《番茄的育种》PPT课件

番茄的育种 汇报人 唐彬童 拉丁学名 LycopersiconesculentumMill植物学分类 茄科番茄属简介 番茄为一年生或多年生草本植物 体高0 6 2米 全体生粘质腺毛 有强烈气味 茎易倒伏 叶羽状复叶或羽状深裂 花序总梗长2 5厘米 常3 7朵花 花萼辐状 花冠辐状 浆果扁球状或近球状 肉质而多汁液 种子黄色 花果期夏秋季 农博粉12号 浙粉702 番茄的价值 文化价值 食用价值 西番茄 西班牙布尼奥尔镇的番茄大战 番茄的文化价值 番茄最早生长于南美洲 是一种野生浆果 色彩娇艳 当地人当其为有毒的果子只用来观赏 无人敢食 十六世纪 英国有位公爵在南美洲旅游 很喜欢番茄这种观赏植物 于是将之带回英国 作为爱情的礼物献给了情人伊丽莎白女王 从此 爱情果 之名就广为流传了 人们都把番茄种在庄园里 并作为象征爱情的礼品赠送给爱人 过了一代又一代 仍没有人敢吃番茄 十七世纪 有一位法国画家曾多次描绘番茄 面对番茄这样美丽可爱的浆果 实在抵挡不住它的诱惑 于是冒着生命危险吃了一个 觉得酸酸甜甜十分可口 然而 躺到床上等死的他居然没事 于是 番茄无毒可以吃 的消息迅速传遍了世界 自那以后 上亿人均安心享受了这位 敢为天下先 的勇士冒死而带来的口福 到了十八世纪 意大利厨师用番茄做成佳肴 色艳 味美 客人赞不绝口 番茄终于登上了餐桌 从此 番茄博得众人之爱 被誉为红色果 金苹果 红宝石 爱情果 番茄的食用价值 1 番茄果实营养丰富 具特殊风味 可以生食 煮食 加工制成番茄酱 汁或整果罐藏 生吃补充大量维生素 熟吃补充大量抗氧化剂 番茄红素加热提高抗氧化活性 2 番茄含有丰富的胡萝卜素 维生素C和B族维生素 每一百克约有胡萝卜素375微克 B族维生素0 06毫克 维生素C14毫克 3 番茄含有番茄素具有抑菌功能 含有多种有机酸具有帮助消化的功能 能降低胆固醇的含量 对高血脂症很有益处 4 具有抗癌 保护皮肤 保护肝脏 清热解毒 利尿等多种药用价值 番茄的育种的方向番茄的主要育种方向是 果实的高产 高品质 对栽培条件的适应性 抗病性以及适于机械栽培和收获以及雄性不育和单倍体育种 番茄的育种方向 很大程度取决于气候条件和裁培类型 需要鲜食品种 需要各种加工用的品种 也需要制带皮和不带皮的番茄罐头用的品种 因而育种方向也不同 生食用的品种 要求果肉厚 色泽鲜明 风味良好 加工用的 要求干物质含量高 废物 皮 种子和坚硬组织 少 果实无绿肩 为南部地区育种时 要有较多的叶量 以防番茄果实被太阳烧伤 要求耐高温和土壤水淹 为中部地区和较北部地区育种应注意早熟性和抗寒性 能在较低的温度下发育 各地区的总目标是抗病倒伏 果实能较牢地固定在果柄上 耐贮藏和运输 适应性育种 耐弱光及短日照 株型育种 抗寒 抗霜冻 耐热 耐盐 抗病 抗除草剂 商品品质育种 商品品质 形状 大小 颜色 果实硬度 耐贮运性 营养品质和风味品质 番茄的种质资源种质资源概念 种质是指亲本传递给后代的遗传物质 蔬菜的种质主要是野生种 野生与半野生种 栽培种和人工选育的新种质资源等 番茄种质资源的特点 1 一般来说 野生种番茄 比如潘那利 的抗逆性 抗病虫性比较强 因此 在种质资源收集的过程中要注重对野生番茄品种的收集 2 番茄是一种严格自花授粉的蔬菜 经过长时间的驯化和自然及人类的选择 从而使番茄的遗传背景变得非常狭窄 DNA分子标记法于种植资源中的应用 主要有RAPD AFLP SSR ISSR SCAR SPAR SNP COS SRAP方法等 RFLP 限制性内切酶片段长度多态性标记技术 在番茄研究上的主要应用有筛选到了与抗虫性连锁的标记 找到遗传标记 构建出了基因的连锁图 也成功的锁定了与抗冷性相关的基因 RAPD 随机扩增多态性DNA标记技术 应用研究主要有对32个樱桃番茄品种的多样性进行研究 绘制出了这些番茄的亲缘关系的聚类图 锁定了抗根结线虫的Mi基因 找到了2个抗黄化曲叶病病毒基因的标记 已被命名为USC697和UBC264 AFLP 扩增片段长度多态性标记技术 应用研究主要有找到了与Cf9基因连锁的AFLP标记 找到了6个与抗白粉病基因RL 4相关的标记 lSSR 简单序列重复区间扩增多态性标记技术 应用有从14条ISSR引物中筛选到9条能区分试验番茄种的引物 建立番茄叶霉病菌ISSR标记的20ul的PCR反应体系 番茄种质资源的创新利用1 番茄种质资源的创新 a 转基因的运用b 分子设计育种的应用c 航空诱变的应用d 离子注入技术的应用2 番茄种质资源的利用 a 番茄资源在其他蔬菜育种中的利用 番茄资源中有相当一部分被用做育种原始材料 育出了一大批抗病 高产 优质的蔬菜新品种 并在生产上栽培推广 b 番茄资源在其他方面的利用价值 番茄碱在杀虫上具有很大的开发利用价值 番茄红素在医药 食品 化妆品等方面都有着良好的应用前景 其开发应用将给农业 食品加工业 医药行业 美容业等与之相关的行业带来可观的经济效益 我国番茄种质资源的发展趋势我国番茄种质资源的研究已经取得了显著发展 然而从目前番茄种质资源利用的现状来看 仍然存在一些问题 国内的番茄抗病育种水平与国外相比仍存在一定的差距 因此必须应用新的生物技术与常规鉴定相结合 在种质资源中发掘新的优良基因 克隆新的优良基因 建立基因文库 应用新的生物技术与常规遗传育种相结合 研究各种优良基因的多样性和遗传特点 并加强资源的保护 创新 交流工作力度 应特别注重野生资源的挖掘 保护 以及国外资源的引进与利用 拓宽资源的遗传背景 加强对资源品质的深入研究 发现和创造一批高品质资源 提高选育品种品质档次 根据生产发展和市场细化的需要 加强对专用型资源 如加工型 保护地专用 耐运输型等的研究 以确保我国番茄抗病育种研究早日跻身于世界先进水平 番茄的良种育种技术 选种常规品种采种技术人工去雄交配法番茄雄性不育在杂交制种中的利用 选种番茄虽为自花授粉植物 但仍2 4 的天然杂交率 因此 原种田应与其它品种100 300m 生产用种田应隔离50m以上 选种时 应将株选和果选结合进行 苗期根据叶型 叶色 始花节位选苗 生长期间选择生长健壮 无病虫害 花序间隔和叶片数符合标准的植株 采收前 果实成熟 检查果实大小 果型 果色 植株生长类型等是否符合原品种的特征特性 选择坐果率高 果实大小整齐一致 果型和果色符合其品种特征的健壮植株作种株 并拔除病 杂 劣株 樱桃番茄 长圆形番茄 常规品种采种技术1 采种时间采种的果实以完熟期为最好 无需后熟即可采种 如果采收的果实未达到完熟期 也可存放后熟2 3天达完熟时再采种 但种子质量差 2 采种方法用刀横剖果实将种子和果汁挤入非金属容器里 25 30 的条件下发酵24 48小时 当浆液表面生有白色菌霉 种子周围的粘植胶质消失或将发酵种子的容器加以振荡时 种子迅速下降 均表明已发酵好了 应及时用清水冲洗 并置于通风干燥处晾晒 晒至半干时用手搓即可 采收多个品种时 每个环节都要标好标签 操作时要精心仔细 以免混杂 3 种子保存番茄种子在一般条件下可保存3 4年 如果种子的含水量低于8 保存在温度为5 10 条件下 番茄种子寿命可达10年以上 保存种子的场所以通风好 干燥 温度低 阳光不直射 无鼠害的室内为最好 人工去雄交配法番茄一氏杂种优势明显 一般可比亲本增产20 40 抗逆性强 杂交制种技术较为简单 种子繁殖系数高 因此 在国内外已被广泛利用 生产番茄杂交种的方法主要有人工去雄人工交配法和利用雄性不育制种法两种 番茄一代杂种种子生产 父母本配组时 正反交其代遗传性状相同 但是 用种时 以有利种子生产的品种作母本 即抗病性强 结果率高 果实大小适中而早熟的品种作母本 亲本播种 杂交时期 杂交技术 亲本播种番茄中晚熟品种的开花期相差约一周左右 为使两个亲本花期相遇 可适当提早中 晚熟品种的播种期 若用黄苗材料作亲本则播种期更要提早 因黄苗类型番茄前期生长速度快 对温度要求高 一般情况下 作父本须提前10 15天播种 一般父 母本种植株数的比例为1 4 1 5较适宜 父本还可采用双杆整枝 大叶番茄 直立番茄 杂交时期加强早期主要应根据当地气候条件而定 要把番茄人工杂交放在最适于开花 授粉 受精和结果的季节 母本植株主茎上第一花序开放时 由于植株大小 叶量不足 且气温偏低 常产生一些畸形果 不宜进行杂交 一般从第二花序进行杂交 北方地区以5月中旬 6月中旬 华南地区多在9 10月间进行杂交 多毛番茄 京丹黄玉 杂交技术去雄之前必须摘除植株上已开和开过的花朵以及畸花和小花 去雄时 用左手的拇指和食指轻轻将花蕾基部捏住 右手用不锈钢尖头镊子拨开花瓣 露出花药筒 把花药剥离 防止碰伤花粒 雄蕊已发黄的花 要防止碰破花药造成自交 并注意去雄要彻底 花粉制取 采集花粉应挑选父本全部盛开的正常花朵 以当天开的花为最好 一般在上午10点或阴天中午采集花粉 这时花药的颜色是金黄色 花瓣展开180 时 花粉量多 生活力强 新鲜的花药含水量高 花粉不易完全散出 必须经过干燥处理 才能花药开裂 花粉散出 授粉应在田间无露水时进行 全天都可操作 即使是阴天 在去雄的第二天 对去雄的花朵正在盛开时授粉 授粉可彩用授粉器授粉 如无授粉器 可用铅笔的橡皮头蘸取少量花粉 轻轻地 均匀地涂在已去雄的母本柱头上 授完粉后折断两片作标记 重复授粉可提高坐果率 增加种子数 番茄雄性不育在杂交育种中的利用雄性不育系制种法利用番茄雄蕊退化不育型 花粉不育型以及表现长柱头部位不育型的品种母本 采用不去雄人工授粉的方法生产一代杂种种子 番茄的雄性不育型 主要有功能不育 花粉不育 雄蕊退化不育及位置不育 1 功能不育型表现为雄蕊和花粉都很正常 但花粉不能正常开裂散粉 因而不能自花授粉 此种不育性不仅雄蕊本身粘连 而且花冠也被粘连紧闭 给人工授粉带来不便 因而在杂交制种方面难以利用 2 花粉不育型表现为无花粉 花药畸形 花粉皱缩无生活力或花粉量少 按其退化的程度又分两种 一种无雄蕊型即雄蕊完全退化 花冠呈绿色 但雌蕊发育正常 在杂交制种中作母本 花期授粉比较方便 3 位置不育型 表现为雌雄蕊发育都正常 只是雌蕊的花柱特长 露出药筒之上 在杂交制种中如用做母本 也可采用不去雄授粉法 番茄的品质育种 番茄品质育种的价值 日本自选育出桃太郎品种的番茄后 其迅速扩散 至占领了整个市场 桃太郎系列品种由于具有高糖度和可以完全成熟后采收上市的优点 迅速覆盖了日本番茄栽培面积的90 以上 这一事实说明品质特性将是决定一个番茄品种市场竞争力的首要因素 番茄果实的品质体现在果实的形状 大小 颜色 硬度以及耐贮性等方面 英国伦敦大学的皮得 布拉意利教授晟近将一种细菌的基因植入番茄 促使蕃茄中的八氢番茄红素转化为番茄红素 番茄红素能显著促进胡萝卜素的合成 使这种番茄中的胡萝卜素含量最高可达普通番茄的3 5倍 从而培育出富含胡萝卜素的转基因番茄新品种 余庆辉等从日本引进了高番茄红素含量的加工番茄品种NDM969 经过南繁北育多代分离筛选 并对其分离出的自交系进行杂交组合的选配 最终从众多的杂交组合中选出番茄红素含量高的杂交一代品种 紫红 番茄红素含量高达16 78mg lOOg 适合生产高番茄红色素含量番茄酱 唐树发通过杂交选育了硬肉大果型番茄新品种 英石大红 果实硬 成熟果硬度6 3kg ern 6 7kg 果 适合于长距离运输 常温下货架期达30天 据报道以色列研究人员利用转基因技术培育出一种具有柠檬和玫瑰香味的新品种番茄 这种转基因番茄中含有番茄罗勒基因 能够制造香叶醇合酶 从而产生香味 选育出优良品质的樱桃番茄新品种还有 串串红 圣果 台湾圣女 红宝石 等系列 近年来在番茄品质育种上取得的成就 番茄品质育种的进展 1 分子标记辅助育种技术与番茄品质育种目前 番茄品质性状的遗传已经从外部品质和生理生化品质指标的研究逐步向分子水平深入和发展 邢永忠和徐才国用多次回交的方法将L cheesmanii的高可溶性固形物含量基因导入普通番茄中 得到了2个可溶性固形物含量较高的材料89113 3和89111 2 Paterson和Lander Azanza和Young利用RFLP标记筛选到一些与可溶性固形物含量相关的QTL位点 并发现其主效位点位于番茄第7条染色体上 Chetelat等同样利用分子标记辅助选择将一种酸性蔗糖酶缺失基因导人普通番茄中 明显地提高了果实的可溶性固形物含量 可滴定酸度和番茄酱的产出率 Georgelis等以小果型番茄P1270248 糖含量高 为母本 大果型番茄7833 1 1 1 糖含量低 为父本进行杂交 发现了6个与糖含量高连锁的RAPD标记 除了对可溶性固形物含量的研究之外 在高色素基因方面主要是刘仲齐等以番茄高色素基因hp1和hp2的突变位点为目标进行分子标记 成功地筛选出了hp1和hp2分别具有高度特异性的2对引物 并以这2对引物所产生的分子标记为依据 合成了含有hp1和hp2的双突变体 番茄品质育种的进展 2 基因工程与番茄品质育种a 转基因技术 番茄是最早作为基因转化研究的高等植物之一 其基因转化技术主要采用根癌农杆菌介导法 1994年FlawSaw延熟番茄成为全球首例批准上市的转基因作物 目前 转基因番茄主要研究方向 一方面集中在研发抗病毒 抗真菌及细菌 抗虫 抗除草剂 抗盐碱 抗冷 延熟等改良番茄新品系 另一方面 已在番茄中成功表达了手足口病病毒EV71的病毒衣壳蛋白VPI等 weaver等利用体细胞克隆变异和反抑制技术获得了300多个总可溶性固形物含量在7 15 的新突变体 Bernacchi等用高世代回交群体QTL分析法同时对番茄的7个数量性状进行了分析与改良 并且成功地将多毛番茄和醋栗番茄的有益基因导入普通番茄中 得到了一批可溶性固形物含量较对照高6 22 的材料 Wann将结合的hpog c 和dgog c 两基因通过杂交和回交分别转育到4个不同番茄品系中 用于杂交育种提高果实中番茄红素含量 Roemer等将细菌的八氢番茄红素脱饱和酶基因转入番茄 使番茄红素和 胡萝卜素的含量提高了3倍 说明其不仅能够促进番茄红素的合成 还能促进 胡萝卜素的合成 LeGall等将玉米的转录因子LC和C1联合转入番茄 使番茄的类黄酮含量提高了10倍 将拟南芥的lycb和辣椒的Bch基因转入番茄中 转基因番茄果实中番茄红素含量减少50 由于同时转入Bch基因 玉米黄质和p一隐黄质含量增加100多倍 番茄品质育种的进展 番茄品质育种的进展基因工程与番茄品质育种 b 反义RNA技术及RNAi技术 我国第一个商品化生产的农业转基因工程产品是1996年被批准的耐贮番茄 华番1号 用乙烯形成酶反义基因转化番茄 其果实成熟后可在13 30 贮藏45天 Smith等首先将控制多聚半乳糖醛酸酶 PG 活性的反义基因导人到番茄中 获得PG被强烈抑制的转基因植株 1994年 美国Calgene公司开发的延熟番茄FLAVR SAVRTM被首次批准进行商业化生产 Klann等将酸性转化酶的反义cDNA转入番茄 获得了蔗糖含量高的转基因番茄 这种酸性转化酶主要是催化蔗糖分解成葡萄糖和果糖 从而在蔗糖代谢中起重要作用 吴峰华等采用反义基因技术对反义光敏色素实施 基因封闭 获得了仅有一个基因差异的反义转基因番茄材料 研究发现反义光敏色素被封闭以后果实成熟表现为反义光敏色素的表达水平降低 番茄红素的合成受到显著抑制 果皮没有表现出正常的红色 果实成熟过程中乙烯正常合成 Carrari和Femie用反义技术抑制TBG3的表达 使细胞壁中的半乳糖含量和可溶性固形物含量的比例提高 番茄酱的粘性略有增加 Liu等利用RNAi技术 对光信号传导基因LeHY5和LeCOPILIKE进行调控 以大幅度改变番茄果实的色素积累和营养品质 番茄品质育种展望 1 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 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 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 2 未来番茄品质育种的方向 a 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