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蔬菜育种是选育和繁殖植物优良品种或是改良蔬菜的遗传特性,以培育高产优质品种的技术,又称蔬菜品种改良。蔬菜育种是改进蔬菜经济性状的遗传模式的技术,是作物育种的重要组成部分。

通过有性杂交育种、杂种优势利用及其他育种途径,我国已先后育成了各类蔬菜新品种2000多个。其中,20世纪80年代以来,育成并通过国家或省级农作物审定委员会审定、认定的蔬菜新品种1000多个。据不完全统计,我国各蔬菜主产区的主要蔬菜品种已普遍更新3-4次,良种覆盖率达90%以上。鉴于许多蔬菜具有显著的杂种优势,表现丰产、抗病、抗逆、适应性广,主要经济性状表现整齐一致等优点,在近20年蔬菜育种实践中,杂种优势育种已成为重要的育种方法和途径。

为有效地控制蔬菜病害的发生与危害,实现稳产、优质,选育和利用抗病品种是重要途径。从1983年开始,白菜(含大白菜)、番茄、黄瓜、辣(甜)椒、甘蓝的抗病育种列入国家重点攻关项目,全国40多个科研和教学单位参加。目前,已基本上掌握了上述5种蔬菜主要病害病原的种群分布、生理小种或株系分化;基本上明确了TuMV、TMV黑腐病霜霉病叶霉病、枯萎病等主要病害的抗性遗传规律;制定了主要病害病原分离、纯化、保存和苗期人工接种鉴定的方法;筛选出了一批抗源材料。

育种目标确定蔬菜的育种目标时,除考虑作物育种的一般要求外,常需着重考虑下列特点:①蔬菜的种类远多于粮食作物和其他经济作物;人们的消费需要也更为复杂多样。这就对育种提出了增加蔬菜种类的要求。同时,大部分蔬菜产品的含水量都很高,不耐贮藏运输,又要求通过育种提供成熟期不同(早、中、晚熟)、耐贮藏运输以及适于各种不同的加工方法的品种,以便为蔬菜生产提供合理的品种组合,保证蔬菜的周年均衡供应和出口贸易等需要。②蔬菜作为一种副食品是人类获取各种维生素、氨基酸、矿质元素、碳水化合物等营养成分的主要来源,因此品质育种对蔬菜作物尤为重要。③蔬菜多为专业化栽培,同一地区连年集中种植蔬菜,这种情况极易导致病原物的积累。长期大量施用农药又筛选了病原物,提高了其抗药性。因此抗病育种不但对减少损失、改进品质有重要意义,而且可减少农药施用量,减轻环境污染,并可降低生产成本。

育种方法基本方法和途径与一般农作物类似。除引种、选种外,以常规杂交育种和杂种优势利用(植物)为主。其他方法结合不同的育种目标适当选用。

杂交育种大部分蔬菜新品种,如中国的著名蔬菜品种“津研一号”、“津研二号”黄瓜,“石特一号”大白菜,“早粉一号”番茄等多用此法育成。新近的动向是通过多亲(系)杂交将多种优良性状综合于一个杂种中,以满足现代育种的复杂要求,育成标准更高的高级品种。如番茄新品种“克瑞柯”,就同时具有丰产、抗热、抗裂果、抗病等优点。用栽培种与野生种进行远缘杂交以选育抗病品种,也已在番茄育种和马铃薯育种中取得突出成就。日本还通过白菜与甘蓝的远缘杂交,合成了“白蓝”新种。

杂种优势利用大多数蔬菜作物的杂种优势极为显著。在利用蔬菜杂种一代、实现蔬菜生产的良种化和杂种化方面,日本、美国、荷兰和保加利亚等国的成就较大,番茄、黄瓜、洋葱、胡萝卜、甘蓝、白菜、菠菜等一代杂种的应用尤为普遍。中国的甘蓝、大白菜、黄瓜、番茄和辣椒等蔬菜作物也有不少著名的一代杂种。雄性不育系在洋葱、胡萝卜上的应用以美国最早。十字花科自交不亲和系(白菜、甘蓝、萝卜)的研究利用则以日本的成就较大。中国在大白菜、不结球白菜等的育种上,用“雄性不育两用系”(AB系)育成了不少优良的一代杂种。萝卜雄性不育系也已育成,并成功地配制了优良的一代杂种。

人工诱变育种初期发展缓慢,近年进展迅速。中国已先后用辐射诱变方法育成大白菜、萝卜、番茄等的新品种。还有一些国家用化学诱变方法育成了马铃薯、番茄、蚕豆、豌豆、豇豆等的新品种。

多倍体育种由于种子并非是许多蔬菜的产品器官,在多倍体水平上结子率的降低对蔬菜的影响较小,某些果菜类无子或少子反能提高其经济价值,因此多倍体育种常可作为这类蔬菜的有效育种手段。突出的事例是利用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交生产三倍体无子西瓜,或利用染色体易位(转座)生产少子西瓜。中国已选育出一些优良的四倍体、三倍体西瓜品种以及四倍体甜瓜品种等(见倍数性育种)。

鉴于许多蔬菜具有显著的杂种优势,F1表现丰产、抗病、适应性广、主要经济性状整齐一致等特点,目前杂种优势育种已成为蔬菜作物育种的主要方法和途径。据统计,我国开展杂种优势育种的蔬菜作物已达27种,大白菜、甘蓝、辣椒、番茄、黄瓜、西瓜、甜瓜、西葫芦、萝卜、茄子等主要蔬菜应用的品种50%~90%为F1品种。

杂种优势育种制种技术途径及应用基础理论研究取得了突破性进展。在萝卜核一胞质雄性不育系、大白菜显性核基因互作雄性不育系、甘蓝显性核基因雄性不育系选育;辣(甜)椒雄性不育系、保持系、恢复系三系配套研究,黄瓜、节瓜雌性系选育与利用,大葱、洋葱雄性不育系的选育与利用等均取得了重要进展;在主要蔬菜性状遗传、杂种优势形成及如何提高亲本配合力等研究方面,也做了大量工作。

为有效控制蔬菜病害的发生与危害,选育和利用抗病品种是有效途径。现在已经基本掌握了主要蔬菜病害的病原种群分布、生理小种或病毒株系分化;基本明确了TuMV、TMV、十字花科蔬菜黑腐病、霜霉病,番茄叶霉病、瓜类蔬菜枯萎病等主要病害的抗性遗传规律;制定了主要病害病原分离、纯化、保存和苗期人工接种鉴定方法;筛选出了一批抗源材料。

在育种工作中,蔬菜育种工作者重视育成品种的商品外观品质,以使新品种能够适应市场和消费者的需求。近年来,已开始注重主要蔬菜作物营养品质和风味品质的研究。例如,有关育种工作者先后开展了黄瓜苦味遗传、黄瓜风味物质组成及影响因索,大白菜主要营养成分组成及其遗传,提高番茄可溶性固形物和番茄红素含量等方面的研究。

在马铃薯、大蒜、生姜等无性繁殖蔬菜茎尖培 养脱毒快繁方面,已研究并建立了可靠的技术体系和 可行的良繁体系,并逐步形成了产业化开发的局面。

基因工程是以植物组织、细胞或原生质体为受体系统,导入目的基因,改良作物农艺性状的一种育种方法。使育种目标更明确、操作更直接、程序更精简。目前,基因工程在蔬菜育种中的应用主要有抗病毒基因的转化、抗虫基因的转化、抗逆基因的转化、抗除草剂基因的转化及在品质改良方面的应用。

细胞工程是以细胞为基本单位,在离体条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某砦生物学特性接人们的意志发生改变。从而改良生物品种和创造新品种,加速动物和植物个体的繁殖,或获得某些有用的物质的过程。主要包括单倍体育种、组织快繁、人工种子、突变体筛选等几个方面。

抗逆突变:在非生物因素(如高盐、干旱、高温、低温、除草剂等)的胁迫下,对蔬菜抗性突变体的研究也有了一定的进展,如国内外针对甘蓝型油菜、大白菜、辣椒抗除草剂,马铃薯、甘薯耐盐突变体,蚕豆耐重金属铅、铬突变体等的研究。

多倍突变:染色体加倍在蔬菜诱变育种研究中较多,诱变剂多为秋水仙素,目前已在辣椒、番茄、甘薯、豌豆、大蒜等蔬菜的诱变育种中被研究应用。

突变库:以构建突变库为目的或诱变过程中不施加选择压,一般会得到较多不定向的突变,主要表现在产量,株高,叶型,叶色,果实和种子的形状、大小、颜色及品质,花器官发育等田间性状上。

细胞培养和组织培养在蔬菜育种上也有广泛的用途和发展潜力。例如:①利用幼胚培养技术,克服远缘杂交中的胚胎发育不正常或早期败育问题;②利用胚珠离体受精和子房培养,克服远缘杂交不育;③利用花粉培养或花药培养获得单倍体,再通过单倍体加倍来缩短选育自交系的年限,以及用此法克服杂种分离,缩短杂交育种的年限等;④对细胞或愈伤组织进行辐射诱变和化学诱变,然后通过分离、培养、鉴定和筛选,获得群体更大的突变系,从而显著提高突变育种的效果;⑤植物细胞和组织在进行分离培养过程中,本身就会显著提高变异的频率,其中包括染色体数目和结构的变异、基因突变和性质尚不清楚的“表型变异”,经过选择可以获得有用的新变异类型;⑥利用茎尖培养技术可加速良种的选育和繁殖推广过程,并可获得无病毒苗。

此外,体细胞杂交和基因工程等育种新技术也在试验研究,将为今后定向创造蔬菜作物的新品种以至新物种开辟新的途径。

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