印度南瓜与中国南瓜种间杂交试验

叶飞华，张明方，金永祥

（1.湖州市农作物技术推广站，浙江 湖州 313000；2.浙江大学农业与生物技术学院，浙江 杭州 310058）

印度南瓜（Cucurbita maximaDuch.）与中国南瓜（Cucurbita moschataDuch.）的种间杂交存在杂交亲和性障碍。20世纪初以来，欲寻求打破种间杂交障碍的研究未能获得理想结果[1-2]，其F1能成活但自交不育，回交1次恢复可育性后未做进一步研究[3]。后来的研究证实，印度南瓜与中国南瓜栽培种之间存在部分亲和，只要材料选用得当，可以用中国南瓜改造印度南瓜[4-6]，并成功选育出种间杂交组合“四季绿”且应用于生产[7]。但对于种间杂交自交系材料的获得至今未见报道。如果在印度南瓜与中国南瓜之间创造一个“种间自交系”桥梁亲本，则可为利用种间杂交开展优质南瓜育种和南瓜砧木生产开辟一条新的途径。为此，笔者开展了中国南瓜与印度南瓜种间自交系选育方法的研究和探索。

1 材料和方法

1.1 试验材料及其来源

供试印度南瓜4份材料，均为自交系，其中P1是从日本协和种苗株式会社的“栗子蔓”南瓜中选育出来的多代自交系，P2是从日本武藏野种苗株式会社的“胜荣”南瓜中选育出来的多代自交系，NY3-24和NY16-16是从其他印度南瓜中选育出来的多代自交系。

供试中国南瓜材料4份，其中P3为河北省邯郸市的“象鼻子”中国南瓜，0603、NZ10-1-4、NZ11-8均为浙江湖州本地中国南瓜品种中选育出来的多代自交系。

2017年秋季产量对照品种为从日本协和种苗株式会社引进的印度南瓜“栗子蔓”。

1.2 试验设计

1.2.1 试验时间与地点

试验于2013春季至2017年秋季在浙江湖州市瓜果蔬菜园区内进行，每年种植春季、秋季2茬，5年共种植10茬，各茬种植数量及面积见表1。

表1 2013春季至2017年秋季南瓜种间杂交试验各茬次种植安排

1.2.2 试验方法

（1）采取1次杂交2次回交和5次自交方法获得种间自交系，详见图1。

1次杂交：2013年春季，以印度南瓜（P1、P2）为亲本之一，中国南瓜P3为亲本之二进行正反交，即组成P1×P3、P2×P3、P3×P1、P3×P2这4种杂交组合，收瓜后挖取种子，记录收获的瓜数，调查单瓜种子数。2013年秋季用其F1种子播种，考查出苗情况。

2次回交：众所周知，即使对种间F1自交成功，F2则会产生疯狂分离，较难筛选到有经济价值的个体，但在群体较大时，可对优良个体进行系统选育；因此，在自交无果情况下，改用P2的花粉对‘P1×P3’进行杂交（近似1次回交）和回交（近似2次回交），获得了可育的回交种子。2013年秋季至2014年春季，用印度南瓜P2的花粉对P1×P3（两季分别种植16、60株）进行2次回交，每次回交收瓜后挖取种子，记录收获的瓜数，考查平均单瓜种子的数量和质量。

5次自交：2014年秋季至2016年秋季，各季依次分别种植36株BC2F1植株、60株BC2F2植株、110株BC2F3植株、120株BC2F4植株、210株BC2F5植株，进行5次自交。每次自交收瓜后挖取种子，记录收获的瓜数，考查平均单瓜种子的数量和质量。

（2）采用正反交方法验证种间自交系与印度南瓜、中国南瓜杂交制种的可能性。2016年秋季，分别用印度南瓜自交系NY3-24、NY16-16以及中国南瓜自交系0603、NZ10-1-4和NZ11-8与种间自交系BC2F5（共计60株，分别为12株）进行正反交，考查其坐瓜情况和种子的数量与质量。

图1 中国南瓜与印度南瓜种间自交系BC2F6的育成过程示意

（3）2017年春季、秋季，分别种植种间自交系BC2F6（180、30株），田间观察其植物学特征和生物学特性。

（4）2017年秋季，种植种间自交系BC2F5与印度南瓜的杂交F130株，测定产量并与对照（印度南瓜“栗子蔓”）进行产量比较。

1.2.3 授粉与取种

在杂交或自交过程中，于授粉前1 d的16：00—17：00用塑料夹子夹住次日即将开放的雌花和雄花，次日8：00—10：00（秋季为7：00—9：00）去夹授粉后，再重新夹花以防串粉，直至花冠自然脱落。授粉后50～55 d（秋季为55～60 d）采收，后熟5～7 d（秋季为10～15 d）后全部分单瓜考查取种。

2 结果与分析

2.1 F1种子的获得及其出苗情况

2013年春季试验结果表明：以中国南瓜（P3）作母本，印度南瓜（P1、P2）作父本，较难获得可育的F1种子，对获得的0～7粒不等的种子进行播种，没有1粒能够正常出苗。反之，以印度南瓜（P1、P2）作母本，中国南瓜（P3）作父本，可以获得少量可育的F1种子，单瓜种子数0～19粒，播种后种子出苗率为12.50%～50.00%（表2）。

2013年秋季种植种间F1，结果表现出了长势旺、茎蔓粗（基部蔓粗超过印度南瓜或中国南瓜的1倍以上）、叶片大、根系发达、抗逆性强等特点；其中，在抗逆性方面，主要表现为较强的抗白粉病和叶枯病能力以及极强的抗寒能力，说明中国南瓜与印度南瓜的种间F1具有很强的杂种优势。

2.2 回交种子的获得

2013年秋季和2014年春季试验结果表明，种间F1和回交一代BC1F1进行自交，较难获得可育的自交种子；但用印度南瓜花粉进行回交授粉，得到了回交1～2代材料。

用P2的花粉对‘P1×P3’进行杂交（近似1次回交）和回交（近似2次回交），获得可育的回交种子，平均分别为26.8、18.3个（表3）。由于2次用印度南瓜花粉授粉以及以食用品质为标准等人为选择因素，回交后代的植株、瓜果性状明显趋向于印度南瓜，长势、抗逆性等生物学特性较种间F1有所下降。

2.3 自交种子的获得

2014年秋季至2016年秋季5次自交试验结果表明，对回交2次的BC2F1材料进行自交，获得可育种子。2014年秋季，种植BC2F1材料36株，经自交获得3个自交瓜，平均单瓜种子数44.0粒。2015—2016年，每年种植春、秋2季，每季依次分别种植60、110、120、210株（表4），全部自交。经过2年半时间内5次种植和5次自交，于2016年秋季获得了可育的自交5代的种间自交系BC2F6，平均单瓜种子数为199.0粒，最大单瓜种子数达315粒，平均单株结瓜数为0.74个，单瓜种子质量介于24～68 g，平均44.9 g，千粒质量介于186～270 g，平均227.0 g。以上指标均接近正常南瓜水平，说明种间自交系BC2F6完全恢复了自交可育性。

表2 2013年春季中国南瓜与印度南瓜种间杂交结瓜情况及F1种子出苗情况

表3 2013年秋季至2014年春季印度南瓜与种间F1回交后的结瓜及种子情况

表4 2014年秋季至2016年秋季中国南瓜与印度南瓜种间F1回交、自交后结瓜及种子情况

2.4 种间自交系BC2F6的特征特性

田间观察结果表明，种间自交系BC2F6的生物学特性和植物学特征兼具中国南瓜和印度南瓜的特点，多数性状明显趋向于印度南瓜，但有2个株系的多数果实仍保留了不完整但很明显的中国南瓜特征——果梗基部膨大呈多角形，其种子则为明显的印度南瓜特征，其中1个株系收获3个瓜果，平均单瓜种子数为205粒，平均单瓜种子质量为39.3 g，千粒质量为191 g；另1个株系收获8个瓜果，平均单瓜种子数为124粒，平均单瓜种子质量为32.0 g，千粒质量为252 g。

根据2017年春、秋两季种植情况，种间自交系BC2F6果实的食用品质、早熟性（第1雌花节位和开花时间）、叶片特征、种子特征等性状趋向于印度南瓜，具有肉质坚实、粉质强、早熟、叶片厚而圆且无白斑、种子表面光滑等特点；而长势、瓜蔓不定根生长习性、后期分枝性、叶片寿命、果瓤特征、雄花开花前花瓣表面和雌花胚珠表面的绒毛等性状趋向于中国南瓜，具有长势强、抗病性强、瓜蔓易生不定根、春季种植生长后期较耐高温、秋季种植生长后期较耐低温、果瓤分布松散易与种子分离、绒毛较长等特点；抗病性、对温度的反应等生物学特性介于印度南瓜与中国南瓜之间；而作为“种”的主要特征，果柄、柄座和果实特征则介于中国南瓜和印度南瓜之间；另外，种子长宽度及长宽比表现为，种间自交系BC2F6分别为16.l mm×9.6 mm和1.66∶1，而印度南瓜自交系P1分别为14.8 mm×10.2 mm和1.45∶1，可见种间自交系较为细长，介于中国南瓜与印度南瓜之间。

2.5 印度南瓜与种间自交系的杂交

2016年秋季，用印度南瓜NY3-24、NY16-16与种间自交系BC2F5进行正反交，得到了正交和反交的F1种子共4份，说明种间自交系与印度南瓜之间具有较强的亲和性。

2017年秋季，种植种间自交系BC2F6与印度南瓜的杂交组合F1共30株，总产量为88.5 kg，折合667 m2产量为1 062 kg，与对照印度南瓜品种“栗子蔓”的667 m2产量（1 066 kg）基本持平，且表现为高粉质，瓜果食用品质优。初步研究表明，种间自交系与印度南瓜杂交F1具有实际应用价值。

2.6 中国南瓜与种间自交系的杂交

2016年秋季，用中国南瓜0603、NZ10-1-4花粉对种间自交系进行授粉，得到了2份F1种子；但是，用种间自交系花粉对中国南瓜0603、NZ10-1-4、NZ11-8进行授粉，仅得到3份F1瓜果，而未得到F1种子，说明果实为因花粉刺激所结果实，而非精卵结合。这表明中国南瓜与种间自交系似乎还存在单向遗传隔离问题，只能进行单向杂交；但高代自交系的遗传隔离程度及其与中国南瓜杂交后代的实际应用价值还有待于进一步的研究。

3 结论与讨论

在印度南瓜与中国南瓜的种间杂交过程中，正反交存在显著差异，这与金桂英等[8-9]的研究结果一致。本研究结果表明，印度南瓜与中国南瓜的种间杂交以印度南瓜为母本、中国南瓜为父本，可能会得到极少量育性极低的F1种子，反之以中国南瓜为母本、印度南瓜为父本的难度较大。

回交可以提高种间杂交后代的自交可育性。种间杂交组合F1以及种间自交系BC1F1均表现为自交不育，但以印度南瓜为父本进行2次回交后所得的BC2F1自交可育，从而获得了可育的BC2F6种子。

种间自交系BC2F5可与印度南瓜正反交，也可用中国南瓜花粉对其授粉得到正常数量F1种子，但用种间自交系BC2F5的花粉对中国南瓜授粉仍难获得杂交种子，说明种间自交系与印度南瓜杂交F1具有实际应用价值。

由于非同源染色体存在排异性的可能，在种间自交系BC2F6的株系材料中，多数单株的植物学性状趋向于印度南瓜，但有2个株系的部分植株具有不完整但很明显的中国南瓜特征，这些不同形态特征的植株含有多少比例的中国南瓜遗传基因，以及BC2F6种子材料在进一步自交加代中能否形成稳定的自交系材料，还待于进一步的研究。

种间杂交能否获得遗传稳定的“种间自交系”，主要是观察其自交育性是否正常和果实器官的形态特征。即使从形态学上判断为中间杂种，但是否为典型精卵结合的种间杂交固定种，还需从分子水平加以确认。

本研究中的回交只采用了印度南瓜作为轮回亲本，存在着中国南瓜染色体将被逐代置换的问题。今后，应增加采用中国南瓜作为轮回亲本，以进一步育成主要性状与中国南瓜相似的新的种间杂交桥梁亲本。

参考文献

[1]罗伯祥,沈俊国,赵苏海,等.南瓜属作物育种研究进展[J].种子,2006,25(1):43-46.

[2]徐东辉,崔崇士,张耀伟.南瓜优势育种及遗传规律的研究进展[J].东北农业大学学报,2004,35(5):612-615.

[3]林德佩.中国南瓜植物的遗传基因及种间杂交[J].中国西瓜甜瓜,2000(3):41-44.

[4]程永安,张恩慧,许忠民,等.印度南瓜与中国南瓜的有性杂交研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2002,30(6):97-100.

[5]中国农业科学院蔬菜花卉研究所.中国蔬菜栽培学[M].2版.北京:中国农业出版社,2010:242-244.

[6]MARK J.蔬菜作物育种[M].陈世儒,译.重庆:西南农业大学编辑出版部,1994:143-152.

[7]沈吾山,许小江,黄伟忠.印度南瓜与中国南瓜的远缘杂交初探[J].浙江农业科学,2007(4):392-394.

[8]金桂英,魏文雄,陈静瑶,等.中国南瓜属种间有性杂交研究初报[J].福建农业学报,1999,14(增刊1):97-101.

[9]蒋宇,李海涛,刘爱群.中国南瓜和印度南瓜远缘杂交亲和性与生理生化变化的研究[J].东北农业大学学报,2009,40(8):23-27.蔬