。

中国对西瓜种质资源的抗病鉴定和利用起步于20世纪80年代后期，其时成立的全国西瓜抗病协作组，对西瓜枯萎病集中开展过较系统的研究。其中通过对生理小种的鉴定认为，中国主要存在的是生理小种0和1。对种质资源的抗病鉴定发现，国内缺乏抗病种质而且栽培品种绝大部分是感病品种，所筛选出的抗源主要来自国外，高抗生理小种1的种质资源有：Calhoun Gray，Smokylee，Summit，sugarlee；中抗种质资源有：Dixielee，All Sweet，Crimson Sweet，Charleston Gray等。培育出的抗病品种有西农8号，抗病苏红宝，郑抗1、2、3号，京抗2、3号等。这些研究为克服中国西瓜栽培的重茬障碍，推动西瓜产业的持续发展起到了重要作用。

抗病性遗传研究表明，西瓜枯萎病的遗传规律比较复杂。于利等（1990）采用Griffing双列杂交方法Ⅱ，对西瓜枯萎病具有不同抗性的7个品种后代的抗性表现进行了研究，结果表明，西瓜品种对枯萎病的抗性属数量性状，抗病性由隐性多基因控制，其遗传效应符合“加性－显性”模型，以加性效应为主，且感病对抗病表现部分显性。周凤珍等（1996）研究表明，高抗品种卡红与感病品种都1号杂交，F1代表现高抗，表明抗性是受单基因控制的显性遗传。而用中抗品种查理斯顿与感病品种都1号杂交，F1代表现感病，又表明抗性遗传不是受单基因控制的显性遗传。肖光辉等（2000）用感病品种蜜宝作母本，分别与高抗枯萎病材料D3-1和D3-2杂交，F1代表现高抗枯萎病，F2代及与感病亲本蜜宝回交的BC1代群体抗感分离比例分别符合3：1和1：1，说明枯萎病抗性遗传是受单基因或单DNA片段控制的显性遗传。因此认为，抗病品种杂交后代的抗病性遗传如何，还须做相应的鉴定。

段会军等（2005）对采集于河北省西瓜种植区46个市（县）的西瓜枯萎病菌系进行了致病性测定。根据鉴别寄主对供试菌系的抗感反应，将46个西瓜枯萎病菌系划分为0号、1号和2号3个不同的生理小种，分别包括8个、30个和8个菌系，占供试菌系的17.4%、65.2%和17.4%；其中0号生理小种菌系致病性最弱，仅使品种Sugar Baby感病，以冀中和冀南居多；1号生理小种菌系致病力中等，使鉴别寄主Sugar Baby和Charleston Gray感病，而使Calhoun Gray抗病，主要分布在整个河北省西瓜种植区；2号生理小种的菌系致病力最强，使3个鉴别寄主均能感病，主要分布在冀中和冀北。这说明西瓜枯萎病生理小种2已在中国存在，对其相应的抗源PI296341等的筛选和利用应引起足够的重视。

2.抗炭疽病

西瓜炭疽病又叫黑斑病，是由瓜类刺盘孢菌[Colletotrichum lagenarium（Pass）Ell.et Halst]侵染引起的病害。该菌属半知菌亚门、刺盘子孢属真菌，除危害西瓜外，还可侵害黄瓜和甜瓜。现已发现有7个生理小种，但以1、2、3生理小种分布普遍。抗源有PI189225、PI271775、PI271778、PI299379等。遗传研究表明，西瓜对炭疽病3个生理小种的抗性均受单一的显性基因控制。国内对西瓜炭疽病的研究较少，仅做过少量的鉴定方法研究，所筛选利用的抗源均来自国外，如Black kleckley、Cango、Fairfax、Charleston Gray（查理斯顿）、Garrisonian、Crimson（克伦生）、Jubilee（久比利）、Smokylee、Dixielee、Sugarlee、Au-Jubilant、Au-Producer等，已培育的抗病品种有黑蜜无籽、红优2号、西农8号等，这些品种同时对枯萎病有一定抗性。

3.抗病毒病

西瓜病毒病主要是由小西葫芦黄花叶病毒（Zucchini yellow mosaic virus，ZYMV）、西瓜花叶病毒（Watermelon mosaic virus，WMV）、黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus，CMV）、番木瓜环斑病毒—西瓜株系（Papaya ringspot virus-watermelon strain，PRSV-W）和南瓜花叶病毒（Squash mosaic virus，SqMV）侵染引起的病害。其病源多，传播渠道广，对西瓜生产的威胁很大。根据美国信息资源网（GRIN）公布的对578份西瓜种质资源的鉴定结果，对西瓜花叶病毒Ⅱ具有抗性的材料有26份，其中来自中国上海市的西瓜“绿皮红肉”（PI192937）具有抗性。国内西瓜抗病毒研究开始于20世纪90年代，主要是西瓜花叶病毒外壳蛋白基因的导入。据黄学森等（2004）报道，已获得同时导入了西瓜花叶病毒（WMV）外壳蛋白（CP）基因、小西葫芦黄化花叶病毒（ZYMV）复制酶（NIb）基因、黄瓜花叶病毒（CMV）复制酶基因的转基因新材料BH-1。经温室及大田抗病毒病鉴定表明，该材料抗性达中抗以上水平，是中国第一个通过转基因获得的抗病毒病西瓜新种质。