育种项目:番茄品质育种
番茄品质主要包括果实的商品品质、风味品质以及营养品质3个方面。
一.商品品质
果实的商品品质体现在果实的形状、大小、颜、硬度以及耐储性等方面。果实的形状、大小、颜由于消费习惯和消费方式不同,世界各国间的要求也不尽相同。[1]另外,据报道通过转基因育种,使果实中类胡萝卜素的生物合成被抑制97%以上,番茄红素的合成量也很低,仅为正常植株的2%。转基因的植株的花冠为淡黄,果实为黄。加工番茄要求着均一致[11]。
1.果实硬度
番茄从采收到销售需经过很多环节,这就要求番茄具有较强的耐挤压和抗损伤能力。因此,果实的硬度显得至关重要。目前一般是通过比较果实果肉厚度,种子腔大小,再结合手感握测来筛选果实硬度高的品种[15]。
2.耐贮运性
由于番茄品种间果实贮存期的长短差异较小,通过系选很难达到理想效果,因此人们把研究重点转移到两个成熟突变基因上,即成熟抑制基因rin(riping inhibitor)和不成熟基因nor(non ripening)。[8]其原理,一是通过抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)的活性来抑制细胞壁果胶的降解,使果实抗软化。另一种是通过抑制乙烯的生成,提高果实耐受"成熟过度"的能力。目前,特别是成熟抑制基因已经开始被应用到育种实践中[19]。
二.营养品质和风味品质
果实的营养品质主要取决于果实中矿物盐和维生素的含量,尤其是VC、V A的含量,提高这些营养成分的含量也是番茄育种中不可忽视的方面。[7]影响果实风味品质的因素很多,目前尚无法根据一定指标进行改良。过去,育种家希望通过传统方法提高果实的含糖量,从而改良品质,但是由于碳代谢的复杂性和缺少基因型的多样性使育种方法难以突破[6]。目前有关学者正致力于提高工程植株Monellin基因表达的研究[1]。
研究依据:
番茄是一种世界范围广泛种植的蔬菜作物,也是我国最主要的消费蔬菜之一。番茄原产南美洲的热带密林。番茄在我国栽培历史较短,20世纪50年代初迅速发展起来,但已经发展成为主要的蔬菜之一。番茄除可鲜食和烹饪多种菜肴外,还可制成酱、汁、沙司等强化维生素C 的罐头及脯、干等加工品,用
途广泛。由于番茄适应性强、产量高、品质好和用途广泛,因此需要量逐年上升,无论国内、国外栽培面积都在不断扩大,栽培方式也日益多样化。目前美国、俄罗斯、意大利和中国为主要生产国,在欧美、中国和日本有大面积的温室、塑料棚及其他保护设施栽培。随着人们生活水平和生活质量的提高,番茄品质受到越来越多的关注。市场对其番茄果实大小、形状、颜、品质、风味、耐储运性、上市时间等不断提出新的要求,而作为生产者还要考虑品种的抗病性、丰产性、熟性以及经济效益。为满足市场对番茄的要求,以上这些毫无疑问都应成为番茄育种的主要育种目标。
研究目标:
如何提高番茄营养成分含量、提升番茄品质,如何应用常规技术、分子聚合育种或转基
因技术获得高品质优良番茄品种已成为番茄品质育种的主要研究方向。
具体育种目标:
1.植株生长势强
2.抗病性,抗黄化曲叶病毒等
3.产量,单果重,每667m2产量
4.果实品质体现,果实的的性状、大小、颜、硬度乃储运
番茄品质育种存在的问题
品质性状是一种由多因素构成的复合性状,它因作物种类不同、利用方式不同而有差异;同时也受到社会生产水平、消费水平和消费习惯等的影响。品质性状包括两方面:一是客观部分,即产品本身的属性;二是主观部分,即消费者对产品品质的主观要求。即使对于同一个作物,用途不同,各品质性状在品质构成中的重要性也不同。番茄各种品质性状的形成与气候、土壤肥料、栽培方式等多种因素有关,但起主要作用的是遗传因素。多数品质性状属于微效多基因控制的数量性状,遗传机制复杂,易受环境因素影响。近年来的研究表明:控制数量性状的基因在效应上存在较大差异,有的甚至出现主基因特性[17],这使得品质性状的遗传更趋复杂,而且对品质性状的改良比对农艺性状和抗病性等的改良更为困难[16]。因此,研究品质性状的遗传规律,是优质育种的前提,同时也为育种过程中确定合理的选择方案提供理论依据。基因工程在番茄品质育种上的应用,总体上看,转化成功的种类尚少,而且由于存在基因沉默现象,转基因表达水平不高,尤其在F1和F2植株上表达量不高甚至差异很大。另一个问题是一些转化基因的组成型表达导致植物生长发育受到一定程度的影响[10]。
未来番茄品质育种的方向
育种目标选择
我国番茄生产在数量上已经满足或接近于市场的需求,其主要目标集中在提高番茄产品质量,包括果实外观品质和风味品质,如无畸形果、果实着好、花痕细小、糖度高、糖酸比高、VC 含量高等[14]。如今含迟熟基因的番茄果实较普通型番茄果实在硬度和耐贮性等方面存在很大的优势,在耐贮番茄育种中,首先应改善alc、nor果实成熟突变体的园艺性状,选用大果型、抗病性强、产量高、坐果率高、品质佳的正常成熟番茄品种与成熟突变体稳定品系杂交,从后代中选育出稳定的耐贮性强、品质佳,其他园艺性状也优良的番茄新品种。采用基因工程手段,将反义PG、ACC 基因导入正常番茄中,使之表达,育成耐贮藏、品质优良的番茄品质[19]。在整个番茄育种体系中,品质性状的测试最为繁琐,品质的测试必须要等到番茄果实正常成熟后才能进行,目前仍以感官评价为主,受主观因素的影响较大,工作效率极低。通过研究品质特性的遗传多样性,分析感官性状和各生化成分间的相关关系,筛选与主要品质特性密切相关的分子标记,便能摆脱番茄成熟期、保鲜条件、人为因素等对番茄品质评价的影响,在实验室淘汰大量不含优质基因的个体,达到提高品质特性选择效率和遗传改良速度的目的[12]。
育种技术的选择
常规育种方面我们已经取得了很大的突破,而目前番茄育种工作已经在分子水平上展开,因此可以选用成熟稳定的各种分子标记技术,如:SSR、AFLP、SNP 以及转基因工程技术等。以寻阻止基因沉默的有效途径和发展可诱导的启动子,开发更多有重要应用价值的目的基因,建立高效的再生和转
化体系,完善多种转化技术等。随着转基因技术的深入发展和转基因植物安全性进一步保证,番茄基因转化必将更好的弥补传统育种方法的不足,促
进番茄新品种改良的进步和发展[20]。
研究方案:
通过广泛收集优良的番茄品种,进行分离,选育理想的亲本,进而获得番茄杂交一代的选育。
2013年6月对F2代5-10个优良单株采收种子,种子入库并整理档案。
2013年7月将采收F2的种子播种。
2013年7-9月按照当地的种植习惯进行栽培,对其植物学性状及生物学特性观察
鉴定,从中选出基本符合育种目标并且有利用价值的原始材料,进一步自交纯化。
植物学性状:株高、开展度、
生物学特性:果实形态特征、抗病性、产量等
2013年10月对F3代中优良株系的单株采收种子,种子入库并整理档案。2013年11月下旬将采收的F3代的种子播种。
2013年12月-2013年6月按照当地的种植习惯进行栽培,对其植物学性状及生
物学特性观察鉴定,从中选出基本符合育种目标并且有利用价值的原始材料,进
一步自交纯化。
植物学性状:株高、开展度、
生物学特性:果实形态特征、抗病性、产量等。
2014年6月对F4代中优良株系的单株采收种子,种子入库并整理档案。
2014年7月下旬将采收的F4代的种子播种。
2014年8-9月按照当地的种植习惯进行栽培,对其植物学性状及生物学特性观察
鉴定,从中选出基本符合育种目标并且有利用价值的原始材料,进一步自交纯化。植物学性状:株高、开展度、
生物学特性:果实形态特征、抗病性、产量等
2014年10月对F5代中优良株系的种子混收,种子入库并整理档案。即获得纯
化的优良亲本,进一步在亲本间进行杂交组合。
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