《番茄育种南农》PPT课件.ppt

1、第三章 番茄育种,番茄，别名西红柿、洋柿子、番柿，茄科番茄属一年生草本植物。果实营养丰富，具有特殊风味，可以生食、煮食、加工制成番茄酱汁，用途广泛，深受广大消费者喜爱。随着设施蔬菜生产的发展，番茄栽培面积不断扩大，现已成为我国主要的栽培蔬菜之一。,第一节、 番茄的种质资源与类型,番茄原产南美洲热带密林。 番茄是典型自花受粉蔬菜。2n=24。喜温、喜光。对日照时间不敏感。种植面积在全世界居蔬菜的第一位，244万公顷。20世纪初由传教士传入中国。 广泛栽培于世界各地，但在我国仅有几十年的栽培历史 ，但已发展成为我国主要的蔬菜之一。,番茄育种在国外开展较早，而我国起步较晚，只有约四十年的历史。198

2、3年番茄抗病育种列入国家重点科技攻关课题后，短短十几年时间取得了惊人成就。先后培育出具有不同特点（早熟、抗病、抗逆、优质、耐贮运、适于保护地、适应于加工等）的优良品种近一百多个。,番茄原始材料种类繁多。国外早在1778年就开始了番茄的资源收集工作。据IBPGR（International Board for Plant Genetic Resources）1987年报道，全世界共收集番茄种质材料32000份，到1990年超过40000份。我国自80年以来的二十年中曾先后组织了两次大规模种质资源收集工作，共收集材料1912份。,番茄（Lycopersicon esculentuim Mill.）

3、在植物分类上属于茄科（Solanaceae,Iuss）番茄属（Lycopersicon Tourn）。该属又包括多个种，亚种和变种，各有特点，均可选作特定育种任务的原始材料 。,（一）番茄的分类系统,番茄存在丰富的变种,串 番 茄,（二）番茄属的野生种和变种,在番茄育种中，最常用的番茄野生类型为醋栗番茄、多毛番茄和秘鲁番茄。其次为总状番茄、智利番茄和多腺番茄。,1、秘鲁番茄 （L. peruvianum）,秘鲁番茄属多年生、蔓性，茎半匍匐生，柔软带短毛。叶色绿而稍带灰白，花序单轴或稍分歧，长59cm，其上有612朵花或更多，花萼小5片，花瓣鲜橙黄色，长1013mm。雄蕊体短，圆锥形。 果实干物

4、质含量可达12.75%，含糖量2.47%，维生素C含量可达50.40mg%，含酸量0.73%。 植株的抗病性很强，几乎抗所有番茄的病害。,2、醋栗番茄（var. eupimpinellifolium）,植株无长毛，叶小而小叶近全缘，植株无番茄的特殊气味或极淡，分枝细长，茎虽老也不带木质性。花序为长总状有时分枝的花序，长2025cm，有时达40cm，有花3040朵，一穗上基部果已成熟顶端尚在开花。果实圆形，果色有红、黄两种，果实直径约12cm，二心室，干物质含量达810%。 植株对多种病害有强抗性（如凋萎病、青枯病、叶霉病及镰刀菌等）。,3、多毛番茄（L.hirsutum）,一年生或多年生，生长

5、极为繁茂。形态特征是枝叶和果实上都覆盖着长茸毛，茸可长达2.53.5mm。由于枝叶多毛使白粉虱和蚜虫难以侵为害。 果实的干物质含量可达10.1%，全糖量1.66%，胡萝卜含量较一般栽培品种高34倍，维生素C含量5.7mg%， 植株能耐03的低温，甚至2的短期霜冻，但在高温及干燥空气下生长很差。 它对于多种病在（如叶霉病、斑点病、早疫病及烟草花叶病等）都有很强的抵抗性。,4、总状番茄（var. racemigerum）,植物蔓性，有时具有极少的茸毛，叶形小到中等大小，叶面光滑，皱纹较少。不同类型的裂片有不同形状，裂片长形，大部分边缘为钝齿状。花序中等长度，约20厘米，花小形到大形。花萼较短。花柱

6、通常比雄蕊低短，果实为浆果。大小与小樱桃到大醋栗相似。 它可作为选育干物质含量及糖分高的品种的原始材料。 这一变种具有强大的根系，抗旱性强，在选育种工作上也有重要价值。,5、智利番茄（L. chilense）,据国外研究智利番茄对缩顶病（病毒）具有高度的抵抗性，用它与普通番茄杂交可产生强健的抗病杂种； 智利番茄对凋萎病也有抗性，与普通番茄的杂种后代中有些对此病接近免疫； 智利番茄对烟草花叶病及黄萎病的抗性也可通过杂交或杂交后再回交，传给栽培番茄品种。,第二节、番茄的特性,番茄的根系发达,番茄高产栽培的几个要点,第三节、番茄现代育种目标,1、丰产性育种,丰产是许多复杂因素的综合体现,决定于单位面

7、积株数 该密度下单株平均产量,单株产量构成因素：花序数、花数、座果率、果实大小。 另外：株型、叶量、光合效率、抗逆性、抗病性等也从间接上影响产量。目前已有人提出高光效、低光呼吸、低补尝点等育种指标。,2、抗病育种,番茄抗病性育种一直是重要育种目标。是国家农业科研攻关10大项目之一。 番茄是一种病害较多的蔬菜，目前生产上引起减产或绝产的病害多达20余种。主要为：病毒病、晚疫、早疫、叶霉、青枯、立枯、脐腐、斑枯等，一方面由于其危害影响了产量和品质，另一方面，过量化学防治造成药物残留带来公害。,3、品质育种,随人民生活水平提高，加之中国面临加入WTO对番茄品质要求更加迫切，番茄品质主要包括以下几方面

8、： 商品品质：果实大小一致性，果肉坚实度，色泽光滑，完整性，疤痕，裂果，果肩有无等。 营养品质：干物质、维生素，茄红素，矿物质，风味，糖分等。 卫生品质：微生物、有害残留，有害化学成分。,4、抗逆育种,特殊环境、特定季节等栽培对番茄品种提出更特殊要求。 如抗寒、抗热、耐盐碱、耐干旱、抗涝湿等。 其中抗热是其中一个重要的育种方向，因为番茄在我国主要种植于夏季高温多湿的季节，番茄品种多表现为枝叶结长，花果稀少，果实变小，易裂果，产量低，选择越夏品种是解决淡季生产的关键。,南美洲海边发现的耐盐番茄,秘鲁山区发现耐旱番茄,5、早熟品种选育,花序节位低、现蕾早、开花早； 果实发育快、转色快； 另外还与株

9、型，分 枝习性有关: 同时节间短、自封顶、矮生性等也与早熟性有密切关系。,在不能露地越冬生长的地区，春季蔬菜品种缺乏，春季生产急需早品种，苗期提高抗寒性是早熟品种成功的关键，而早开花结实，果实快速发育，快速转色都对品种的特性提出特殊要求。不光达到早熟，还应早期生产。在杂优育种时应考虑这些性状选择。,6、保护地品种选育,我国保护地面积发展迅速，番茄生产占有相当比重，目前多数采用露地品种。而缺乏专用品种，需适应保护地独特的生长环境，对番茄较多生长习性提出新要求：低温、高温、高温、低CO2，连作、多病等。,保护地 在露地不适于作物生长的季节或地区，采用保护设备，创造适于作物生长的环境，用来获得稳产高

10、产的栽培环境。是摆脱自然灾害影响的一种先进农业技术。简易的保护设备有寒冷季节利用风障、地膜覆盖、冷床、温床，以及塑料大、小棚和温室；夏季采用遮阳网，防雨棚等。现代的保护地栽培，是采用计算机模拟最优环境，进行自动调控，如高级温室、植物工厂、宇宙农场等，实现高产、省力、省工栽培。保护地的主要栽培方式有促成栽培、早熟栽培、延后栽培、软化栽培和无土栽培等。,低温、高温、高湿、连作、缺素、CO2缺乏、多病虫害等，必需根据栽培需要，有针对性进行选育工作。 我国从以色列、荷兰等国家引入的保护地专用品种如：144、1444、516、179、189、1402、870，秀丽等均表现较好适应性。,7、加工品种选育,

11、番茄的加工制品在番茄的消费中占有重要地位，在一些发达国家甚至超过鲜食数量（美国罐藏加工番茄占总量的78%），随着我国加入世贸组织，适应番茄出口需要，培育加工新品种迫在眉睫。 根据加工制品种类不同，番茄加工品种主要有：酱用品种、汁用品种、整果罐藏品种及干制品种等。 育种要求高可溶性固形物含量、高番茄红素。,屯河50号,8、耐贮运品种选育,皮厚、肉质致密、水分较少，呼吸强度低的品种较耐贮藏。Jeri Haki(1981)用果实坚硬，果皮极厚的巴西番茄品种与美国商用品种KCA杂交，育出常温下可贮三月之久的优良品种。,耐贮运品种也称之为长货架期品种，耐贮运品种一般皮厚、肉质致密，水分低，呼吸强度低，呼

12、吸高峰推迟。PE（半乳糖醛酸酶）、纤维素 酶活性低，美国育成的F1代中有极耐久贮藏品种，常温下达三月之久，目前我国比国外引入的番茄品种144、秀丽等均比国内品种耐贮运。,9、机械化品种选育,番茄栽培中的设立支架、整枝、绑蔓、多次采收是生产成本构成的主要因素，也是劳动密集型生产向技术密集型生产转化的主要障碍，把直立性与丰产结合起来，选育无支架，适于机械化采收的品种。,第四节、番茄的育种技术与方法,番茄花器结构,雄蕊56枚，花药长形联合成筒状称为“药筒”（“雄蕊筒”），附着在很短的花丝上，花药成熟后在内侧纵裂，由于雌蕊被包围在药筒中央，所以易于保证自花授粉。 但也有少数花朵的花柱较长，露在药筒外面

13、，称为“长花柱花”。花柱的长短因品种和环境条件不同而异，长花柱花开然杂交率较高，不宜作杂交用。,番茄授粉习性,番茄为典型的自花授粉蔬菜。 雌蕊的受精能力可保持48天，在花药散粉的前两天即可接受花粉受精. 因此番茄杂交也可采用蕾期授粉，但蕾期授粉较开花期授粉结实率略低，而且果实内的种子也较少。 一般用当天开放的花进行授粉效果最好。不过由于蕾期授粉手续简便，节省时间，所以还是常被采用。,1、 番茄有性杂交育种,原始材料收集与鉴定 亲本的选择、选配 杂交,A 杂交亲本植株花序和花朵的选择 B 去雄 D 授粉,按育种目标合理选择选配亲本，人工杂交，采用系谱选择法进行杂交后代的单株自交选择。 中蔬4、5

14、号，强丰，红棉等均用此法育成 此法也可用于杂交亲本的合成。,常规育种,2、番茄远缘杂交,作物的野生类型在长期自然选择下，形成了高度的抗病性以至免疫力，形成了对恶劣气候条件（如高温、寒冷、干旱、高湿）的抵抗能力。现在的许多栽培品种是经长期的人工选择形成的，在人类长期栽培下，许多作物对不良条件的抗性削弱了，为了大幅度提高现有品种的抗病性、抗逆性，通过与其野生的祖先进行远缘杂交是很有效的途径。,同一种内的不同变种不同系统往往亲和性有较大差异 。 醋栗番茄多毛番茄多腺番茄秘鲁番茄 克服杂交不亲和性用染色体加倍法、重复授粉法和辐射处理法,番茄远缘杂交常见障碍 A、不亲和性,媒介法 当两个种的亲缘关系过远

15、不能杂交成功时，可以选用亲缘关系与这两个种都较近的第三个种先与某一个种杂交产生杂种，然而用这个杂种再与另一个亲本种杂交，这个“第三者”起了有性媒介作用。用栽培种和野生的秘鲁番茄种杂交表现高度不亲和，用半野生的醋栗番茄做媒介获得了成功。,主要原因：主要是胚乳发育不良使胚胎得不到正常营养。 采用人工种胚培养法可以有效地克服这种不育性 。,番茄远缘杂交常见障碍 A、不亲和性 B、杂种的不育性,回交法 育种实践中发现，应用回交法可显著提高育性。回交时以远缘杂种作母本，以普通番茄亲本作父本，效果不错。应根据选育目标选择轮回亲本，使杂种后代加强选育目标所期望的性状。为了防止远缘杂种丢失野生亲本的优良性状，

16、一定注意隐性优良性状的保持，自交与回交隔代进行。,嫁接法 幼苗出土后由于根系发育不良而引起的夭亡，可将杂种幼苗嫁接（grafting）在普通栽培番茄亲本幼苗上，使杂种正常生长发育。,回交； 用扦插法延长F1植株的个体发育时期，结合对后代的选择。,番茄远缘杂交常见障碍 A、不亲和性 B、杂种的不育性 C、杂种的不稔性,3、 番茄抗病毒育种,番茄病毒病,TMV发生最普遍，危害最严重，其次是CMV。 1954年Holmes选育出第一个抗TMV的番茄种，其抗性由单显性基因控制，命名为Tm-1,从而真正揭开了番茄抗TMV育种的序幕。番茄抗TMV育种被人们认为是蔬菜抗病育种中最成功的一例。 可供番茄育种工

17、作者使用的抗TMV基因主要有3个即Tm-1、Tm-2和Tm-22(Tm-2a),4、番茄优势育种,番茄杂种优势的一般表现,早熟 丰产 抗病 生长势 整齐度,4、番茄优势育种,番茄杂种优势的一般表现 杂种优势利用的方法,自交系自交系 雄性不育系自交系,番茄杂交制种,自交系自交系,雄性不育系自交系,隔离区内父母本1：3种植，参照有性杂交技术，人工去雄，人工授粉。,隔离区内父母本1：3种植，自然授粉或人工辅助授粉。,1）优良自交系的选育,（1）选择优良的品种或杂交种作为育成优良自交系的基础材料 因为并非任何品种都能分离出优良的自交系，也并非任何自交系都能配组出优良的一代杂种，而且许多自交系在自交分离

18、过程中会被淘汰，因而要获得优良一代杂种必须在开始时有大量的自交系。,2）选择优良的单株进行自交,在选定的基本材料内选择优良的单株分别进行自交。 每一基本材料内应选供自交的株数，和每一自交系应种植的后代株数，是随试材的具体情况而不同的，通常约数株至数十株。,3）逐代系间淘汰选择和选株自交,根据选育目标性状比较鉴定各S1自交系，先淘汰一部分不良自交系。 所谓不良自交系即系内植株普遍表现生长衰弱，没有经济性状可取的植株。在剩余的各S1自交系内分别选取几株到十几株继续进行自交。用常规品种作材料，自交1-2代即可，用一代杂种则要4-5代。,4）组合选配原则：,所选的双亲应具备尽可能多的优良经济性状。 注

19、意主要经济性状的显隐性遗传，特别是隐性遗传。 注意双亲的差异性。 注意双亲在主要经济性状上的互补性，解决好丰产与早熟，优质抗病的搭配。,5）杂种优势的早期预测,1、同工酶法 电泳分析酯酶中同工酶的活性，同源性差者，优势强。 2、线粒体法 活体提取液单独和混合下 呼吸商的测定。 3、酵母培养法,6、多倍体育种,我们用0.2%的秋水仙碱进行种子或幼苗24小时处理，得到了4倍体植株，初步研究表明：4倍体在品质、抗性等方面比2倍体均有提高，进一步的研究正在进行之中。,7、分子育种,8、细胞工程和基因工程育种,基因工程的发展为番茄的育种带来的全新的思路和方法。很多传统方法和细胞工程方法无法实现或短期内无

20、法实现的，利用基因工程的方法可以实现。,转基因抗病毒番茄的研究,1986 年powell 等通过转基因技术, 首次将烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白的基因(TMV- CP)转入番茄, 培育出能稳定遗传的抗病毒植株。 原理： 关于病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。 一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。 另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。 然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白

21、的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。 因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。,转基因抗虫番茄的研究,目前发现并应用于提高植物抗虫性的基因有来源于微生物苏云金杆菌(Bacillus thurngiensis) 芽孢的毒素蛋白基因(Bt) 、豇豆胰蛋白酶抑制基因(Cowpea Trypsin Inhibitor, CpTI)和雪莲花(Snowdrop)的凝聚素(Lectin)基因等。 Bt 基因是一种特异性杀虫基因, 其主要杀死鳞

22、翅目昆虫, 而CpTI 基因则是一种广谱性抗虫基因, 其清蛋白具有杀虫能力, 且昆虫产生抗性的可能性很小。雪莲花的凝聚素基因能特异的对蚜虫等刺吸式昆虫具有抑制作用。 1987 年美国Monsanto 公司的Fishchoff 等首次将Bt 基因转入番茄VF36 中, 获得的转基因植株抗烟草天蛾能力大为提高。,转基因抗逆番茄的研究,转基因抗冻番茄的研究。 1991 年Hightower 等首次成功的通过根癌农杆菌介导法将比目鱼体内的抗冻蛋白(AFP)基因转入番茄, 获得的转基因植株不但能稳定转录AFP 的mRNA, 而且能够产生一种新的蛋白质, 这种蛋白质在冰冻条件下能有效阻止冰晶的增长, 使转基因植株抗冻能力明显提高。,转基因抗除草剂番茄的研究,抗除草剂番茄品种的培育无疑是一个机械化生产节约成本的有效途径。,转基因延熟番茄的研究,1991 年Paul 等将氨基环丙烷羧酸(ACC)合成酶的一个反义cDNA 系统导入番茄, 获得的转基因植株乙烯合成严重受阻, 其果实在空气中放置不变软。,将番茄成熟过程中两个关键