A. 黃瓜種質資源創新有哪些
（一）通過遠緣雜交創新種質
黃瓜（Cucumis sativus L.）與甜瓜（C.melo L.）的種間雜交長期以來很受人們重視，因為甜瓜具有黃瓜所缺乏的對某些病原體的抗性。如果雜交成功，將極大地豐富黃瓜的基因。但在栽培黃瓜與甜瓜及其野生種之間的雜交很難成功。Ondrej等報道（2001），由於受精後的障礙，栽培甜瓜和黃瓜正反交雜種的胚只能發育到球形胚階段。由於體細胞的不親和性，甜瓜×黃瓜的體細胞雜種細胞在愈傷組織階段就停止了分裂（Jarl et al.，1995）。迄今為止，國內外研究者對黃瓜屬兩個栽培作物之間的種間雜交還未取得成功。關於黃瓜屬栽培作物與野生種之間的種間雜交，大多數的雜交只進行到胚這一階段。除了Chen等（1997，1998）的報道外，其他關於獲得種間可育F1的報道都難以重復。
Chen等（1997）首次報道了採用胚胎拯救方法，利用野甜瓜（Cucumis hystrix Chakr.）（2n=2x=24）與栽培種黃瓜進行種間雜交獲得成功，且得到了不育的後代（2n=19）。為了恢復育性，在正反交的基礎上，應用體細胞無性系變異（somaclonal variation）通過進行染色體加倍，經過育性恢復篩選，獲得了一種有商業開發前景的甜瓜屬雙二倍體新種質（Chen et al.，1998）。新種質被定名為Cucumis hytivus（Chen and Kirkbride，2000），其基因組為HHCC（H和C分別代表C.hystrix和C.sativus的基因組），染色體數為2n=4x=38。新種質在露地和溫室都表現出旺盛的結果能力，每株可結果30個左右，常常2～3個果結在同一節上，果型整齊，可一次採收，適用於腌制類型黃瓜品種的選育。果實細長，基本無種子，果重約50～100g，果長約10cm，果型指數3.3；嫩果綠色，除黃瓜味外還稍有檸檬味，蛋白質和礦物質的含量分別為0.78%和0.35%，均分別高於普通黃瓜含量0.62%和0.27%。同時，新種質抗白粉病，對南方根結線蟲的抗性介於野生種酸黃瓜和栽培黃瓜之間，當雜種作為供體親本與栽培黃瓜進行回交時，抗性被進一步轉移到回交一代中（陳勁楓等，2001）。新物種的光補償點為11.25μE/（m2s），低於以往報道的耐弱光品種長春密刺。弱光處理2周後，新種的葉綠素a和葉綠素b含量增加，葉綠素a/b的值大幅度降低，形態學耐弱光隸屬值高達0.946，說明雜交新種耐弱光能力很強（錢春桃等，2002）。
表15-5 甜瓜屬栽培種和野生種的種間雜交
陳勁楓等（2003）將種間雜交獲得的異源三倍體與栽培黃瓜北京截頭雜交，經過胚挽救獲得了兩個2n=15（14C+1H）的單體附加系02-17和02-39。前者植株葉形為掌狀形，後者為深陷的掌狀形，並且果實均為白色，不同於異源單倍體的掌狀心臟形和黑刺，果形比異源三倍體黃瓜更長接近普通黃瓜。細胞學和RAPD分析發現，上述附加系附加了野生種Cucumis hystris的染色體。
（二）通過種內雜交創新種質
黃瓜屬變種間的基因交流比種間容易得多。黃瓜的野生變種與普通栽培種相互雜交可育，因此，多年來國內外育種家一直致力將野生變種中的分枝性強、結果數多、高抗某些病蟲害等優良基因轉移到栽培品種中。
Deakin等（1971），Staub和Kupper（1985a）都曾採用野生黃瓜（C.sativus var.hardwickii）與栽培黃瓜雜交的方式創造新的種質。野生黃瓜的一個株系LJ90430比栽培黃瓜植株大，側枝多，種子小，具短日照習性，在北加州秋季氣候條件下，LJ90430株系通常每株能產約80個成熟果實（Horst and Lower，1978）。該株系被廣泛運用在育種計劃中，並且先後獲得了一系列具有改良性狀的優異種質（Staub，1985b，1992；Peterson，1986）。
Walters等（1997）利用野生資源LJ90430與栽培種質雜交、回交和自交，創新出了抗北方根結線蟲和爪窪根結線蟲的系列種質NC42～NC46。
Simon 等（1997）以美國種質SMR18為母本，西雙版納黃瓜為父本，進行回交，選擇果肉顏色深的半姐妹系，通過3代的姐妹交和混合選擇，獲得後代材料104，後繼續姐妹交和選擇，獲得了新種質LOM 404，其胡蘿卜素含量最高可達15mg/kg。以美國種質Addis為母本，西雙版納黃瓜為父本，進行回交，通過3代的姐妹交和混合選擇，獲得後代材料101，用104與101雜交後，經連續五代自交單株選擇和一代混合選擇獲得新種質EOM 400和EOM 402；其胡蘿卜素含量高達25mg/kg（圖15-10、15-11）。
圖15-10 高胡蘿卜素黃瓜種質的創新
圖15-11 高胡蘿卜素黃瓜種質LOM 404的4個成熟果實的縱切面
國內外黃瓜育種家，利用對各自掌握的種質資源，通過類型或品種間雜交，育成了大批抗病、抗逆、優質、高產、熟性各異的自交系和雌性系，促進了黃瓜品種的雜優化。例如，卓齊勇等（1988）於1975年從引進的早龍和黑龍第二代植株中發現全雌株、強雌株和普通株3種類型。早代利用強雌株的雄花授予全雌株的雌花上，晚世代結合赤黴素誘雄和自花授粉，選育出全雌株率達到94.4%～100%的雌性系奧早和黑龍選。之後，利用回交轉育的方法，以奧早和全青為親本，以優質抗霜霉病的全青為輪回親本，連續回交3～4次獲得全青的優良性狀，然後在經過2～3代自交，獲得一系列雌株率在90%以上的優良雌性和強雌性株系，其中奧早75和奧早82為優質、早熟、抗病的雌性系。1995年，卓齊勇等又用82雌性系作母本，大悟大吊瓜作回交親本，進行雜交並回交一次，經過7代的抗病性篩選，選育出抗疫病、霜霉病、炭疽病、細菌性角斑病等5種病害的82大雌性系。尹彥、李錫香等利用國內外不同類型的黃瓜種質通過雜交、添加雜交和系統選育創新出全雌性和復雌性黃瓜新種質G5224和EF1613。G5224是由國外品種Branex（F1）的自交分離群體所選單株與北京刺瓜的自交系（S5）雜交，經多代系統選擇得到優良自交系後，又與引自美國的5207雜交，再經多代系統選擇而育成。該自交系結合了北京小刺、歐洲品種和美國品種的優點，表現全雌性、早熟、坐果率較高，果實商品性好，瓜長30cm左右，瘤刺大小和稀密中等，瓜色深綠，有光澤，無黃色條紋，心室較小。植株耐低溫，苗期在10℃和3000lx光照條件下處理15d後幼苗成活率為92.2%，比對照新泰密刺高16.4%，抗角斑病、枯萎病、黑星病、白粉病，耐霜霉病和灰霉病。EF1613是以編號為 373/85的國外黃瓜品種與北京刺瓜雜交，經4代純化選擇，得到優良株系後，又與來自東北地區的一個地方品種8970雜交，經過多代選擇，最終形成EF 1613品系。該品系長勢強健，雌花多，坐果率較高，以主蔓結瓜為主，側蔓數量不多，果實商品性好，瓜長30cm左右，瘤刺大小和稀密中等，瓜色深綠，有光澤，無黃色條紋，心室較小。植株高抗黑星病，抗角斑病、枯萎病、白粉病，中抗根結線蟲，耐霜霉病。利用上述優異種質，培育出雌性和強雌性黃瓜雜交一代系列中農202、中農203、中農208等。
利用常規方法進行種質改良的研究較多，在此不再贅述。
三）通過誘變創新種質誘變育種就是利用物理因素（如X射線、γ射線、紫外線、激光等）或化學因素（亞硝酸、硫酸二乙酯等）來處理生物，使生物發生基因突變。從而在短時間內獲得更多的優良變異類型的育種方法。
陳勁楓等（2004）利用0.4%的秋水仙鹼浸萌動的黃瓜種子，染色體加倍率可達26.7%。與原二倍體相比，同源四倍體的側枝數減少，葉柄變短，葉面積增大，花器變大，果型指數減小。四倍體花粉的可染率和萌發率均顯著降低。
雷春等（2004）通過輻射劑量為200 Gy或300 Gy的C射線輻射花粉授粉並結合胚培養，從3個基因型黃瓜中獲得了單倍體植株。與正常二倍體植株相比，單倍體植株生長緩慢，花器異常。研究同時發現輻射劑量、親本基因型、授粉組合對坐果率和單倍體產率有一定影響。
圖15-12 黃瓜自交系CHA03210搭載前後植株葉片變異
1.CHA03210搭載前後葉片大小 2.CHA03210搭載後部分自封頂（引自余紀柱等，2007）
李加旺等（1997）利用23.22C／kg60Co γ射線輻射處理具有某些優良特性的黃瓜自交系種子，並在其變異後代群體中，篩選出兩個綜合性狀優良的單株。經3代系選，從中分選出一個主要性狀均能穩定遺傳的株系輻M-8。該株系集幾種優異性狀於一體，用其為親本與另一高代自交系配製出適於日光溫室栽培的耐低溫、弱光雜交一代組合：93-黃瓜新品系。
圖15-13 黃瓜自交系CHA03210搭載後變異株自交後代果實的變異
陳勁楓等（2004）在室溫條件下，用0.2%、0.4%、0.8%的秋水仙素水溶液分別處理黃瓜津綠4號干種子和萌動種子。結果表明，0.4%的秋水仙素浸萌動種子4h的染色體加倍效果最好，加倍率可達26.7%。與原二倍體相比，同源四倍體的側枝數減少，葉柄變短，葉面積增大，花器變大，果型指數減小。四倍體花粉粒大小不一，每一朵花中平均有2.3%的4孔花粉粒；四倍體花粉的可染率和萌發率均顯著降低。
航天誘變是誘變的一種特殊形式，是利用衛星或高空氣球攜帶、搭載植物種子等生物體樣品，經特殊的空間環境條件（強宇宙射線、高真空、微重力等）作用，引起生物體的染色體畸變，進而誘發生物體遺傳變異，經地面種植選育試驗後，能快速而有效地育成作物的新品種（系），供生產上推廣利用，可廣泛應用於各種植物的遺傳改進。這種技術也為黃瓜種質創新開辟了新途徑。余紀柱等（2007）利用衛星搭載黃瓜自交系材料，通過地面種植、觀察，當代植株即發生了葉片大小和株型自封頂變異，經過自交分離，後代果實大小、果形指數、雌花節率和每節雌花數發生較大變異，經純化獲得特小型黃瓜自交系CHA03-10-2-2。該自交系瓜長8cm左右，雌花節率達99.5%，表現穩定，可直接用於培育特小型黃瓜新品種。
（四）利用細胞工程和基因工程創新種質
細胞工程是應用細胞生物學和分子生物學方法，藉助工程學的試驗方法或技術，在細胞水平上研究改造生物遺傳特性和生物學特性，以獲得特定的細胞、細胞產品或新生物體的有關理論和技術方法的學科。廣義的細胞工程包括所有的生物組織、器官及細胞離體操作和培養技術，狹義的細胞工程則是指細胞融合和細胞培養技術。植物細胞工程包括：植物組織、器官培養技術，細胞培養技術，原生質體融合與培養技術，亞細胞水平的操作技術等。目前，細胞工程技術在黃瓜種質創新中的應用主要集中在大孢子培養、原生質體培養和體細胞融合等方面。
據杜勝利（2004）介紹，天津科潤黃瓜研究所「利用分子標記和單倍體技術創造黃瓜育種新材料研究」項目通過了天津市科委組織的技術鑒定。該項目通過對黃瓜雌核發育機制研究、黃瓜離體雌核發育培養體系、黃瓜染色體倍性鑒定及加倍技術研究，建立了一套高效、穩定的黃瓜未受精子房培養的技術體系，再生頻率達25%。研究和建立了一套簡單、快速而有效的倍性鑒定方法，篩選出誘導黃瓜單倍體、雙單倍體染色體加倍的有效辦法，加倍頻率達16.9%。據孫日飛（2005）的進一步介紹，黃瓜大孢子培養以開花前2～3d為接種的最佳時期，以Miller為基本培養基，以AD或ADS為細胞分裂素，以蔗糖為首選糖源。無菌材料經橫切或縱切後，接種至誘導培養基三角瓶中，後轉至培養室培養：並以25℃黑暗條件培養7d，然後移至等溫度14h/10h（光照/黑暗）條件下培養為最好。該技術已基本成熟，並已以此培育出了植株。
黃瓜由子葉、真葉和胚性懸浮培養細胞等材料的原生質體培養已成功（呂德揚等，1984；劉少翔等，1991，賈士榮等，1985，1988；Punja等，1990），但是再生植株相對困難。
為了獲得再生植株，張興國等（1998a）對黃瓜原生質體分離和再生條件的研究表明，7日齡初展黃瓜子葉和15～17d的真葉，在1%纖維素酶、0.5%離析酶和0.25～0.30mol／L甘露醇混合酶液中，均分離出大量原生質體，轉入附加1mg／L BA和0.5mg／L 2，4-D的改良KM培養基（去除NH4NO3）中淺層液體培養，形成微愈傷組織。由成都二早子黃瓜真葉原生質體愈傷組織培養的胚狀體和子葉原生質體愈傷組織誘導的不定芽，都培育出了小植株。
張興國等（1998b）將黃瓜子葉原生質體來源的愈傷組織在1.0mg／L BA和0.05mg／L NAA的MS固體培養基上再生綠苗，經生根成為完整植株。10μg／ml諾丹明6G（R6G）處理15min或1.5mmol／L碘乙酸（IOA）處理10min，均能有效地抑制黃瓜原生質體分裂。分別經R6G和IOA生理性失活的原生質體經PEG和高鈣高pH法融合後可恢復分裂生長。由4個黃瓜種內組合得到了愈傷組織。部分愈傷組織分化了根，部分愈傷組織經酯酶同功酶分析確定為體細胞雜種。
基因工程技術在黃瓜種質創新中的應用也有了一些進展。國內報道了採用介導外源DNA的方法改良黃瓜種質的試驗。鄧立平等（1995）曾報道以抗霜霉病津研4號黃瓜為供體，豐產感病黃瓜長春密刺為受體，於人工輔助授粉後12～24h，採用微注射法通過柱頭將外源DNA注入受體子房，從而導入了外源基因，獲得了穩定的突變新品系CJ90-40。
鄒長文（2004）將冷誘導基因cor15a基因和轉錄因子CBF3基因同時導入黃瓜基因組，並通過了植物基因組DNA的PCR檢測和Southern雜交檢測。PCR檢測結果表明有4株植株攜有cor15a基因，有3株植株攜有CBF3基因，其中只有2株攜有雙基因。轉基因植株的Southern雜交結果證明兩株攜有雙表達盒的轉基因植株中，其中1株的目的基因拷貝數為2，另一株為1個拷貝，證明目的基因已經導入黃瓜基因組中。
B. 植物種質資源究竟是研究什麼的主要工作有哪些謝謝
主要工作:
資源植物的種類、分布、分類、化學成分；植物資源的合理開發利用與保護；等等。
C. 中國糧食作物的種質資源有哪些類型
我國不僅糧食作物種類多，並且每種作物的類型和品種亦多。如稻的本國地方品種就有近50000個。這些品種不僅包括秈和粳兩個亞種，並且每個亞種都有水稻、陸稻，米質黏和糯，米色白和紫，栽種期有早、中、晚季又各有早、中、晚熟品種。在穀粒形狀和大小、穎毛和穎色、穗頸長短、植株高矮等形態特徵上也是多種多樣的。
中國的各種糧食作物都有抗病、抗逆、早熟、豐產或優質的品種。中國是禾穀類作物籽粒糯性基因的起源中心：不僅稻、粟、黍、高粱等古老作物都有糯性品種，而且引入中國僅500年的玉米也產生了糯性品種——蠟質種（黏玉米），它起源於中國西南地區。中國是禾穀類作物矮稈基因的起源地之一：小麥的矮稈基因Rht3（大拇指矮）和Rht10（矮變1號）起源於中國；在國際稻（IR系統）選育中起了重要作用的水稻半矮稈基因Sd1（低腳烏尖、矮子黏、廣場矮等）也原產於中國。中國是作物雄性不育基因的產地之一，海南島普通野生稻（Oryzarafipogon）的細胞質雄性不育基因被成功地應用於雜交稻的選育，現我國雜交稻的種植面積占水稻面積的一半左右，增產顯著。小麥的太谷核不育顯性基因Ta1，應用於輪回選擇，育成了一批小麥優異種質和優良品種。中國還是一些植物廣交配基因的產地，帶有kr1、kr2基因的小麥品種中國春早已成為世界各國小麥遠緣雜交中不可缺少的親本。總之，中國糧食作物種質資源類型十分豐富，其中很多有待深入研究和進一步發掘。
D. 我國玉米種質資源的利用的主要途徑有哪些
從我國玉米雜交育種的歷史分析，玉米種質資源的利用途徑主要有：1.利用農家品種選育一環系
如旅28、獲白、甸11、塘四平頭等，地方品種的生態適應性很強，選育的自交系及組配的雜交組合抗逆性亦強，如耐貧瘠、耐陰濕、耐旱、耐低溫等，因此地方品種選系仍是今後不可忽視的途徑。
2.利用雜交種選育二環系
如自330、二南24、吉63等，由於這種方法易對親本的某些性狀進行改良，且會較快地獲得穩定的自交系，用於組配新組合，因而得到廣泛應用。
3.利用改良群體或綜合種選育自交系
如綜31、D729、遼輪814、東46等，可拓寬我國玉米生產上利用的種質資源的遺傳基礎，增強玉米的抗逆能力。
4.利用回交轉育法獲得改良自交系
本法可根據現有自交系中存在的不足，有針對性地對某一性狀進行改良，見效快。
5.利用引進資源或野生資源改良現有自交系
通過導入熱帶、亞熱帶種質及野生資源對我國溫帶種質進行改良，進一步拓寬我國玉米種質基礎。
6.直接引入國外自交系
如Mo17、B73、C103、M14、Oh43等，這些自交系可直接利用，也可用於適應性改良。
E. 果樹種質資源收集的方法有哪些
種質資源收集時所選用的材料，有的為枝條，有的是種子，還有的是苗木，也可能是其它器官或繁殖體。這要根據種類和品種、收集時間和地點等因素而定。如果收集的材料為種子，則要求種子成熟、充實、飽滿、具有高度的生活力；如果收集的材料為枝條，則要求採用長勢中等、強壯的枝條，剪去枝條基部和頂部不充實的芽，並要用當地的砧木嫁接繁殖；如果是苗木等繁殖體，要附合其規律和質量等的要求，以保證收集的成功。
資源收集的數量，要根據樹種生長習性和營養面積的大小，繁殖的難易，保存的數量來確定，為了對收集的材料進行選擇、整理，收集的材料原則上應適當多些。
資源的收集工作必須有專人負責，並詳細記載資源名稱、收集地點和日期，收集人名稱、苗木繁殖年月等項。在收集到種苗或材料後，應立刻進行檢疫和消毒，防止霉爛和乾枯。
（一）當地種質資源的收集
當地的優良品種或品系，對當地的自然條件有很大的適應性，並有一些突出的優點（如抗性或耐性強等），這類資源較好收集，往往不存在鑒定或生態適應性等問題，只要採用適當的材料（夏芽、帶根的壓條、插條、萌櫱、休眠接穗等無性系或種子）就地保存即可。但在收集時要根據種質庫的容量等條件選擇有代表性的種質進行收集。
（二）野生種質資源的收集
為了獲取一個屬內全部的有利基因，必須收集這個屬內每個種的野生植物單株，這些植物往往不能直接食用，但具有許多栽培品種缺乏的抗病、抗蟲、抗旱、抗澇、抗寒等抗性遺傳基因，多數可作砧木或作為具有潛在利用價值的種質進行收集。
這類種質資源的收集時間以花期或果實成熟期為宜，因此期能對種質資源的花的類型，開花結果習性，果實經濟性狀等進行鑒定和收集標本。
收集這類種質時應注意某些特定性狀、特別是經濟性狀和抗性。如早熟、矮化習性、抗病蟲害性能以及耐不同土壤條件、耐寒及耐熱能力等。收集區域應注重種類豐富的遺傳多樣性中心和經常出現某些特異性狀的地區，並盡量收集地理分布、生態分布比較廣泛的野生群體，特別是在惡劣的氣候條件下依然生存的植株。
（三）外地種質資源的收集
科學地引進外地種質資源，可以豐富本地的資源，是收集落葉果樹種質資源的一條重要途徑。如我國從國外引進的蘋果、葡萄、核桃等現已在我國大面積栽培，並成為重要的果樹樹種。外地種質資源是指從國內外其它地區引入的果樹種質資源，包括簡單引種和馴化引種，這類種質資源的收集比較復雜，收集時要進行調查與生態對比分析，然後再確定是引入種子還是無性繁殖體，一般來講，馴化引種必須收集種子，簡單引種可引進接穗或無性繁殖材料。
1.外地種質資源收集前的考察和研究
外地種質資源在收集前，要對生態型、個別生態因子等進行考察和研究。因為同一生態的品種群，多數屬於在相似的自然環境和栽培條件下形成的，因此在生育期、抗逆性和適應性等方面具有相似的特點。總體上講，同一生態地區、不同產地的品種或種在氣候適應上具有較多的共性，相互進行種質收集比不同生態型地區間進行收集成功的可能性大。
個別生態因子的研究包括溫度、日照、降水和濕度、土壤理化特性和其它生態因子，這些生態因子在「南樹北移」或「北樹南移」時，往往有某一種生態因子成為主導因子，如在「南樹北移」時極端最低溫度和冬季旬平均氣溫可能成為主要限制因子，在種質收集時一定要注意對此進行詳細研究。
除對上述生態因子進行研究分析外，還應對收集品種的起源與分布、適應性相近品種在本地區的表現、前人收集實踐的經驗教訓等進行研究。對一些抗性種質的收集，可以從病蟲害經常發生的地區收集抗性類型。
2.外地種質的收集方法
（1）可通過調查收集，或通信郵寄進行，也可通過國內、國際間的學術訪問、學術交流的機會收集，收集的數量不宜多（3—5株）。
（2）收集時一定要嚴格遵守檢疫和編號登記制度，特別收集抗病蟲種質時，千萬不要把病、蟲的繁殖體一同帶進，否則後果不堪設想。
（3）收集後的外地種質要進行中間繁殖，多點試驗，再進行大規模推廣。
（4）對生態適應型以外的種質收集，宜採用種子（大量）多代連續馴化和逐代遷移馴化法進行逐步收集。
F. 種質資源怎樣進行調查
查清和整理一個國家或一個地區范圍內果樹種類和品種的數量、分布、特徵和特性的工作過程。是種質資源研究的基礎工作。
世界各國都很重視本國的果樹資源，進行了許多調查工作，以便更好地利用。為了引種、育種方面的需要，還向本國以外地區，特別是各類果樹的栽培起源中心和次生中心進行調查（見栽培果樹起源）。這些調查的目的，一般在於了解資源情況，調查後作出調查報告或進一步編寫果樹志等，供果樹生產規劃決策或開發、利用的參考。調查中雖然也採集、製作植物標本、果實標本等，但並不一定收集和保存活的材料。如中國於1956～1962年曾在全國范圍內開展了果樹資源普查工作，發現和整理了果樹品種多至萬計。除了全國和地區性的普查外，還有一些專門性的果樹資源調查，如野生果樹資源調查、蘋果砧木資源調查等，這些調查結果，都是果樹種質資源研究的基本資料。另一類調查，目的在於提高果樹生產，改進果樹品種，有計劃地調查、收集有用的育種原始材料。在調查的同時就重視收集活的材料，隨後加以選擇、試驗、利用。如蘋果抗寒砧木資源調查、果樹抗病蟲害種質資源調查等。根據既定目標，調查的目的更為具體明確。這類調查雖然收集活的材料，並且加以利用。但由於應用目標很明確，一般並不長期保存它們。
鑒於植物種質資源不斷損失的嚴重性，人們對保存種質資源的工作，日益重視，對各種作物種質資源的調查有了新的發展。美國從1958年起確立了用種子來長期保存種質資源的體系，使調查、收集起到為人類未來需要服務的作用。1970年以後，許多國家相繼設立了種質庫。收集和保存的范圍較過去的一般品種資源圃大為擴大，成為永久性的種質資源保存中心。
比起農作物來，果樹種質資源的調查、探索工作要落後許多。世界上許多果樹的種質在沒有充分利用或沒有被充分調查了解之前就已歸於消失。許多地方品種，加上相當大一部分果樹種質資源，一度曾被調查和收集，隨後又因育種工作者未能從中得到所尋求的性狀而丟失。從豐富種質資源角度看，都有必要長期保存。為了保存包括無性系在內的種質資源，許多國家已建立起果樹種質庫。
根據近代果樹種質資源保存的原則，現在對果樹種質資源調查的要求，其重點和方法都有了很大發展。過去的調查大多重視現有栽培品種，忽視近緣野生種和一些有若幹缺點的地方品種。為長遠利益計，近緣野生種和各地發展了的原始栽培品種、地方品種特別值得珍視。過去果樹種質資源調查大部分採用群體的偏倚取樣。調查者尋找的是某些特殊性狀，而這些性狀在自然界是否存在、是根據植株的表現型來判斷的。這種方法完全忽視了雜合性強的果樹植物的隱性基因。種質資源調查的最終目的不僅要求解決當前存在於果樹生產、育種上的各種問題，還要能提供未來的、目前還不能預見的潛在的需要。偏倚取樣的對象，只調查收集那些主觀上認可的表現型性狀和近期所期望的材料，因此這種方法有局限性。為此，果樹種質資源的探索者就推薦了隨機取樣的方法。這一方法做起來雖然較復雜，但對保存種質的多樣性更為有效，特別對於野生果樹和一些至今還用種子繁殖的果樹（如堅果類等）更有必要。但並不意味著完全摒棄偏倚法，因為對於那些在個體價值很容易辨認的情況下，它仍是很簡便有用的方法。
調查、採集和保存果樹種質資源的基本要求是能代表遺傳的多樣性。根據土耳其伊茲密爾農業研究和引種中心的經驗，應該在調查中特別重視有可能獲得特殊種質資源的地區。例如土耳其的9個農業地區都有核桃的分布，表明當地核桃種質有顯著的適應性。而土耳其的4個主要地區有24個不同氣候型，因此在東北部的抗寒型和東南部的耐旱型就值得注意去探索。又如土耳其的歐洲栗的總產量中只有2%來自4個東南部農業區的少數栗樹；但由於當地夏季高溫和少雨，這啟示人們可以從這一地區獲得潛在的抗旱品種和有用的種質資源。調查還要特別重視種質集中地的邊緣地區，那裡的品種、類型常常具有重要的抗病性。少數民族聚居的地方，由於風俗習慣、文化傳統的不同，往往保留不少很有價值的原始栽培品種和特殊類型。古寺廟、陵園、古典園林和名勝區的調查也十分重要。這些地方常保存有古樹名木，在其他地方久已失去這類有價值的種質資源。
與一般引種不同，考慮到果樹種質的多樣性，調查、採集方式自20世紀80年代以來，變化很大。按照經典分類及其慣用的方式，對一個分類單位，只調查收集有限幾個樣本已足夠。現在對果樹，特別是野生果樹和地方品種，要很好地調查其變異幅度，再確定取樣採集。從保存種質要求看，調查取樣太少就不能達到目的，所以要求對較大的群體，作細致的調查，才能把變異性保留下來，避免種質損失。
需要同時進行活植物標本採集的調查，以及由於調查區域地理環境，交通情況等估計很難再次進行調查採集的地區，應注意確定最適當的調查時間。通常對熱帶雨林應在雨季後進行：溫帶主要在秋季進行，利於同時收集種子、果實；凡需採集營養器官的，更需注意保障調查，採集到的材料能夠成活。對於抗逆性種質資源的調查，除了前述注意選擇地區外，抓住時機，在出現特殊災害性年份，如大寒、大旱年份之後進行調查，往往可以得到依靠實驗技術多年也難以獲得的可貴資料。
G. 種質資源的分類方法有哪些
日本田中長三郎博士在其《果樹分類學》中，以種為基本單位，認為全世界所有的果樹種類（包括原生種和栽培種，也包括砧木和野生果樹）多達2792種（另有110個變種），分屬於134科，659屬，其中比較重要的有300個種，包括約18科140個種（變種）的落葉果樹，其中主要栽培、面積和產量最大的有蘋果、梨、桃和葡萄。俞德浚先生在《中國果樹分類學》一書中指出，初步統計，中國共有果樹分屬59科，158屬，670餘種。其中尤以薔薇科、芸香科、葡萄科、鼠李科、無患子科、桑科等種類最多，經濟價值也最高。
果樹分類的方法多種多樣，包括植物學分類、園藝學分類或果樹栽培學分類等等，在此我們略作介紹。
1.植物學分類
依據自然分類系統（或稱系統發育分類）將果樹植物分類，即按界（Kingdom）、門（Phylum）、綱（Glass）、亞綱（Subclass）、科（Family）、屬（Genus）、種（Species）的梯級結構順次進行的分類體系。如西府海棠按植物學分類可表達為植物界（Plants）、種子植物（Spermatophyta）、被子植物（Angiospermae）、雙子葉植物（Diotyledone）、薔薇科（Rosaceae）、蘋果屬（Malus）、西府海棠（micromalus）。此分類方法對果樹植物的系統發育、資源開發利用、砧木和授粉樹的選擇及品種改良等有重要的參考價值。
2.園藝學分類
分類方法很多，最簡單地是將果樹分為水果和堅果兩大類；按葉生長分為落葉果樹和常綠果樹兩類；按果樹的生長習性分為喬木果樹、灌木果樹、藤本果樹和多年生草本果樹四類；按果樹植物適宜栽培氣候條件分為熱帶果樹、亞熱帶果樹和溫帶果樹三類等等。
3.果樹栽培學分類
對果樹的命名原則，在此也略作介紹。根據國際植物命名法則對果樹植物進行命名。法則主要原則為：①一種植物只能有一個合法的拉丁學名；②拉丁學名採用雙名制，即一個屬名和一個種名。屬名在前，種名在後；③屬名用名詞，首字大寫。種名用形容詞，首字小寫；④植物的全部種名應包括種名命名者的姓氏，放在種名之後，首字大寫；⑤合法的學名必須附有正式發表的拉丁文描寫；⑥若一種植物已有兩種或更多的學名時，只有最早且不違背命名法則的為合法名稱。
果樹栽培學上，根據果樹的生物學特性相近似、栽培管理措施大體相似的原則，按下述三個依據分類（表2-4-1）
表2-4-1 果樹種類的果樹栽培學分類（續）-1
4.按來源分類
（1）本地種質資源
是指在當地的自然條件和栽培條件下，經過長期的培育和選擇獲得的果樹品種或類型。這類種質資源往往對自然條件有較高適應性、抗逆性，既可直接利用，也可通過改良加以利用，或是作為育種的重要原始種質材料。
（2）外地種質資源
是指從國內外其它地區引入的果樹品種和類型。正確地選擇和利用外地種質資源，可以豐富本地的落葉果樹種質資源。
（3）野生種質資源
是指自然野生的、未經人們栽培的野生果樹。這類種質資源具有豐富的抗性基因，但經濟性狀較差，食用品質低劣，往往是用作砧木的重要資源或育種工作中目的基因的攜帶者。
（4）人工創造的種質資源
是指應用雜交、誘變等方法所獲得的種質資源。因為在現有資源類型中，並不是經常有符合我們需要的綜合性狀，只從自然種質資源中進行選擇，常得不到滿意的結果，這就需要人工去創造，以期能得到基因重組和基因突變所產生的優良生物學特性和經濟性狀的新類型或品種。
H. 人們對南瓜種質資源有哪些研究與創新
一、南瓜遠緣雜交研究
自20世紀初，德國人特魯德（Drude，1917）開始南瓜種間雜交試驗以來，國內外學者一直在持續不斷地進行方法和技術的探索，試圖尋求打破種間雜交障礙，通過常規種間雜交、體細胞雜交、分子生物等技術實現不同種間的優良品質、抗病蟲及抗逆性狀的轉移。雖然取得了一些進展，但至今尚未獲得理想或一致的結果。研究者對南瓜屬5個栽培種的雜交研究表明，南瓜屬的各個種在親緣關繫上較為密切，種間雜交情況比較復雜。部分研究的試驗結果見表17-4。
表17-4 南瓜屬種間雜交試驗結果
程永安等（2001）通過對4個南瓜栽培種的雜交表明，中國南瓜與印度南瓜有較高的親和性，與灰籽南瓜的親和性一般，F1代幾乎不育，而與西葫蘆的親和性最差。灰籽南瓜與中國南瓜、印度南瓜、西葫蘆都有一定的親和性，其中以中國南瓜的親和性最高。總結前人的研究，美國葫蘆科作物專家Whitaker T.W.（1962）認為，一年生南瓜種中，印度南瓜種、美洲南瓜與中國南瓜種親緣關系較近，而印度南瓜種與美洲南瓜種親緣關系較遠；中國南瓜與印度南瓜（筍瓜）具有較高的親和性，兩者相互雜交可獲得種間雜交種，尤其是以印度南瓜種作為母本更容易雜交；中國南瓜與灰籽南瓜的親和性一般，F1代幾乎不育，而與美洲南瓜的親和性最差；灰籽南瓜與美洲南瓜親緣關系較近；多年生南瓜、黑籽南瓜種與一年生南瓜種親緣關系較遠，但黑籽南瓜與印度南瓜及美洲南瓜又較近。從親緣關繫上分析，5個南瓜栽培種在進化時間上可能存在一定的順序性，中國南瓜在一年生南瓜中處於種間雜交關系的中間位置。但需要說明的是，在種間雜交試驗中，使用同一個種的不同品種會獲得不同的試驗結果，這也是認為南瓜屬不同種親緣關系復雜的理由之一。1983年聯合國糧食與農業組織（FAO）在全球報告《葫蘆科植物的遺傳資源》中，描繪出南瓜栽培種之間的親緣關系圖，見圖17-3。
圖17-3 南瓜屬5個栽培種的種間雜交示意圖
目前，研究者們感興趣的是通過南瓜屬的種間雜交技術，將印度南瓜的優良品質性狀和中國南瓜的抗蟲性狀結合起來，並育成高品質種間雜交種，目前已有不少成功的例子，如Pearson，O.H.等（1951）、日本國長崗園藝種苗廠育成的新土佐系列南瓜都屬於該種類型。此外，南瓜屬中具有特殊抗病蟲性的種質資源並不多，僅在少數的野生南瓜種質資源中發現有抗病種質，如>C.ecuadorensis［高抗病毒病——小西葫蘆黃花葉病毒（ZYMV）等］，>C.okeechobensis［高抗白粉病（>Sphaerotheca fuliginea）］，>C.martinezii（高抗白粉病、高抗病毒病），>C.lundelliana（高抗白粉病）都是很好的抗病種質資源。應用遠緣雜交技術已成功地將某些抗病基因轉育到了栽培種中。如美國研究者Whitaker（1959）發現野生種>C.lundelliana南瓜能和5個栽培種的任何一個品種雜交，所以它是南瓜屬一個很好的橋梁品種。西葫蘆和野生抗病品種>C.martinezii不容易雜交，為了將抗病基因轉入西葫蘆栽培品種中，美國康乃爾大學研究人員（Thomas W.Whitaker，1986）已使用中國南瓜種的Butternut品種作為橋梁品種，首先用>C.martinezii×C.moschata雜交，然後用得到的F1代再與西葫蘆雜交，成功地獲得了抗白粉病和黃瓜花葉病毒病西葫蘆材料。同時通過這種方法，也將中國南瓜的高品質性狀和抗蟲性狀轉育到了西葫蘆品種中。澳大利亞學者（Herrington，M.E.，2002.）通過遠緣雜交的方法成功地將>C.ecuadorensis和>C.moschata『Nigerian』種質的抗病毒病基因轉育到了南瓜中，育成了抗小西葫蘆黃花葉病毒（ZYMV）、番木瓜環斑病毒—西瓜株系（PRSV-W）和西瓜花葉病毒（WMV）的印度南瓜品種Redlands Traiblazer和Dulong QHI以及中國南瓜品種Sunset QHI。
在遠緣雜交實驗中，F1代或雜交早期2～3代常常出現花粉不育或種子發育不良現象，為了保留後代，往往結合回交方法和採用胚挽救技術。Wall J.R.（1954）採用胚培養技術獲得了中國南瓜和西葫蘆的雜交種。Washek R.（1982）同樣也採用該技術獲得了西葫蘆和>C.ecuadorensis南瓜的雜交後代。Pearson O.H.，et al.（1951）研究認為，使用秋水仙鹼加倍遠緣雜交後代成雙二倍體可以解決花粉不育問題。關於南瓜種間雜交的難易程度和多變現象，Wall and York（1960）研究認為，配子的多樣性有助於種間雜交的成功，即雜合的基因型比純合的基因型更容易雜交。西葫蘆中的碟形瓜往往比其他類型的西葫蘆更容易和中國南瓜雜交。
二、南瓜細胞學及分子生物學研究
在南瓜植物再生體系構建及其應用方面，從Schoroeder（1968）開始研究南瓜屬植物再生體系至今，國內外在此研究領域已取得了很大進展，分別通過體細胞發生途徑（Biserka J.，1991；Carol G.，1995）和器官發生途徑（Ananthakrishnan G.，2003；Krishnan K.，2006）獲得了再生植株，並對影響再生率的各種條件進行了大量研究。離體大孢子培養方面，Kwack S.N.& Fujieda K.（1988）等取中國南瓜（>Cucurbita moschata）離體子房為外植體，在開花期和花後分別取材，結果花期胚珠所獲得的再生頻率明顯高於花後胚珠，這表明在植株生長發育活躍期的外植體分化能力強，再生頻率也較高，同時該研究也發現在5℃低溫下對子房預處理2d後，可促進胚狀體的發生。盛玉萍等（2002）進行了利用組織培養快速繁殖無蔓1號南瓜的研究，通過比較消毒時間、外植體來源、激素組合等因素的作用，建立了適宜生產上應用的無蔓1號南瓜種苗組培快繁技術。結果表明最佳的消毒方法為70%乙醇表面消毒30s，然後HgCl2消毒15min；頂芽的芽誘導率比子葉高；適於試管苗生長的培養基為2/3MS+BA 0.5mg/L。1/2MS對不定根的形成效果最好。
在南瓜基因工程育種方面，目前已有將抗病毒基因轉入南瓜的報道。用於南瓜抗病毒基因工程的有效基因主要來源於病毒，南瓜上應用較多的是外殼蛋白基因策略。葫蘆科作物幾種主要病毒西瓜花葉病毒（WMV）、黃瓜花葉病毒（CMV）、南瓜花葉病毒（SqMV）、西葫蘆黃斑花葉病毒（ZYMV）的外殼蛋白基因均有轉入葫蘆科作物的報道。在美國，一種已知CMV致病株系的外殼蛋白（CP）基因已被導入南瓜和甜瓜的商業用品種，這種抗性由顯性單基因控制，在康乃爾大學，SqMV-1的CP基因已被導入南瓜，這種基因表現很高的抗性，尤其是WMV外殼蛋白基因轉入南瓜品系中，這種抗性由單基因控制，不受溫度和病毒濃度的影響，因此它為南瓜抗多種病毒提供了較高水平的抗性。另外，美國已把ZYMV病毒的CP基因轉入葫蘆科作物。Brent Rowell（1999）等對基因工程方法育成的抗病材料及用傳統育種方法育成的抗病或耐病品種與普通的感病品種雜交種進行了比較，用田間病害症狀調查和酶聯免疫試驗（ELISA）鑒定病毒病的影響，結果顯示：西瓜花葉病毒（WMV）是最常檢測到的、也是引起最多病症的病毒；轉基因品種表現出較強的抗病性和較高的產量，大多數轉基因品種的抗病性和產量均高於對照品種。酶聯免疫試驗結果表明：部分轉基因品種的植株體內能檢測到外殼蛋白，而且與植株的抗性相關。在商品瓜收獲之後轉基因西葫蘆植株表現輕微的病毒侵染症狀。Pang S.Z.（2000）等進行了病原介導的抗性途徑研究，獲得轉南瓜花葉病毒（SqMV）外殼蛋白（CP）基因的南瓜品系。用3個獨立品系（敏感、可恢復、抗病）的R1植株在溫室、網室和大田經接種SqMV後進行試驗，抗性品系（SqMV-127）幾乎所有的植株在溫室和大田條件下表現抗病。敏感品系（SqMV-22）表現病症而且擴展到全株。對轉CP基因植株的外源基因轉錄情況進行了分析，結果表明抗性品系SqMV-127表現CP基因轉錄後沉默，其證據是在抗性植株中，CP基因的轉錄水平很高，但積累很少，也沒能檢測出任何CP蛋白。這是抗SqMV的轉基因南瓜的首例報道。
近年來，國外也有將兩種或多種以上CP基因轉化到葫蘆科作物上的報道。Tricolj D.M.等和M.Fuchs（1995，1998）等在日內瓦調查了表達ZYMV和WMV的外殼蛋白基因的轉基因南瓜ZW-20、ZW-20B的抗性，結果表明上述2個品種對這兩種病毒混合接種表現出高水平抗性。對表達CMV、ZYMV、WMV的CP基因的5個轉基因南瓜品系在田間進行測試，結果表明：表達了CMV、ZYMV、WMV三種CP基因的轉基因品系C2W-3表現出最高抗性，沒有系統侵染。表達ZYMV和WMV的CP基因品系ZW-20表現出對ZYMV和WMV的高水平抗性，分別表達CMV、ZYMV和WMV的單CP基因的3個品系C-14、Z-33、W-164表現與對照相同的症狀，但是發病推遲了2～4周。可見，同一植株上表達的CP基因越多，抗性越強。
在中國也已經把WMV的CP基因轉入甜瓜、西瓜、黃瓜中；把CWV的CP基因轉入南瓜、甜瓜、番茄、辣椒中；把SqMV的CP基因轉入煙草中。但目前中國報道的都是轉入單一病毒的CP基因實驗結果。
在南瓜分子標記應用方面，Stachel（1998）等用40個隨機引物對20個南瓜品系（自交6代）進行分析，其中34個引物擴增出了116條多態帶，通過聚類分析，將20個材料分成3種類型，與傳統分類系統基本一致。Gwanama等（2000）用16個隨機引物對從尚比亞和馬拉維搜集的31份中國南瓜材料進行RAPD分析，擴增出39條多態帶，聚類分析將31份種質分為4組，來自馬拉維的材料分為3組，尚比亞的材料為1組。馬拉維樣本的遺傳距離為0.32～0.04，尚比亞的為0.26～0.04。李海真等（2000，2007）利用RAPD技術對南瓜屬的中國南瓜、美洲南瓜、印度南瓜3個種的23份國內外育種材料及品種進行了親緣關系分析，發現RAPD技術對3個種基因組的分析結果與傳統分類學的結果完全相符，同時用RAPD技術揭示了南瓜屬不同品種（系）的親緣關系與其地域來源、形態特徵基本符合。同時該研究小組以（矮生中國南瓜×長蔓印度南瓜）×長蔓印度南瓜建立的BC6近等基因系為群體，採用RAPD技術獲得了與中國南瓜矮生基因緊密連鎖的分子標記，連鎖距離為2.29cM。李俊麗等（2005）應用RAPD技術對70份南瓜種質進行遺傳多樣性分析，系統聚類分析將70份南瓜種質分為三大類：中國南瓜、美洲南瓜和印度南瓜，與傳統分類學的結果相符。同時在三大類群內又將種質進行細分，第一類分為三組，第二類分為6組，第三類分為5組，其結果表明與地域來源和形態特徵有一定的相關性。主成分分析與系統聚類分析結果基本一致，但系統聚類分析在揭示密切相關的個體間的關繫上能提供更豐富的信息。Ferriol等（2001）對8個南瓜種質進行了隨機引物分析，發現種間遺傳距離顯著大於種內，與依照果實性狀進行分類的結果一致。
三、南瓜種質資源創新
據（《野菜園藝大網路》）記載，日本早在20世紀40年代就開始了南瓜種質資源創新的研究，育成了許多品質優良、熟性早的印度南瓜品種和中晚熟、品質好的中國南瓜品種，同時在砧木南瓜研究領域也處於世界前列。歐美國家對觀賞南瓜、雕刻用南瓜（大部分為西葫蘆種）的研究比較重視，對中國南瓜種的研究（Wessel-Beaver.L.，1994；Maynard D.N.，1994，1996）大多集中在Butternut類型品種上，已育成了短蔓、半短蔓、抗病毒病和白粉病的品種。中國在20世紀80年代之前，在南瓜種質資源創新研究方面，僅停留在地方品種的常規選擇層面。80年代後，陸續育成了許多以鮮食為主的南瓜品種（鄭漢潘，1998；劉宜生，2001；李海真，2006；賈長才，2007；羅伏青，2001；錢奕道，2001），如營養豐富、口感甜面的蜜本南瓜、吉祥1號南瓜、京紅栗南瓜、短蔓京綠栗南瓜、京蜜栗南瓜、紅栗、金星、甜栗等許多優質、豐產一代雜種；育成了片大、多籽的梅亞雪城1號、黑龍江無杈等以籽用為主的南瓜品種（吉新文，2002）。
最近幾年，國內外蔬菜育種工作者一直在圍繞如何提高南瓜品質、提高產量和適應性、提高抗病性和抗蟲性等關鍵問題開展相關研究，在種質創新研究方面又取得了一些新的進展。
（一）利用常規雜交選擇技術創新南瓜種質
20世紀80年代後期，南瓜種質資源創新有了較大的進展，山西省農業科學院蔬菜研究所先後育成了無蔓1～4號南瓜系列新品種，由於它們具有獨特的矮生性狀，適合密植栽培，容易管理，結果性好，產量高，尤其適合於南方部分省區以嫩南瓜作菜的消費，很快被市場所接受。90年代後期，湖南省衡陽市蔬菜研究所先後培育出一串鈴1、2、4號早熟的菜用南瓜，該系列品種抗逆性強、產量高、連續結瓜性能很強、口感粉甜、品質優良、耐貯運。70年代中期進入市場，直至90年代在中國國內市場迅速發展。據不完全統計，該品種種植面積每年高達6萬多km^2，且種子銷售量和種植面積都以年10%的速度增長，甚至緬甸、越南、美國等國家也已引進種植。該品種於1997年通過廣東省農作物品種審定委員會的認定。除上述鮮食南瓜品種外，還有山西省農業科學院蔬菜研究所選育的裸仁南瓜，因其種子無外種皮，而成為優異的種子與瓜肉兼用型中國南瓜新品種。近年來，在印度南瓜的種質創新研究方面，中國的科研水平也有了顯著的提高，大部分創新種質源是利用從國外引進的或國內的優質種質資源，採用自交、雜交、回交、多代自交選育的方法育成不少穩定的各具特色的優良自交系，再根據育種目標選配親本，育成生產中需要的品種，如京綠栗南瓜、銀星栗、吉祥1號南瓜等。這些研究工作對提高中國南瓜育種和生產水平起到了積極的推動作用。
國外學者（Whitaker T.W.，1959；Munger H.M.，1976；Provvidenti R.and Robinson R.W.，1978）在南瓜的抗病性轉育和抗病品種的選育方面做了大量工作。主要採用的方法是通過栽培種和抗病野生種進行多代雜交、回交和自交，後代輔之以胚挽救技術，將抗病或抗蟲基因轉育到栽培種中，極大地豐富和改良了南瓜的種質資源類型，為南瓜抗病育種開辟了新的途徑。例如：Contin M.E.（1978）、Andres T.C.（2000，2002）報道，美國康乃爾大學的研究者採用C.lundelliana（近緣野生種）、C.martinezii分別和C.moschata（栽培種）雜交、回交後獲得了抗白粉病的中國南瓜種質資源Sigol、Sanglo等株系，其抗性主要為單基因顯性遺傳，同時有修飾基因起作用。澳大利亞學者通過種間雜交已將C.ecuadorensis和C.moschata種的Nigeria Local品種的抗番木瓜環斑病毒（PRSV）、小西葫蘆黃花葉病毒（ZYMV）、西瓜花葉病毒（WMV）基因轉育到了印度南瓜種和中國南瓜種中，育成了Redlands Trailblazer、Dulong QHI和Sunset QHI。Lebeda A.（1996）通過種間橋梁品種雜交，已把C.martinezii的抗黃瓜花葉病毒（CMV）抗性基因通過C.moschata種的butternut品種導入到西葫蘆種中，抗性為部分顯性。研究顯示西葫蘆品種Whitaker抗ZYMV、CMV、WMV和白粉病。
（二）利用其他技術進行南瓜種質創新
生物技術與常規選擇技術相結合，可創造新的南瓜特異種質，從而提高育種效率和質量。
利用單倍體培養技術獲得新種質在南瓜上還未見報道，但據Lee Y.K.，Abrie A.L.和Kwack S.N.（2003，2001，1988）報道已通過誘導南瓜子葉和胚珠在MS改良培養基上獲得愈傷組織，進而獲得體細胞胚胎及再生植株。並對影響再生的各種條件如外植體、激素、基因型和其他因素進行了大量研究，形成了較為成熟的方法。趙建平等（1999）成功地利用組織培養技術獲得艾西絲南瓜組培苗。劉栓桃等利用組織培養技術快繁黑籽南瓜種苗獲得成功。該技術的建立為通過遺傳轉化、快速繁殖、品種改良、種間雜交、胚培養等途徑創制新種質打下了基礎。
張興國等（1998）報道了採用聚乙二醇和高鈣高pH法融合技術，將黃瓜子葉原生質體和中國南瓜和黑子南瓜子葉原生質體融合並獲得了體細胞雜種愈傷組織。目的在於擴大兩個屬的遺傳背景，創造新的種質。
輻射誘變技術在人工創造新種質中有重要作用，它可加速生物人工進化過程，同時豐富生物的變異類型，並給育種工作提供更多的選擇機會。據李秀貞等（1996）報道，利用60Co-γ射線處理小型南瓜小菊干種子後，經過5代選育出了3個新的優良品系。
南瓜是中國重要的蔬菜作物之一，盡管利用傳統的育種方法，獲得了一些優良品種，但在種質資源的研究深度和廣度上遠遠落後於其他很多蔬菜作物。今後應加強南瓜分子標記技術、單倍體培養技術和轉基因技術的研究，並注意與傳統育種技術的結合，使南瓜屬作物中每一個種都能建立起多種形式的轉基因體系、優化分子標記技術體系，並加快重要經濟性狀基因的標記和克隆，以促進南瓜種質資源研究水平的進一步提高。
I. 花椰菜種質資源的創新是怎樣的
（一）廣泛引進國外花椰菜雜交品種自交分離創新種質資源
鑒於目前國內花椰菜種質資源貧乏的現狀，直接從國外引進優良一代雜種，通過自交分離、純化，從中篩選出優良的種質資源，是最經濟、有效的獲得新種質的方法。目前國內花椰菜育種單位利用該方法已分離了大批新的種質資源和自交系，並利用這些種質資源選育出許多優良的花椰菜新品種，如白峰、津雪88、雲山1號、豐花60、廈花6號等目前生產上推廣的絕大多數品種。
（二）種內雜交創造新類型
甘藍類蔬菜的不同亞種或變種間很容易雜交，因此可以通過種內雜交方法，創造優異的種質資源甚至創造新的物種。孫德嶺等（2002）採用花椰菜（白菜花）與青花菜、花椰菜與紫花菜、紫花菜與青花菜之間雜交。其後代花球的單球重大大提高，接近於花椰菜，色澤介於父本和母本之間，而維生素C的含量接近青花菜，比花椰菜提高22%～60.6%，全糖含量比青花菜增加9.8%～33.1%（表11-1），口味甜脆，品質和口感都優於其父本和母本，通過進一步選育有望選育出新的花椰菜類型，為花椰菜家族增加新的成員。
表11-1 花椰菜新類型全糖、維生素C含量
（三）生物技術與花椰菜種質資源創新
常規育種在花椰菜種質資源創新方面起了很大的作用，但通常存在能穩定遺傳的有益基因狹窄或缺乏；多數有益基因是由許多微效基因控制，且該類基因選擇較困難以及基因型差異難以確定等問題。隨著生物技術的發展，在傳統育種工作的基礎上，可以提高育種的針對性，克服常規育種中一些難於解決的問題，進一步拓寬有益種質資源的創新和利用。目前已經有越來越多的研究者注重應用生物技術進行種質資源的創新。
1.細胞工程與花椰菜種質資源創新
（1）花葯培養和游離小孢子培養技術 20世紀60年代初，Guha和Maheshwari開創了花葯培養誘導單倍體的方法。此後花葯培養成為誘導單倍體的重要途徑之一，並且在作物育種中得到應用。在花椰菜上，王懷名（1992）對嫩莖花椰菜花葯和花粉培養中的胚胎發生進行了研究，觀察了花葯中花粉粒發育成胚狀體的過程和再生植株染色體倍性。張小玲（2002）等研究認為，磁場預處理可明顯提高花葯培養愈傷組織的誘導率。陳國菊（2004年）以5個花椰菜品種為材料進行花葯培養，獲得再生植株，並得到了種子。
由於花葯培養的方法不能排除再生植株來自體細胞的可能性，多年來使花葯培養獲得再生植株的研究進展緩慢。而採用游離小孢子培養的方法可以很好地解決這一難題，因此，游離小孢子培養的方法獲得再生植株越來越受到重視。目前該技術已陸續在芸薹屬的大白菜、不結球白菜、結球甘藍、芥藍、抱子甘藍、羽衣甘藍、大頭菜、葉芥、蕪菁甘藍和花椰菜等蔬菜上獲得成功。北京農林科學院蔬菜研究工程中心、河南農業科學院園藝研究所、天津科潤蔬菜研究所等單位先後開展了花椰菜游離小孢子培養工作，初步建立了花椰菜游離小孢子培養技術體系，在一些品種中獲得了花椰菜DH株系，培育出花椰菜優良新品種。
通過游離小孢子培養可快速、有效地獲得DH純系。DH株系具有穩定的遺傳特性，並能從親本獲得隨機排列的配子，由於游離小孢子培養能快速純合雜合親本，因此對由多基因控制的特異性狀的篩選能一步到位，明顯提高了選擇幾率，加快育種進程。耿建峰等（2002）利用游離小孢子培養產生的兩個自交不親和系配製出具有早熟、耐熱、花球潔白、品質好和抗病性強等綜合性狀優良的花椰菜DH雜交種「豫雪60」，孫德嶺（2002）對引進的國內外育種資源材料461份，利用游離小孢子培養和常規技術相結合進行種質資源的創新和對DH株系材料進行評價及鑒定，選育出「津品50」。
游離小孢子培養技術也被應用於芸薹屬遠緣及種間雜交育種中。石淑穩等（1993）分別從甘藍型油菜與諸葛菜的屬間雜種，甘藍型油菜與白菜型油菜、甘藍型油菜和芥菜型油菜的種間雜種獲得游離小孢子胚和再生植株，為芸薹屬植物遠緣及種間雜交育種建立了種質資源創新的途徑。
（2）原生質體融合技術 原生質體融合也稱體細胞融合，是兩種原生質體的雜交，它不是雌雄配子間的結合，而是具有完整遺傳物質的體細胞之間的融合，它可打破種間、屬間存在的性隔離和雜交不親和性，從而廣泛地聚合各種優良的基因，使變異幅度顯著增大，創造新的種質資源。因而此項技術越來越受到遺傳育種學家的重視。自Carlson等在1972年獲得第一株煙草體細胞雜種植株以來，該技術體系不斷完善和發展，在許多物種上細胞融合獲得成功。20世紀80年代中期已報道有15個種內組合，38個種間組合，13個屬間組合獲得體細胞雜種植株，到90年代，通過體細胞雜交技術又添加了再生植株的種內雜種14個，種間雜種62個，屬間雜種47個，並有2個科間組合的胞質雜種分化獲得再生植株。在十字花科芸薹屬中已獲得融合雜種植株有：擬南芥油菜、甘藍油菜、甘藍+白菜型油菜、白菜型油菜+花椰菜。
原生質體融合技術與常規有性雜交的差別在於：體細胞雜交中沒有減數分裂，有兩個二倍體的細胞原生質體融合產生出四倍體的雜種植株，而用同樣的親本有性雜交則只產生二倍體雜種。
原生質體融合可以獲得細胞質雜種，為培育細胞質雄性不育、抗除草劑等花椰菜品種提供了一條育種新途徑。目前，通過有性雜交、回交轉育的花椰菜細胞質雄性不育類型主要是Ogura胞質雄性不育類型和Polima胞質雄性不育類型。而利用常規育種轉育年限一般需要6～11年，利用原生質體融合技術轉移細胞質雄性不育基因可以克服有性回交轉育所帶來的年限長或雜交不親和等問題，為花椰菜雜種優勢的有效利用開辟了新的途徑。惠志明（2005）進行了利用原生質體融合技術向花椰菜轉移Ogura蘿卜胞質雄性不育的研究，獲得了花椰菜與Ogura蘿卜胞質甘藍型油菜種間體細胞雜種植株。由此可見，原生質體融合技術已經應用於花椰菜不育性的研究領域，已獲得了大量的雄性不育轉育植株，是一條培育雄性不育新種質行之有效的途徑。
通過原生質體融合可以克服遠緣雜交不親和性，轉移野生品種的抗逆性。花椰菜生產中常常遭受病蟲害的威脅，而現有育種材料中存在的抗病、抗逆基因，由於長期的人工培育定向選擇已日益狹窄，遠不能滿足進一步提高品種對病害及逆境多抗性的需要。增強對野生材料優異抗性基因的利用，是進一步創新育種基礎材料的有效途徑。蔬菜野生類型在長期自然選擇下形成了高度的抗病性，通過與野生類型進行遠緣雜交，可以大幅度提高現有品種的抗病性和抗逆性，但是遠緣雜種通常表現不親和性，嚴重限制了其在品種改良中的應用。利用原生質體融合技術得到的不對稱雜種可以克服遠緣雜交不親和性轉移野生種抗性。姚星偉（2005）利用原生質體非對稱融合技術向花椰菜中轉移野生種抗逆性狀（供體Brassica spinescens具有光合效率高，抗白銹病、蚜蟲、黑斑病和耐鹽等優良特性），試驗共獲得17株雜種，其抗逆性在進一步鑒定中。可以看出，育種工作者越來越重視野生資源的發掘利用，生物技術中的細胞工程與分子生物學手段相結合是現階段利用野生資源的有效途徑。
利用原生質體融合技術可以轉移某些品種優良品質性狀，為改良花椰菜的營養品質提供新的途徑。蔬菜的高產、優質一直是人們所追求的目標。P.S.Jourdan（1989）利用花椰菜與具有除草劑抗性的Brassica napus進行原生質體融合試驗，獲得了具有高抗除草劑特性的雜種植株。B.Navratilove等（1997）以花椰菜和抗根瘤病的Armoracia rusticana為試驗材料，利用原生質體融合技術，獲得了花椰菜與Armoracia rusticana體細胞雜種植株。Hu（2002）用Brassica napus和具有亞油酸和軟脂酸含量高的Orychophragmus violaceus進行體細胞融合試驗，通過原生質體融合試驗得到的雜種植株不但亞油酸和軟脂酸含量升高，而且芥子酸的含量明顯下降，顯著改善品種品質。
2.分子標記技術與花椰菜種質資源創新
利用易於鑒定的遺傳標記輔助選擇是提高選擇效率和降低育種盲目性的重要手段。近20年迅速發展起來的分子標記技術給作物育種提供了新的途徑。運用DNA分子標記可以進行早期選擇，提高選擇的准確度和育種效率，有助於縮短育種周期。
（1）利用分子標記技術篩選自交不親和系 自交不親和性是高等植物為實現異花授粉受精和遺傳重組而形成的一種重要的遺傳特性，國內外學者對自交不親和性的遺傳機製做了大量研究。據Lewis（1979）報道，已在74個科的被子植物中發現了自交不親和性。國內利用分子標記技術篩選自交不親和系的研究也有所報道，黃聰麗（2001）應用RAPD分析方法，得到了與花椰菜自交不親和性相關的差異片段。宋麗娜（2005年）運用RAPD和ISSR分子標記技術，分離到鑒別自交不親和性的連鎖標記。
（2）利用分子標記技術鑒定抗病種質資源 張峰（1999）利用AFLP技術在一對花椰菜抗、感黑腐病的近等基因系中篩選到4個與抗黑腐病基因緊密連鎖的標記。劉松（2002）用天津科潤蔬菜研究所抗黑腐病近等位基因系C712和C731作為材料，篩選出與花椰菜抗黑腐病基因RXC連鎖的RAPD標記OP224/1600，將其轉化成更加穩定的SCAR標記，可快速准確篩選抗病材料。古瑜（2007年）以花椰菜抗病和感病近等基因系為實驗材料，對花椰菜抗病和感病近等基因系基因組進行了ISSR分析，得到3個與抗病基因有關的分子標記ISSR11000、ISSR21500和ISSR18700，可進一步應用於分子標記輔助育種。此外，利用cDNA-AFLP技術對致病菌脅迫的花椰菜抗黑腐病系進行差異表達分析，初步得到一個與抗黑腐病相關的基因片段，並證實該片段是受誘導的與誘導系統抗性（ISR）信號傳導有關的基因片段。此外，利用同源序列候選基因法和NBS profiling方法，在抗病系中得到2個抗病基因同源序列RGA330-7和NBS5-100，序列分析表明這兩個片段可能與花椰菜抗黑腐病基因有關。進一步將兩個RGA推測的蛋白序列與7個已知植物抗病基因的蛋白序列進行比較，構建了分子進化樹。聚類結果表明，本研究得到的兩個RGA片段應屬於non-TIR-NBS-LRR型。最後，利用表觀遺傳學的分析方法，對致病菌脅迫前後基因組中胞嘧啶甲基化水平和甲基化模式的變異進行分析，從基因表達調控的角度探討了抗黑腐病的分子機制。
（3）利用分子標記技術檢測遺傳變異 突變既可以發生在整個基因組，也可以發生於特定的基因或基因簇、結構基因、調節基因，以及單個核苷酸等。突變既可以自發也可以人工誘變在不用誘變劑處理的培養植物細胞中，突變體頻率一般為10-5～10-8，用誘變劑處理，可增至10-3，但誘變劑常會引起育性降低等副作用。Leroy（2000，2001）等利用花椰菜下胚軸進行組織培養，用ISSR方法檢測了愈傷組織形成過程、胞增殖過程以及成苗後的再生植株等各階段的植株間多態性，認為組織培養誘導的再生植株具有遺傳多態性，證明組織培養可誘發與篩選遺傳變異。
（4）利用分子標記技術篩選花椰菜雄性不育種質資源 植物雄性不育是一種不能產生有活力花粉的遺傳現象，在植物界中廣泛存在，目前已在43科162個屬320個種的617個品種或種間雜種中發現了雄性不育現象，它在作物雜種優勢利用上具有重要價值。
Chunguo Wang（2006）以花椰菜雄性不育品種NKC-A和恢復系NKC-B為材料，利用引物P6+/P6-進行PCR擴增，發現了一條300bp的差異片段，此片段可以作為鑒別雄性不育系的分子標記。王春國（2005）利用同源序列的候選基因法，通過檢索NCBI核酸以及蛋白資料庫，獲得花椰菜kndx612細胞質雄性不育相關的基因或開放讀碼框，初步結果顯示試驗所用不育花椰菜胞質亦可能為Ogura型，為進一步從分子水平研究和利用花椰菜雄性不育基因提供了條件。
（5）花椰菜遺傳連鎖圖譜的構建及在育種中的應用 遺傳連鎖圖譜是指以染色體重組交換率為相對長度單位，以遺傳標記為主體構成的染色體線狀連鎖圖譜，分子標記遺傳連鎖圖表示各標記所對應的DNA片段在染色體上的相對位置，是分子標記運用於作物遺傳育種的基礎，構建分子標記連鎖圖的理論基礎是染色體的交換和重組。自1986年以來，主要農作物都已建立了以RFLP為主的分子遺傳圖譜，分子標記連鎖圖，是進行基因定位、基因克隆、輔助選擇進行作物設計育種的技術平台。在遺傳學理論、功能基因組學以及遺傳育種等領域已顯示出了十分重要的作用。
Li（2001年）等利用SRAP、AFLP技術對86個羽衣甘藍×花椰菜的RI作圖，此圖由130個SRAP標記和120個AFLP技術構成，這些標記非常平均地分布在9個連鎖群，覆蓋2165cM。古瑜（2007年）利用AFLP和NBS profiling兩種方法，以花椰菜品種間雜交F2代為作圖群體，構建了第一張花椰菜遺傳連鎖圖譜。該圖譜包括9個連鎖群，連鎖群的總長度為668.4cM，相鄰標記間的平均圖距為2.9cM，在所包含的234個AFLP標記和21個NBS標記中NBS標記分布於8個連鎖群且在基因組中成簇排列。該圖譜通過提供可能的抗性基因位點，對進一步得到抗性基因很有幫助。同時研究RGA在整個花椰菜基因組中的分布與組成，也為了解抗性基因的分布與演化提供參考。進一步可用於分子標記輔助育種。
（6）花椰菜不同花色種質資源的創新 近年來，利用基因工程技術已經獲得了許多傳統園藝技術難以獲得的新品種，如紫色、白色以及紫白相嵌的3種不同顏色的矮牽牛花。而這些技術通常要求對相關基因有所了解，以獲得目的基因的cDNA，然後將這些外源基因導入目標植物中，達到改變花色、花型等目的。Crisp等利用遺傳上一致的白色花球品種和綠色品種雜交，從雜交後代遺傳表現提出一種模型：Wiwi基因控制白色對黃色是顯性，非獨立共顯性基因gr1gr2表現為綠色。Dickson報道了在埃及引進的花椰菜品種PI 183214，即便完全暴露於陽光下，花球也是純白色的。並認為是由2或3對顯性基因控制的。Singh等報道了由兩對基因控制的可以遮蓋住花球的葉片，以防止陽光照射引起的花球變色。李凌等（2000）對花椰菜黃花和白花的近等基因系進行了研究，篩選到了一個白花株系的特異帶，通過Northern點雜交初步鑒定其為白花株系所特有，同時利用Smart cDNA-AFLP銀染技術對花椰菜黃花近等基因系的mRNA進行了分析，其中2對引物的3條帶在2個表達基因文庫之間存在多態性，其中一條與白花品系共分離；篩選到一條白花株系的差異片段，本研究為克隆與花色相關基因奠定了基礎。
3.轉基因技術與花椰菜種質資源創新
轉基因技術的發展對加速創新花椰菜種質資源具有重要意義。目前，已育成一大批雄性不育、抗病、抗蟲、品質優良的花椰菜新品種，並產生了很大的社會和經濟效益。
（1）花椰菜雄性不育種質資源創新 近年，花椰菜雄性不育研究取得了進展，已從中找出一些與不育相關的基因或者嵌合體。這對進一步闡明花椰菜雄性不育發生的分子機理，指導新不育系的培育打下了基礎。Bhalla（1998）把與花粉相關的基因Bcp1整合到質粒PBI101中，通過根瘤農桿菌介導轉入花椰菜子葉中，獲得了50%花粉不育的花椰菜不育新種質。
（2）花椰菜抗病蟲種質資源創新 在花椰菜抗病基因的克隆和轉移方面也有報道，張桂華等（2001）以花椰菜栽培品種「春秋」為試驗材料，在攜帶CaMV Bari-1基因Ⅵ的根瘤農桿菌菌種GV3101的介導下，獲得了經篩選轉化的花椰菜轉基因幼苗，為培育抗花椰菜花葉病毒型品種提供可能。
花椰菜轉基因抗蟲研究中最常用的外源基因有兩種：內毒素（Bt）基因和豇豆胰蛋白酶抑制劑（CpTI）基因，這兩種基因已經成功轉入花椰菜中，為利用轉基因技術創新花椰菜種質資源提供了寶貴經驗。
華學軍（1992）、蔡榮旗（2000）、徐淑平（2002）、周煥斌（2003）等都利用農桿菌介導將Bt基因轉入花椰菜中，成功獲得了轉基因植株。
CpTI基因屬於Bowman-birk型絲氨酸蛋白酶抑制劑，能抑制包括鱗翅目、鞘翅目、直翅目等多種害蟲中腸中胰蛋白酶的活性，具有廣譜抗蟲性。呂玲玲（2004）通過根瘤農桿菌介導，將豇豆胰蛋白酶抑制劑（CpTI）基因整合到花椰菜植株的基因組中，對鱗翅目蟲害青蟲的生長發育有一定的抑製作用。徐淑平（2002）用根癌農桿菌介導的遺傳轉化法將Bt基因和豇豆胰蛋白酶抑制基因（CpTI）導入花椰菜，獲得了轉基因花椰菜植株。Ding（1998）等利用農桿菌介導，從當地甘薯中分離得到的抗蟲基因TI轉入花椰菜中，結果表明，轉基因植株比對照植株抗蟲效果明顯。
（3）與花椰菜花球性狀有關的突變基因的研究進展 Bowman（1993）等首先在擬南芥中發現了花球突變體cauliflower。隨後Kempin SA（1995）等從擬南芥中分離得到兩個與花的分生組織活性有關的CAULIFLOWER和APETALA1基因，研究表明：其功能為轉錄因子。同時對花椰菜栽培種中該基因的同源基因研究發現：花椰菜中其同源基因是無功能的。這暗示了花椰菜肉質花序形態的形成機理與該基因密切相關。Purugganan（2000）等研究了野生型和栽培型花椰菜中CAL基因的多態性，發現野生型和栽培型CAL基因存在差異，栽培型花椰菜中該基因的第五個外顯子有一個等位基因位點發生了突變。Lee B.Smith（2000）以BoCAL和BoAP1兩個隱性等位基因在特殊位點上的分離為切入點，研究了花椰菜花球的起源和進化過程，得到花球發育的遺傳模式，認為：BoCAL-a等位基因與離散花序的形態之間存在很強的相關性。以上的結果都表明：CAL基因的突變抑制花分生組織發育，這是花椰菜花球形成的遺傳基礎。趙升等（2003）、曹文廣（2003）、李小方（2000）通過把甘藍BoCAL基因轉入花椰菜中，轉基因花椰菜不能形成花球，證實外源基因BoCAL能夠部分補償花椰菜BobCAL基因功能的喪失，部分恢復花椰菜的花球表型。因此可以通過控制BoCAL基因的突變程度和基因的表達水平，調節花球的發生時間和發育速度，從而為培育結球緊實度高的花椰菜新品種提供新的途徑。
在生產實際中，花球採收後，其內源激素和營養成分的變化造成內在品質逐漸降低，嚴重的影響產品的商品性和食用的營養價值。花球的衰老首先出現在萼片的葉綠素喪失。乙烯的合成與葉綠素的喪失以及隨後的黃化成因果關系。ACC氧化酶（ACO）是乙烯合成的一個限速酶，並且ACO基因的表達調控著乙烯的生成速率。從基因上對ACO基因的表達進行調控，可延緩乙烯的生成，這已經在許多作物上獲得成功。陳銀華（2005年）根據親緣關系較近的幾種作物ACC氧化酶氨基酸序列，設計一對簡並引物，從花椰菜基因組中獲得長1202bp的候選片段，並獲得花椰菜抗衰老的新材料。