西瓜特色种质资源的鉴定与评价利用

李换丽 杨琴莉 张晓玲 文晋 马燕斌

收稿日期：2023-12-09

基金项目：运城市科技局基础研究类项目（YCKJ-2022073）；山西省应用基础研究面上项目（202103021224145）；山西农业大学棉花研究所创新发展项目（SJJCX2023-04）。

作者简介：李换丽（1989—），女，山西芮城人，助理研究员，主要从事西甜瓜种质资源创新及基因功能研究。#通信作者：马燕斌（1978—），男，山西清徐人，研究员，主要从事作物遗传育种研究，E-mail：myb0517@163.com。

摘 要：西瓜作为一种广受欢迎的水果，在我国具有深厚的消费基础，并在全球范围内被视为重要的水果型蔬菜。针对山西区域西瓜种植资源较少、育种技术单一、连茬枯萎病等问题开展了详细探究，针对如何解决此类问题进行了深入探讨。在当前乡村振兴实施背景下，农业稳定、持续、健康发展关系国计民生。这些新种质资源将具有更好的适应性、抗病性和品质，为山西西瓜产业的可持续发展提供支持。

关键词：西瓜；种质资源；遗传多样性；分子标记；西瓜基因组

中图分类号：S651 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–00-03

当前，西瓜种植产业发展迅速。山西省作为西瓜种植的传统优势区域，已经形成了特定县域的专业化种植，并创立了自主品牌。然而，目前山西的西瓜生产仍然面临诸多挑战：第一，优质种质资源稀缺，遗传背景较为单一，以“夏宝”和“麒麟瓜”为主要种植品种，但种质资源相对有限；第二，育种技术较为单一，主要依赖自然选择，育种周期较长，这给季节性市场带来了一定的风险；第三，连作导致的枯萎病问题严重；第四，由于种植模式的改变，需要更换地块，导致种植成本增加。第五，科研力量薄弱。

为了解决上述问题，必须加大对种质资源的收集和评价力度，同时选育具有强配合力、优质特性的骨干亲本，为后续优良西瓜品种的选育打下坚实的研究基础。此外，要加强科研人才培养、管理技术推广、品种培育，以促进当地西瓜产业的长期、稳定发展。针对我国三倍体无籽西瓜育种中存在的四倍体亲本短缺、适应性与抗逆性差、品质不佳等突出问题，要创新西瓜种质资源、选育适应当地逆境条件的新品种。

1 西瓜种质资源的收集与整理

1.1 种质资源的收集和方法

种质资源是育种工作的基石，它们为培育新品种提供了必要的遗传材料和多样性。为了确保山西省西瓜品种资源的丰富性和性状的多样化，将加大种质资源的收集力度，扩大收集范围，不仅限于山西省，还包括全国乃至全球的西瓜种质资源。

本项目计划通过多种渠道收集不同区域的西瓜种质资源，包括野生种、地方品种和改良品种。新疆、甘肃兰州、山东德州、江苏东台等地的西瓜因其独特的品质和适应性而闻名，将是重点收集区域。此外，还将通过国际合作，引进国外的优质西瓜种质资源，以增加山西省西瓜育种的遗传多样性。在收集到的种质资源中，将选取具有潜在价值的资源在山西省进行引种试验。试验将采用统一的管理方式，以确保观察结果的准确性和可比性。在试验过程中，将详细记录植株的生长发育情况，包括出苗率、开花期、坐果率等关键生育期指标，以及枝蔓长度、成熟期西瓜的长势（如长度、宽度、形状等）。

除了形态学特性的调查，还将对西瓜种质资源的生物学特性、综合抗性（如抗病性、耐逆性）、生产性能（如产量、果实大小）和品质性状（如糖度、口感、营养价值）进行全面评价。这些数据将用于建立西瓜种质资源的性状档案，为后续的育种工作提供科学依据。通过系统的收集和评价工作，为山西省的西瓜育种工作积累宝贵的遗传资源，为培育出更适应市场需求、更具竞争力的西瓜新品种奠定坚实的基础。同时，有助于提升山西省西瓜产业的整体水平，满足消费者对高品质西瓜的追求[1]。

1.2 种质资源的鉴定标准和评价指标

为了确保收集到的种质资源具有多样性和代表性，需要建立一套科学的鉴定标准和评价指标。西瓜种质资源的鉴定标准应包括但不限于以下4个方面：一是形态学特征，如果实形状、大小、瓜皮色、肉色等；二是生物学特性，如生长习性、开花期、成熟期等；三是农艺性状，如产量、抗病性、耐逆性等；四是品质性状，如糖度、口感、营养价值等。这些标准有助于准确鉴定西瓜种质资源的种类和特点。

西瓜种质资源的评价指标应包括但不限于以下4个方面：一是遗传多样性，通过分子标记等技术评估种质资源的遗传背景和亲缘关系；二是适应性，评估种质资源在不同生态环境下的生长表现和产量稳定性；三是抗逆性，评估种质资源对常见病虫害的抵抗能力；四是品质，评估果实的口感、糖度等消费者关注的品质指标。

在收集和整理西瓜种质资源的过程中，需要注意以下3点：一是要确保收集到的种质资源具有广泛的地理分布，涵盖不同生态类型和遗传背景；二是要注重收集野生种和地方品种，它们可能含有独特的遗传变异和有利基因；三是要建立完善的种质资源库，对收集到的种质资源进行分类、编号和保存，确保资源的长期保存和有效利用[2]。

2 西瓜种质资源的基本情况

西瓜（Citrullus lanatus）是一种重要的园艺作物，其种质资源的收集与整理对西瓜的遗传改良和产业发展具有重要意义。西瓜种质资源丰富多样，包括野生种、地方品种和栽培品种，它们在形态学、生物学、农艺性状和品质性状等方面表现出丰富的变异。野生西瓜种质资源主要分布在非洲等地区，具有较强的抗逆性和适应性。地方品种是在特定生态环境和栽培条件下，经过长期的人工选择和自然选择形成的地方特色种质资源。栽培品种是根据市场需求，通过杂交、选择等手段培育出的具有优良性状的品种。

在西瓜种质资源的收集与整理过程中，需要关注以下4个方面：

形态学特征：果实形状（圆形、椭圆形、长椭圆形等）、大小（小型、中型、大型等）、果皮色（浅绿色、绿色、深绿色、墨绿色、黄色、花皮、黑色等）、果肉色（白色、黄色、粉色、大红、桃红、深红、彩虹色等）等。

生物学特性：生长习性（藤本、矮化等）、开花期（早花、中花、晚花等）、成熟期（早熟、中熟、晚熟等）等。

农艺性状：产量（高、中、低等）、抗病性（抗病毒、抗真菌、抗细菌等）、耐逆性（耐旱、耐盐、耐寒等）等。

品质性状：包括糖度（高、中、低等）、口感（脆、糯等）、营养价值（维生素、矿物质等）等。

3 西瓜种质资源的遗传多样性分析

3.1 分子标记技术在西瓜遗传多样性分析中的应用

分子标记技术是一种基于DNA水平进行分析的方法，用于评估西瓜种质资源的遗传多样性。这项技术在西瓜遗传多样性分析中起着至关重要的作用，因为它可以提供关于基因组水平上的遗传变异的信息。分子标记技术包括简单序列重复（SSR）、扩增片段长度多态性（AFLP）、随机扩增多态性DNA（RAPD）、序列相关扩增多态性（SRAP）和单核苷酸多态性（SNP）等[3]。这些技术可以用来检测基因组中的特定区域，从而揭示不同西瓜种质资源之间的遗传差异。

在西瓜遗传多样性分析中，分子标记技术的应用可以帮助研究者确定不同品种或种质资源之间的遗传关系，评估种内的遗传多样性，检测和追踪特定的遗传特征。通过比较不同西瓜种质资源的DNA指纹图谱，可以揭示它们之间的亲缘关系，为种质资源的分类和鉴定提供科学依据。此外，分子标记技术还可以用于评估西瓜种质资源的遗传稳定性，检测遗传变异和突变，为西瓜遗传育种提供重要的遗传信息[4]。

3.2 种质资源的遗传多样性分析结果与解读

通过对西瓜种质资源进行遗传多样性分析，可以获得关于不同品种或种质资源之间遗传差异的信息。这些分析结果可以帮助人们了解西瓜种内的遗传多样性水平，揭示不同地理种群之间的遗传分化，评估遗传资源的保护和利用情况。在解读遗传多样性分析结果时，可以根据分子标记技术的数据，将不同的西瓜种质资源进行聚类分析，构建遗传关系树状图。通过比较不同种质资源的遗传距离，揭示它们之间的遗传相似性和差异性。此外，还可以通过关联分析，将特定的遗传标记与农艺性状或品质性状相关联，为分子辅助选择育种提供依据。遗传多样性分析结果还可以为西瓜遗传资源的保护和利用提供科学依据。通过评估不同地理种群的遗传多样性水平，可以确定哪些种群具有较高的遗传多样性，需要优先保护和保存。此外，通过分析不同品种或种质资源的遗传背景，可以指导杂交育种的亲本选择，提高育种的效率和成

功率[5]。

4 西瓜种质资源的农艺性状评价

4.1 田间农艺性状的观察和记录

田间农艺性状观察和记录是评价西瓜种质资源的重要步骤，它为西瓜的遗传改良提供了直接依据。田间试验通常在特定的环境条件下进行，以确保数据的准确性和可比性。在西瓜的生长周期中，首先，需要观察和记录多个关键生育期和农艺性状。记录播种期、出苗期、开花期、膨瓜期和成熟期等关键生育期，这些数据有助于了解不同西瓜种质资源的生长发育速度和周期。其次，观察和记录植株的生长习性，如藤蔓长度、叶形、叶色等，这些性状直接影响西瓜的种植密度和光合效率。最后，需要评估西瓜的坐果情况和果实性状。坐果率是衡量西瓜产量的重要指标，而果实的形状、大小、果皮色、果肉色等性状则直接影响市场需求和消费者的接受度。果实的糖度、口感和营养价值等品质性状也需要通过实地品尝和专业仪器检测来评估。为了确保数据的准确性和重复性，田间观察和记录应采用标准化的方法，并由专业人员执行。同时，为了减少环境因素的影响，通常需要进行多年和多点的田间试验，以获得更全面、可靠的农艺性状数据。

4.2 农艺性状的评价结果

通过对西瓜种质资源的农艺性状进行评价，可以获得关于不同品种或种质资源在特定环境条件下的表现和适应性的信息。这些评价结果对西瓜的遗传改良和品种选育具有重要意义。农艺性状评价结果可以揭示不同西瓜种质资源在产量、抗病性、耐逆性等方面的差异。通过比较不同种质资源的坐果率、果实大小、品质等性状，可以筛选出具有优良农艺性状的种质资源，作为遗传育种的亲本材料。

此外，农艺性状评价结果还可以为西瓜的栽培管理提供指导。例如，根据不同种质资源的生长习性和成熟期，选择合适的种植时间和栽培模式，以提高产量和品质，同时建立一整套高效的西瓜栽培技术体系，根据不同种质资源的抗病性和耐逆性，采取相应的防治措施和栽培管理策略，防治病虫害。

5 优良种质资源的筛选与利用

5.1 优良种质资源的筛选

在西瓜种质资源的收集与整理工作基础上，为了筛选出适应性较好的优良种质资源，需要通过一系列的育种手段，包括多代自交分离、单株选择和系统间选择。这些方法有助于育成性状整齐、遗传稳定的自交材料，为后续的品种改良提供坚实的基础。

多代自交分离是筛选优良种质资源的关键步骤。通过连续自交，可以消除杂合性，稳定遗传特性，从而获得纯合的自交系。这些自交系在遗传上具有稳定性，可以保证后代性状的一致性，便于品种的繁殖与推广。单株选择是在自交过程中选择和保留表现优异的单株。这需要根据育种目标，对植株的生长习性、果实性状、品质等进行综合评估。选择出的优良单株将成为后续育种的亲本材料，为培育新品种提供遗传基础。此外，系统间选择是在不同的环境条件下，对自交系进行评估和选择。这有助于筛选出适应性广泛、抗逆性强的种质资源。通过多点试验和多年观察，可以更全面地了解自交系在不同环境下的表现，从而选出适应性较好的种质资源。

为了加速育种进程，可以利用南繁加代、温室加代等方法进行多代连续分离和提纯。这些方法可以在较短的时间内获得多代后代，加快自交系的选育过

程[6]。同时，通过分子标记辅助选择等技术，可以更准确地追踪和选择特定的遗传特征，提高育种的效率和准确性。

通过以上方法筛选出的优良西瓜种质资源，将具备稳定的遗传特性和良好的适应性。这些种质资源将成为西瓜遗传育种的重要材料，为培育高产、优质、抗逆性强的新品种提供支持。同时，有助于丰富我国西瓜品种的遗传多样性，推动西瓜产业的可持续发展。

5.2 优良种质资源的育种利用

西瓜不仅是一种受欢迎的夏季水果，而且具有丰富的营养价值和医疗保健作用。它富含维生素C、维生素A、钾和膳食纤维，对心血管健康、消化系统功能和皮肤健康都有积极作用。此外，西瓜还含有抗氧化剂，如番茄红素和氨基酸，这些成分有助于减少炎症、提高免疫力、预防慢性疾病。因此，西瓜不仅能够满足人们对美味水果的需求，还能为人体健康提供多种益处。山西省作为我国重要的西瓜种植区域之一，其西瓜种植产业发展迅速，但在科研力量方面相对薄弱。为了实现当地西瓜产业的长期稳定发展，加强科研人才培养、管理技术推广和品种培育等措施显得尤为重要。

科研人才培养是推动西瓜产业科技创新的关键。通过建立专业的研究团队，加强对西瓜种质资源收集、评价和育种技术的研究，可以提高西瓜产业的科研水平。此外，与高校、科研机构合作，开展技术交流和人才培养，可以为山西西瓜产业提供持续的技术支持和人才储备。

管理技术推广对于提高西瓜产量和品质具有重要意义。通过推广先进的栽培技术、病虫害防治技术和水肥管理技术，可以提高西瓜的产量和品质，减少生产成本，增加农民的收入。同时，加强农民的技术培训和指导，提高他们的生产技能和管理水平，也是推动西瓜产业发展的重要举措。

6 结束语

西瓜特色种质资源的鉴定涉及资源的收集与整理、遗传多样性分析、农艺性状评价、抗病性与品质性状评价和育种利用。通过田野调查、种质交换和国际合作，收集并保存国内外西瓜种质资源，包括野生种、地方品种和改良品种。利用分子标记技术对资源进行遗传多样性分析，揭示其亲缘关系。同时，观察和记录种质资源的田间农艺性状，评估其在特定环境下的表现和适应性。此外，评估种质资源的抗病性和品质性状，筛选出优良的种质资源，并利用这些资源进行育种，选育出适应性强、品质优良的新品种，推动西瓜产业的可持续发展。

参考文献

[1] 李超汉，宋荣浩，杨红娟，等.西瓜种质资源鉴定评价及其DNA指纹图谱构建[J].分子植物育种，2021，19（8）：2678-2689.

[2] 栾非时，闫令文，刘树森，等.西瓜种质资源背景选择标记筛选及遗传多样性分析[J].东北农业大学学报，2021，52（7）： 19-32.

[3] 李娜，尚建立，周丹，等.西瓜种质资源表型精准鉴定技术方案[J].中国瓜菜，2020，33（11）：94-98.

[4] 王晓敏，王禄星，宋建宇，等.宁夏西瓜、甜瓜白粉病病原菌鉴定及抗性种质资源筛选[J].甘肃农业大学学报，2021， 56（5）：83-91.

[5] 何亚萍，尹丽娟，丁小玲，等.25份西瓜种质苗期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2023，51（12）：49-59.