A. 黄瓜种质资源创新有哪些
（一）通过远缘杂交创新种质
黄瓜（Cucumis sativus L.）与甜瓜（C.melo L.）的种间杂交长期以来很受人们重视，因为甜瓜具有黄瓜所缺乏的对某些病原体的抗性。如果杂交成功，将极大地丰富黄瓜的基因。但在栽培黄瓜与甜瓜及其野生种之间的杂交很难成功。Ondrej等报道（2001），由于受精后的障碍，栽培甜瓜和黄瓜正反交杂种的胚只能发育到球形胚阶段。由于体细胞的不亲和性，甜瓜×黄瓜的体细胞杂种细胞在愈伤组织阶段就停止了分裂（Jarl et al.，1995）。迄今为止，国内外研究者对黄瓜属两个栽培作物之间的种间杂交还未取得成功。关于黄瓜属栽培作物与野生种之间的种间杂交，大多数的杂交只进行到胚这一阶段。除了Chen等（1997，1998）的报道外，其他关于获得种间可育F1的报道都难以重复。
Chen等（1997）首次报道了采用胚胎拯救方法，利用野甜瓜（Cucumis hystrix Chakr.）（2n=2x=24）与栽培种黄瓜进行种间杂交获得成功，且得到了不育的后代（2n=19）。为了恢复育性，在正反交的基础上，应用体细胞无性系变异（somaclonal variation）通过进行染色体加倍，经过育性恢复筛选，获得了一种有商业开发前景的甜瓜属双二倍体新种质（Chen et al.，1998）。新种质被定名为Cucumis hytivus（Chen and Kirkbride，2000），其基因组为HHCC（H和C分别代表C.hystrix和C.sativus的基因组），染色体数为2n=4x=38。新种质在露地和温室都表现出旺盛的结果能力，每株可结果30个左右，常常2～3个果结在同一节上，果型整齐，可一次采收，适用于腌制类型黄瓜品种的选育。果实细长，基本无种子，果重约50～100g，果长约10cm，果型指数3.3；嫩果绿色，除黄瓜味外还稍有柠檬味，蛋白质和矿物质的含量分别为0.78%和0.35%，均分别高于普通黄瓜含量0.62%和0.27%。同时，新种质抗白粉病，对南方根结线虫的抗性介于野生种酸黄瓜和栽培黄瓜之间，当杂种作为供体亲本与栽培黄瓜进行回交时，抗性被进一步转移到回交一代中（陈劲枫等，2001）。新物种的光补偿点为11.25μE/（m2s），低于以往报道的耐弱光品种长春密刺。弱光处理2周后，新种的叶绿素a和叶绿素b含量增加，叶绿素a/b的值大幅度降低，形态学耐弱光隶属值高达0.946，说明杂交新种耐弱光能力很强（钱春桃等，2002）。
表15-5 甜瓜属栽培种和野生种的种间杂交
陈劲枫等（2003）将种间杂交获得的异源三倍体与栽培黄瓜北京截头杂交，经过胚挽救获得了两个2n=15（14C+1H）的单体附加系02-17和02-39。前者植株叶形为掌状形，后者为深陷的掌状形，并且果实均为白色，不同于异源单倍体的掌状心脏形和黑刺，果形比异源三倍体黄瓜更长接近普通黄瓜。细胞学和RAPD分析发现，上述附加系附加了野生种Cucumis hystris的染色体。
（二）通过种内杂交创新种质
黄瓜属变种间的基因交流比种间容易得多。黄瓜的野生变种与普通栽培种相互杂交可育，因此，多年来国内外育种家一直致力将野生变种中的分枝性强、结果数多、高抗某些病虫害等优良基因转移到栽培品种中。
Deakin等（1971），Staub和Kupper（1985a）都曾采用野生黄瓜（C.sativus var.hardwickii）与栽培黄瓜杂交的方式创造新的种质。野生黄瓜的一个株系LJ90430比栽培黄瓜植株大，侧枝多，种子小，具短日照习性，在北加州秋季气候条件下，LJ90430株系通常每株能产约80个成熟果实（Horst and Lower，1978）。该株系被广泛运用在育种计划中，并且先后获得了一系列具有改良性状的优异种质（Staub，1985b，1992；Peterson，1986）。
Walters等（1997）利用野生资源LJ90430与栽培种质杂交、回交和自交，创新出了抗北方根结线虫和爪洼根结线虫的系列种质NC42～NC46。
Simon 等（1997）以美国种质SMR18为母本，西双版纳黄瓜为父本，进行回交，选择果肉颜色深的半姐妹系，通过3代的姐妹交和混合选择，获得后代材料104，后继续姐妹交和选择，获得了新种质LOM 404，其胡萝卜素含量最高可达15mg/kg。以美国种质Addis为母本，西双版纳黄瓜为父本，进行回交，通过3代的姐妹交和混合选择，获得后代材料101，用104与101杂交后，经连续五代自交单株选择和一代混合选择获得新种质EOM 400和EOM 402；其胡萝卜素含量高达25mg/kg（图15-10、15-11）。
图15-10 高胡萝卜素黄瓜种质的创新
图15-11 高胡萝卜素黄瓜种质LOM 404的4个成熟果实的纵切面
国内外黄瓜育种家，利用对各自掌握的种质资源，通过类型或品种间杂交，育成了大批抗病、抗逆、优质、高产、熟性各异的自交系和雌性系，促进了黄瓜品种的杂优化。例如，卓齐勇等（1988）于1975年从引进的早龙和黑龙第二代植株中发现全雌株、强雌株和普通株3种类型。早代利用强雌株的雄花授予全雌株的雌花上，晚世代结合赤霉素诱雄和自花授粉，选育出全雌株率达到94.4%～100%的雌性系奥早和黑龙选。之后，利用回交转育的方法，以奥早和全青为亲本，以优质抗霜霉病的全青为轮回亲本，连续回交3～4次获得全青的优良性状，然后在经过2～3代自交，获得一系列雌株率在90%以上的优良雌性和强雌性株系，其中奥早75和奥早82为优质、早熟、抗病的雌性系。1995年，卓齐勇等又用82雌性系作母本，大悟大吊瓜作回交亲本，进行杂交并回交一次，经过7代的抗病性筛选，选育出抗疫病、霜霉病、炭疽病、细菌性角斑病等5种病害的82大雌性系。尹彦、李锡香等利用国内外不同类型的黄瓜种质通过杂交、添加杂交和系统选育创新出全雌性和复雌性黄瓜新种质G5224和EF1613。G5224是由国外品种Branex（F1）的自交分离群体所选单株与北京刺瓜的自交系（S5）杂交，经多代系统选择得到优良自交系后，又与引自美国的5207杂交，再经多代系统选择而育成。该自交系结合了北京小刺、欧洲品种和美国品种的优点，表现全雌性、早熟、坐果率较高，果实商品性好，瓜长30cm左右，瘤刺大小和稀密中等，瓜色深绿，有光泽，无黄色条纹，心室较小。植株耐低温，苗期在10℃和3000lx光照条件下处理15d后幼苗成活率为92.2%，比对照新泰密刺高16.4%，抗角斑病、枯萎病、黑星病、白粉病，耐霜霉病和灰霉病。EF1613是以编号为 373/85的国外黄瓜品种与北京刺瓜杂交，经4代纯化选择，得到优良株系后，又与来自东北地区的一个地方品种8970杂交，经过多代选择，最终形成EF 1613品系。该品系长势强健，雌花多，坐果率较高，以主蔓结瓜为主，侧蔓数量不多，果实商品性好，瓜长30cm左右，瘤刺大小和稀密中等，瓜色深绿，有光泽，无黄色条纹，心室较小。植株高抗黑星病，抗角斑病、枯萎病、白粉病，中抗根结线虫，耐霜霉病。利用上述优异种质，培育出雌性和强雌性黄瓜杂交一代系列中农202、中农203、中农208等。
利用常规方法进行种质改良的研究较多，在此不再赘述。
三）通过诱变创新种质诱变育种就是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。从而在短时间内获得更多的优良变异类型的育种方法。
陈劲枫等（2004）利用0.4%的秋水仙碱浸萌动的黄瓜种子，染色体加倍率可达26.7%。与原二倍体相比，同源四倍体的侧枝数减少，叶柄变短，叶面积增大，花器变大，果型指数减小。四倍体花粉的可染率和萌发率均显着降低。
雷春等（2004）通过辐射剂量为200 Gy或300 Gy的C射线辐射花粉授粉并结合胚培养，从3个基因型黄瓜中获得了单倍体植株。与正常二倍体植株相比，单倍体植株生长缓慢，花器异常。研究同时发现辐射剂量、亲本基因型、授粉组合对坐果率和单倍体产率有一定影响。
图15-12 黄瓜自交系CHA03210搭载前后植株叶片变异
1.CHA03210搭载前后叶片大小 2.CHA03210搭载后部分自封顶（引自余纪柱等，2007）
李加旺等（1997）利用23.22C／kg60Co γ射线辐射处理具有某些优良特性的黄瓜自交系种子，并在其变异后代群体中，筛选出两个综合性状优良的单株。经3代系选，从中分选出一个主要性状均能稳定遗传的株系辐M-8。该株系集几种优异性状于一体，用其为亲本与另一高代自交系配制出适于日光温室栽培的耐低温、弱光杂交一代组合：93-黄瓜新品系。
图15-13 黄瓜自交系CHA03210搭载后变异株自交后代果实的变异
陈劲枫等（2004）在室温条件下，用0.2%、0.4%、0.8%的秋水仙素水溶液分别处理黄瓜津绿4号干种子和萌动种子。结果表明，0.4%的秋水仙素浸萌动种子4h的染色体加倍效果最好，加倍率可达26.7%。与原二倍体相比，同源四倍体的侧枝数减少，叶柄变短，叶面积增大，花器变大，果型指数减小。四倍体花粉粒大小不一，每一朵花中平均有2.3%的4孔花粉粒；四倍体花粉的可染率和萌发率均显着降低。
航天诱变是诱变的一种特殊形式，是利用卫星或高空气球携带、搭载植物种子等生物体样品，经特殊的空间环境条件（强宇宙射线、高真空、微重力等）作用，引起生物体的染色体畸变，进而诱发生物体遗传变异，经地面种植选育试验后，能快速而有效地育成作物的新品种（系），供生产上推广利用，可广泛应用于各种植物的遗传改进。这种技术也为黄瓜种质创新开辟了新途径。余纪柱等（2007）利用卫星搭载黄瓜自交系材料，通过地面种植、观察，当代植株即发生了叶片大小和株型自封顶变异，经过自交分离，后代果实大小、果形指数、雌花节率和每节雌花数发生较大变异，经纯化获得特小型黄瓜自交系CHA03-10-2-2。该自交系瓜长8cm左右，雌花节率达99.5%，表现稳定，可直接用于培育特小型黄瓜新品种。
（四）利用细胞工程和基因工程创新种质
细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学方法，借助工程学的试验方法或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术，狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。植物细胞工程包括：植物组织、器官培养技术，细胞培养技术，原生质体融合与培养技术，亚细胞水平的操作技术等。目前，细胞工程技术在黄瓜种质创新中的应用主要集中在大孢子培养、原生质体培养和体细胞融合等方面。
据杜胜利（2004）介绍，天津科润黄瓜研究所“利用分子标记和单倍体技术创造黄瓜育种新材料研究”项目通过了天津市科委组织的技术鉴定。该项目通过对黄瓜雌核发育机制研究、黄瓜离体雌核发育培养体系、黄瓜染色体倍性鉴定及加倍技术研究，建立了一套高效、稳定的黄瓜未受精子房培养的技术体系，再生频率达25%。研究和建立了一套简单、快速而有效的倍性鉴定方法，筛选出诱导黄瓜单倍体、双单倍体染色体加倍的有效办法，加倍频率达16.9%。据孙日飞（2005）的进一步介绍，黄瓜大孢子培养以开花前2～3d为接种的最佳时期，以Miller为基本培养基，以AD或ADS为细胞分裂素，以蔗糖为首选糖源。无菌材料经横切或纵切后，接种至诱导培养基三角瓶中，后转至培养室培养：并以25℃黑暗条件培养7d，然后移至等温度14h/10h（光照/黑暗）条件下培养为最好。该技术已基本成熟，并已以此培育出了植株。
黄瓜由子叶、真叶和胚性悬浮培养细胞等材料的原生质体培养已成功（吕德扬等，1984；刘少翔等，1991，贾士荣等，1985，1988；Punja等，1990），但是再生植株相对困难。
为了获得再生植株，张兴国等（1998a）对黄瓜原生质体分离和再生条件的研究表明，7日龄初展黄瓜子叶和15～17d的真叶，在1%纤维素酶、0.5%离析酶和0.25～0.30mol／L甘露醇混合酶液中，均分离出大量原生质体，转入附加1mg／L BA和0.5mg／L 2，4-D的改良KM培养基（去除NH4NO3）中浅层液体培养，形成微愈伤组织。由成都二早子黄瓜真叶原生质体愈伤组织培养的胚状体和子叶原生质体愈伤组织诱导的不定芽，都培育出了小植株。
张兴国等（1998b）将黄瓜子叶原生质体来源的愈伤组织在1.0mg／L BA和0.05mg／L NAA的MS固体培养基上再生绿苗，经生根成为完整植株。10μg／ml诺丹明6G（R6G）处理15min或1.5mmol／L碘乙酸（IOA）处理10min，均能有效地抑制黄瓜原生质体分裂。分别经R6G和IOA生理性失活的原生质体经PEG和高钙高pH法融合后可恢复分裂生长。由4个黄瓜种内组合得到了愈伤组织。部分愈伤组织分化了根，部分愈伤组织经酯酶同功酶分析确定为体细胞杂种。
基因工程技术在黄瓜种质创新中的应用也有了一些进展。国内报道了采用介导外源DNA的方法改良黄瓜种质的试验。邓立平等（1995）曾报道以抗霜霉病津研4号黄瓜为供体，丰产感病黄瓜长春密刺为受体，于人工辅助授粉后12～24h，采用微注射法通过柱头将外源DNA注入受体子房，从而导入了外源基因，获得了稳定的突变新品系CJ90-40。
邹长文（2004）将冷诱导基因cor15a基因和转录因子CBF3基因同时导入黄瓜基因组，并通过了植物基因组DNA的PCR检测和Southern杂交检测。PCR检测结果表明有4株植株携有cor15a基因，有3株植株携有CBF3基因，其中只有2株携有双基因。转基因植株的Southern杂交结果证明两株携有双表达盒的转基因植株中，其中1株的目的基因拷贝数为2，另一株为1个拷贝，证明目的基因已经导入黄瓜基因组中。
B. 植物种质资源究竟是研究什么的主要工作有哪些谢谢
主要工作:
资源植物的种类、分布、分类、化学成分；植物资源的合理开发利用与保护；等等。
C. 中国粮食作物的种质资源有哪些类型
我国不仅粮食作物种类多，并且每种作物的类型和品种亦多。如稻的本国地方品种就有近50000个。这些品种不仅包括籼和粳两个亚种，并且每个亚种都有水稻、陆稻，米质黏和糯，米色白和紫，栽种期有早、中、晚季又各有早、中、晚熟品种。在谷粒形状和大小、颖毛和颖色、穗颈长短、植株高矮等形态特征上也是多种多样的。
中国的各种粮食作物都有抗病、抗逆、早熟、丰产或优质的品种。中国是禾谷类作物籽粒糯性基因的起源中心：不仅稻、粟、黍、高粱等古老作物都有糯性品种，而且引入中国仅500年的玉米也产生了糯性品种——蜡质种（黏玉米），它起源于中国西南地区。中国是禾谷类作物矮秆基因的起源地之一：小麦的矮秆基因Rht3（大拇指矮）和Rht10（矮变1号）起源于中国；在国际稻（IR系统）选育中起了重要作用的水稻半矮秆基因Sd1（低脚乌尖、矮子黏、广场矮等）也原产于中国。中国是作物雄性不育基因的产地之一，海南岛普通野生稻（Oryzarafipogon）的细胞质雄性不育基因被成功地应用于杂交稻的选育，现我国杂交稻的种植面积占水稻面积的一半左右，增产显着。小麦的太谷核不育显性基因Ta1，应用于轮回选择，育成了一批小麦优异种质和优良品种。中国还是一些植物广交配基因的产地，带有kr1、kr2基因的小麦品种中国春早已成为世界各国小麦远缘杂交中不可缺少的亲本。总之，中国粮食作物种质资源类型十分丰富，其中很多有待深入研究和进一步发掘。
D. 我国玉米种质资源的利用的主要途径有哪些
从我国玉米杂交育种的历史分析，玉米种质资源的利用途径主要有：1.利用农家品种选育一环系
如旅28、获白、甸11、塘四平头等，地方品种的生态适应性很强，选育的自交系及组配的杂交组合抗逆性亦强，如耐贫瘠、耐阴湿、耐旱、耐低温等，因此地方品种选系仍是今后不可忽视的途径。
2.利用杂交种选育二环系
如自330、二南24、吉63等，由于这种方法易对亲本的某些性状进行改良，且会较快地获得稳定的自交系，用于组配新组合，因而得到广泛应用。
3.利用改良群体或综合种选育自交系
如综31、D729、辽轮814、东46等，可拓宽我国玉米生产上利用的种质资源的遗传基础，增强玉米的抗逆能力。
4.利用回交转育法获得改良自交系
本法可根据现有自交系中存在的不足，有针对性地对某一性状进行改良，见效快。
5.利用引进资源或野生资源改良现有自交系
通过导入热带、亚热带种质及野生资源对我国温带种质进行改良，进一步拓宽我国玉米种质基础。
6.直接引入国外自交系
如Mo17、B73、C103、M14、Oh43等，这些自交系可直接利用，也可用于适应性改良。
E. 果树种质资源收集的方法有哪些
种质资源收集时所选用的材料，有的为枝条，有的是种子，还有的是苗木，也可能是其它器官或繁殖体。这要根据种类和品种、收集时间和地点等因素而定。如果收集的材料为种子，则要求种子成熟、充实、饱满、具有高度的生活力；如果收集的材料为枝条，则要求采用长势中等、强壮的枝条，剪去枝条基部和顶部不充实的芽，并要用当地的砧木嫁接繁殖；如果是苗木等繁殖体，要附合其规律和质量等的要求，以保证收集的成功。
资源收集的数量，要根据树种生长习性和营养面积的大小，繁殖的难易，保存的数量来确定，为了对收集的材料进行选择、整理，收集的材料原则上应适当多些。
资源的收集工作必须有专人负责，并详细记载资源名称、收集地点和日期，收集人名称、苗木繁殖年月等项。在收集到种苗或材料后，应立刻进行检疫和消毒，防止霉烂和干枯。
（一）当地种质资源的收集
当地的优良品种或品系，对当地的自然条件有很大的适应性，并有一些突出的优点（如抗性或耐性强等），这类资源较好收集，往往不存在鉴定或生态适应性等问题，只要采用适当的材料（夏芽、带根的压条、插条、萌蘖、休眠接穗等无性系或种子）就地保存即可。但在收集时要根据种质库的容量等条件选择有代表性的种质进行收集。
（二）野生种质资源的收集
为了获取一个属内全部的有利基因，必须收集这个属内每个种的野生植物单株，这些植物往往不能直接食用，但具有许多栽培品种缺乏的抗病、抗虫、抗旱、抗涝、抗寒等抗性遗传基因，多数可作砧木或作为具有潜在利用价值的种质进行收集。
这类种质资源的收集时间以花期或果实成熟期为宜，因此期能对种质资源的花的类型，开花结果习性，果实经济性状等进行鉴定和收集标本。
收集这类种质时应注意某些特定性状、特别是经济性状和抗性。如早熟、矮化习性、抗病虫害性能以及耐不同土壤条件、耐寒及耐热能力等。收集区域应注重种类丰富的遗传多样性中心和经常出现某些特异性状的地区，并尽量收集地理分布、生态分布比较广泛的野生群体，特别是在恶劣的气候条件下依然生存的植株。
（三）外地种质资源的收集
科学地引进外地种质资源，可以丰富本地的资源，是收集落叶果树种质资源的一条重要途径。如我国从国外引进的苹果、葡萄、核桃等现已在我国大面积栽培，并成为重要的果树树种。外地种质资源是指从国内外其它地区引入的果树种质资源，包括简单引种和驯化引种，这类种质资源的收集比较复杂，收集时要进行调查与生态对比分析，然后再确定是引入种子还是无性繁殖体，一般来讲，驯化引种必须收集种子，简单引种可引进接穗或无性繁殖材料。
1.外地种质资源收集前的考察和研究
外地种质资源在收集前，要对生态型、个别生态因子等进行考察和研究。因为同一生态的品种群，多数属于在相似的自然环境和栽培条件下形成的，因此在生育期、抗逆性和适应性等方面具有相似的特点。总体上讲，同一生态地区、不同产地的品种或种在气候适应上具有较多的共性，相互进行种质收集比不同生态型地区间进行收集成功的可能性大。
个别生态因子的研究包括温度、日照、降水和湿度、土壤理化特性和其它生态因子，这些生态因子在“南树北移”或“北树南移”时，往往有某一种生态因子成为主导因子，如在“南树北移”时极端最低温度和冬季旬平均气温可能成为主要限制因子，在种质收集时一定要注意对此进行详细研究。
除对上述生态因子进行研究分析外，还应对收集品种的起源与分布、适应性相近品种在本地区的表现、前人收集实践的经验教训等进行研究。对一些抗性种质的收集，可以从病虫害经常发生的地区收集抗性类型。
2.外地种质的收集方法
（1）可通过调查收集，或通信邮寄进行，也可通过国内、国际间的学术访问、学术交流的机会收集，收集的数量不宜多（3—5株）。
（2）收集时一定要严格遵守检疫和编号登记制度，特别收集抗病虫种质时，千万不要把病、虫的繁殖体一同带进，否则后果不堪设想。
（3）收集后的外地种质要进行中间繁殖，多点试验，再进行大规模推广。
（4）对生态适应型以外的种质收集，宜采用种子（大量）多代连续驯化和逐代迁移驯化法进行逐步收集。
F. 种质资源怎样进行调查
查清和整理一个国家或一个地区范围内果树种类和品种的数量、分布、特征和特性的工作过程。是种质资源研究的基础工作。
世界各国都很重视本国的果树资源，进行了许多调查工作，以便更好地利用。为了引种、育种方面的需要，还向本国以外地区，特别是各类果树的栽培起源中心和次生中心进行调查（见栽培果树起源）。这些调查的目的，一般在于了解资源情况，调查后作出调查报告或进一步编写果树志等，供果树生产规划决策或开发、利用的参考。调查中虽然也采集、制作植物标本、果实标本等，但并不一定收集和保存活的材料。如中国于1956～1962年曾在全国范围内开展了果树资源普查工作，发现和整理了果树品种多至万计。除了全国和地区性的普查外，还有一些专门性的果树资源调查，如野生果树资源调查、苹果砧木资源调查等，这些调查结果，都是果树种质资源研究的基本资料。另一类调查，目的在于提高果树生产，改进果树品种，有计划地调查、收集有用的育种原始材料。在调查的同时就重视收集活的材料，随后加以选择、试验、利用。如苹果抗寒砧木资源调查、果树抗病虫害种质资源调查等。根据既定目标，调查的目的更为具体明确。这类调查虽然收集活的材料，并且加以利用。但由于应用目标很明确，一般并不长期保存它们。
鉴于植物种质资源不断损失的严重性，人们对保存种质资源的工作，日益重视，对各种作物种质资源的调查有了新的发展。美国从1958年起确立了用种子来长期保存种质资源的体系，使调查、收集起到为人类未来需要服务的作用。1970年以后，许多国家相继设立了种质库。收集和保存的范围较过去的一般品种资源圃大为扩大，成为永久性的种质资源保存中心。
比起农作物来，果树种质资源的调查、探索工作要落后许多。世界上许多果树的种质在没有充分利用或没有被充分调查了解之前就已归于消失。许多地方品种，加上相当大一部分果树种质资源，一度曾被调查和收集，随后又因育种工作者未能从中得到所寻求的性状而丢失。从丰富种质资源角度看，都有必要长期保存。为了保存包括无性系在内的种质资源，许多国家已建立起果树种质库。
根据近代果树种质资源保存的原则，现在对果树种质资源调查的要求，其重点和方法都有了很大发展。过去的调查大多重视现有栽培品种，忽视近缘野生种和一些有若干缺点的地方品种。为长远利益计，近缘野生种和各地发展了的原始栽培品种、地方品种特别值得珍视。过去果树种质资源调查大部分采用群体的偏倚取样。调查者寻找的是某些特殊性状，而这些性状在自然界是否存在、是根据植株的表现型来判断的。这种方法完全忽视了杂合性强的果树植物的隐性基因。种质资源调查的最终目的不仅要求解决当前存在于果树生产、育种上的各种问题，还要能提供未来的、目前还不能预见的潜在的需要。偏倚取样的对象，只调查收集那些主观上认可的表现型性状和近期所期望的材料，因此这种方法有局限性。为此，果树种质资源的探索者就推荐了随机取样的方法。这一方法做起来虽然较复杂，但对保存种质的多样性更为有效，特别对于野生果树和一些至今还用种子繁殖的果树（如坚果类等）更有必要。但并不意味着完全摒弃偏倚法，因为对于那些在个体价值很容易辨认的情况下，它仍是很简便有用的方法。
调查、采集和保存果树种质资源的基本要求是能代表遗传的多样性。根据土耳其伊兹密尔农业研究和引种中心的经验，应该在调查中特别重视有可能获得特殊种质资源的地区。例如土耳其的9个农业地区都有核桃的分布，表明当地核桃种质有显着的适应性。而土耳其的4个主要地区有24个不同气候型，因此在东北部的抗寒型和东南部的耐旱型就值得注意去探索。又如土耳其的欧洲栗的总产量中只有2%来自4个东南部农业区的少数栗树；但由于当地夏季高温和少雨，这启示人们可以从这一地区获得潜在的抗旱品种和有用的种质资源。调查还要特别重视种质集中地的边缘地区，那里的品种、类型常常具有重要的抗病性。少数民族聚居的地方，由于风俗习惯、文化传统的不同，往往保留不少很有价值的原始栽培品种和特殊类型。古寺庙、陵园、古典园林和名胜区的调查也十分重要。这些地方常保存有古树名木，在其他地方久已失去这类有价值的种质资源。
与一般引种不同，考虑到果树种质的多样性，调查、采集方式自20世纪80年代以来，变化很大。按照经典分类及其习用的方式，对一个分类单位，只调查收集有限几个样本已足够。现在对果树，特别是野生果树和地方品种，要很好地调查其变异幅度，再确定取样采集。从保存种质要求看，调查取样太少就不能达到目的，所以要求对较大的群体，作细致的调查，才能把变异性保留下来，避免种质损失。
需要同时进行活植物标本采集的调查，以及由于调查区域地理环境，交通情况等估计很难再次进行调查采集的地区，应注意确定最适当的调查时间。通常对热带雨林应在雨季后进行：温带主要在秋季进行，利于同时收集种子、果实；凡需采集营养器官的，更需注意保障调查，采集到的材料能够成活。对于抗逆性种质资源的调查，除了前述注意选择地区外，抓住时机，在出现特殊灾害性年份，如大寒、大旱年份之后进行调查，往往可以得到依靠实验技术多年也难以获得的可贵资料。
G. 种质资源的分类方法有哪些
日本田中长三郎博士在其《果树分类学》中，以种为基本单位，认为全世界所有的果树种类（包括原生种和栽培种，也包括砧木和野生果树）多达2792种（另有110个变种），分属于134科，659属，其中比较重要的有300个种，包括约18科140个种（变种）的落叶果树，其中主要栽培、面积和产量最大的有苹果、梨、桃和葡萄。俞德浚先生在《中国果树分类学》一书中指出，初步统计，中国共有果树分属59科，158属，670余种。其中尤以蔷薇科、芸香科、葡萄科、鼠李科、无患子科、桑科等种类最多，经济价值也最高。
果树分类的方法多种多样，包括植物学分类、园艺学分类或果树栽培学分类等等，在此我们略作介绍。
1.植物学分类
依据自然分类系统（或称系统发育分类）将果树植物分类，即按界（Kingdom）、门（Phylum）、纲（Glass）、亚纲（Subclass）、科（Family）、属（Genus）、种（Species）的梯级结构顺次进行的分类体系。如西府海棠按植物学分类可表达为植物界（Plants）、种子植物（Spermatophyta）、被子植物（Angiospermae）、双子叶植物（Diotyledone）、蔷薇科（Rosaceae）、苹果属（Malus）、西府海棠（micromalus）。此分类方法对果树植物的系统发育、资源开发利用、砧木和授粉树的选择及品种改良等有重要的参考价值。
2.园艺学分类
分类方法很多，最简单地是将果树分为水果和坚果两大类；按叶生长分为落叶果树和常绿果树两类；按果树的生长习性分为乔木果树、灌木果树、藤本果树和多年生草本果树四类；按果树植物适宜栽培气候条件分为热带果树、亚热带果树和温带果树三类等等。
3.果树栽培学分类
对果树的命名原则，在此也略作介绍。根据国际植物命名法则对果树植物进行命名。法则主要原则为：①一种植物只能有一个合法的拉丁学名；②拉丁学名采用双名制，即一个属名和一个种名。属名在前，种名在后；③属名用名词，首字大写。种名用形容词，首字小写；④植物的全部种名应包括种名命名者的姓氏，放在种名之后，首字大写；⑤合法的学名必须附有正式发表的拉丁文描写；⑥若一种植物已有两种或更多的学名时，只有最早且不违背命名法则的为合法名称。
果树栽培学上，根据果树的生物学特性相近似、栽培管理措施大体相似的原则，按下述三个依据分类（表2-4-1）
表2-4-1 果树种类的果树栽培学分类（续）-1
4.按来源分类
（1）本地种质资源
是指在当地的自然条件和栽培条件下，经过长期的培育和选择获得的果树品种或类型。这类种质资源往往对自然条件有较高适应性、抗逆性，既可直接利用，也可通过改良加以利用，或是作为育种的重要原始种质材料。
（2）外地种质资源
是指从国内外其它地区引入的果树品种和类型。正确地选择和利用外地种质资源，可以丰富本地的落叶果树种质资源。
（3）野生种质资源
是指自然野生的、未经人们栽培的野生果树。这类种质资源具有丰富的抗性基因，但经济性状较差，食用品质低劣，往往是用作砧木的重要资源或育种工作中目的基因的携带者。
（4）人工创造的种质资源
是指应用杂交、诱变等方法所获得的种质资源。因为在现有资源类型中，并不是经常有符合我们需要的综合性状，只从自然种质资源中进行选择，常得不到满意的结果，这就需要人工去创造，以期能得到基因重组和基因突变所产生的优良生物学特性和经济性状的新类型或品种。
H. 人们对南瓜种质资源有哪些研究与创新
一、南瓜远缘杂交研究
自20世纪初，德国人特鲁德（Drude，1917）开始南瓜种间杂交试验以来，国内外学者一直在持续不断地进行方法和技术的探索，试图寻求打破种间杂交障碍，通过常规种间杂交、体细胞杂交、分子生物等技术实现不同种间的优良品质、抗病虫及抗逆性状的转移。虽然取得了一些进展，但至今尚未获得理想或一致的结果。研究者对南瓜属5个栽培种的杂交研究表明，南瓜属的各个种在亲缘关系上较为密切，种间杂交情况比较复杂。部分研究的试验结果见表17-4。
表17-4 南瓜属种间杂交试验结果
程永安等（2001）通过对4个南瓜栽培种的杂交表明，中国南瓜与印度南瓜有较高的亲和性，与灰籽南瓜的亲和性一般，F1代几乎不育，而与西葫芦的亲和性最差。灰籽南瓜与中国南瓜、印度南瓜、西葫芦都有一定的亲和性，其中以中国南瓜的亲和性最高。总结前人的研究，美国葫芦科作物专家Whitaker T.W.（1962）认为，一年生南瓜种中，印度南瓜种、美洲南瓜与中国南瓜种亲缘关系较近，而印度南瓜种与美洲南瓜种亲缘关系较远；中国南瓜与印度南瓜（笋瓜）具有较高的亲和性，两者相互杂交可获得种间杂交种，尤其是以印度南瓜种作为母本更容易杂交；中国南瓜与灰籽南瓜的亲和性一般，F1代几乎不育，而与美洲南瓜的亲和性最差；灰籽南瓜与美洲南瓜亲缘关系较近；多年生南瓜、黑籽南瓜种与一年生南瓜种亲缘关系较远，但黑籽南瓜与印度南瓜及美洲南瓜又较近。从亲缘关系上分析，5个南瓜栽培种在进化时间上可能存在一定的顺序性，中国南瓜在一年生南瓜中处于种间杂交关系的中间位置。但需要说明的是，在种间杂交试验中，使用同一个种的不同品种会获得不同的试验结果，这也是认为南瓜属不同种亲缘关系复杂的理由之一。1983年联合国粮食与农业组织（FAO）在全球报告《葫芦科植物的遗传资源》中，描绘出南瓜栽培种之间的亲缘关系图，见图17-3。
图17-3 南瓜属5个栽培种的种间杂交示意图
目前，研究者们感兴趣的是通过南瓜属的种间杂交技术，将印度南瓜的优良品质性状和中国南瓜的抗虫性状结合起来，并育成高品质种间杂交种，目前已有不少成功的例子，如Pearson，O.H.等（1951）、日本国长岗园艺种苗厂育成的新土佐系列南瓜都属于该种类型。此外，南瓜属中具有特殊抗病虫性的种质资源并不多，仅在少数的野生南瓜种质资源中发现有抗病种质，如>C.ecuadorensis［高抗病毒病——小西葫芦黄花叶病毒（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）都是很好的抗病种质资源。应用远缘杂交技术已成功地将某些抗病基因转育到了栽培种中。如美国研究者Whitaker（1959）发现野生种>C.lundelliana南瓜能和5个栽培种的任何一个品种杂交，所以它是南瓜属一个很好的桥梁品种。西葫芦和野生抗病品种>C.martinezii不容易杂交，为了将抗病基因转入西葫芦栽培品种中，美国康乃尔大学研究人员（Thomas W.Whitaker，1986）已使用中国南瓜种的Butternut品种作为桥梁品种，首先用>C.martinezii×C.moschata杂交，然后用得到的F1代再与西葫芦杂交，成功地获得了抗白粉病和黄瓜花叶病毒病西葫芦材料。同时通过这种方法，也将中国南瓜的高品质性状和抗虫性状转育到了西葫芦品种中。澳大利亚学者（Herrington，M.E.，2002.）通过远缘杂交的方法成功地将>C.ecuadorensis和>C.moschata‘Nigerian’种质的抗病毒病基因转育到了南瓜中，育成了抗小西葫芦黄花叶病毒（ZYMV）、番木瓜环斑病毒—西瓜株系（PRSV-W）和西瓜花叶病毒（WMV）的印度南瓜品种Redlands Traiblazer和Dulong QHI以及中国南瓜品种Sunset QHI。
在远缘杂交实验中，F1代或杂交早期2～3代常常出现花粉不育或种子发育不良现象，为了保留后代，往往结合回交方法和采用胚挽救技术。Wall J.R.（1954）采用胚培养技术获得了中国南瓜和西葫芦的杂交种。Washek R.（1982）同样也采用该技术获得了西葫芦和>C.ecuadorensis南瓜的杂交后代。Pearson O.H.，et al.（1951）研究认为，使用秋水仙碱加倍远缘杂交后代成双二倍体可以解决花粉不育问题。关于南瓜种间杂交的难易程度和多变现象，Wall and York（1960）研究认为，配子的多样性有助于种间杂交的成功，即杂合的基因型比纯合的基因型更容易杂交。西葫芦中的碟形瓜往往比其他类型的西葫芦更容易和中国南瓜杂交。
二、南瓜细胞学及分子生物学研究
在南瓜植物再生体系构建及其应用方面，从Schoroeder（1968）开始研究南瓜属植物再生体系至今，国内外在此研究领域已取得了很大进展，分别通过体细胞发生途径（Biserka J.，1991；Carol G.，1995）和器官发生途径（Ananthakrishnan G.，2003；Krishnan K.，2006）获得了再生植株，并对影响再生率的各种条件进行了大量研究。离体大孢子培养方面，Kwack S.N.& Fujieda K.（1988）等取中国南瓜（>Cucurbita moschata）离体子房为外植体，在开花期和花后分别取材，结果花期胚珠所获得的再生频率明显高于花后胚珠，这表明在植株生长发育活跃期的外植体分化能力强，再生频率也较高，同时该研究也发现在5℃低温下对子房预处理2d后，可促进胚状体的发生。盛玉萍等（2002）进行了利用组织培养快速繁殖无蔓1号南瓜的研究，通过比较消毒时间、外植体来源、激素组合等因素的作用，建立了适宜生产上应用的无蔓1号南瓜种苗组培快繁技术。结果表明最佳的消毒方法为70%乙醇表面消毒30s，然后HgCl2消毒15min；顶芽的芽诱导率比子叶高；适于试管苗生长的培养基为2/3MS+BA 0.5mg/L。1/2MS对不定根的形成效果最好。
在南瓜基因工程育种方面，目前已有将抗病毒基因转入南瓜的报道。用于南瓜抗病毒基因工程的有效基因主要来源于病毒，南瓜上应用较多的是外壳蛋白基因策略。葫芦科作物几种主要病毒西瓜花叶病毒（WMV）、黄瓜花叶病毒（CMV）、南瓜花叶病毒（SqMV）、西葫芦黄斑花叶病毒（ZYMV）的外壳蛋白基因均有转入葫芦科作物的报道。在美国，一种已知CMV致病株系的外壳蛋白（CP）基因已被导入南瓜和甜瓜的商业用品种，这种抗性由显性单基因控制，在康乃尔大学，SqMV-1的CP基因已被导入南瓜，这种基因表现很高的抗性，尤其是WMV外壳蛋白基因转入南瓜品系中，这种抗性由单基因控制，不受温度和病毒浓度的影响，因此它为南瓜抗多种病毒提供了较高水平的抗性。另外，美国已把ZYMV病毒的CP基因转入葫芦科作物。Brent Rowell（1999）等对基因工程方法育成的抗病材料及用传统育种方法育成的抗病或耐病品种与普通的感病品种杂交种进行了比较，用田间病害症状调查和酶联免疫试验（ELISA）鉴定病毒病的影响，结果显示：西瓜花叶病毒（WMV）是最常检测到的、也是引起最多病症的病毒；转基因品种表现出较强的抗病性和较高的产量，大多数转基因品种的抗病性和产量均高于对照品种。酶联免疫试验结果表明：部分转基因品种的植株体内能检测到外壳蛋白，而且与植株的抗性相关。在商品瓜收获之后转基因西葫芦植株表现轻微的病毒侵染症状。Pang S.Z.（2000）等进行了病原介导的抗性途径研究，获得转南瓜花叶病毒（SqMV）外壳蛋白（CP）基因的南瓜品系。用3个独立品系（敏感、可恢复、抗病）的R1植株在温室、网室和大田经接种SqMV后进行试验，抗性品系（SqMV-127）几乎所有的植株在温室和大田条件下表现抗病。敏感品系（SqMV-22）表现病症而且扩展到全株。对转CP基因植株的外源基因转录情况进行了分析，结果表明抗性品系SqMV-127表现CP基因转录后沉默，其证据是在抗性植株中，CP基因的转录水平很高，但积累很少，也没能检测出任何CP蛋白。这是抗SqMV的转基因南瓜的首例报道。
近年来，国外也有将两种或多种以上CP基因转化到葫芦科作物上的报道。Tricolj D.M.等和M.Fuchs（1995，1998）等在日内瓦调查了表达ZYMV和WMV的外壳蛋白基因的转基因南瓜ZW-20、ZW-20B的抗性，结果表明上述2个品种对这两种病毒混合接种表现出高水平抗性。对表达CMV、ZYMV、WMV的CP基因的5个转基因南瓜品系在田间进行测试，结果表明：表达了CMV、ZYMV、WMV三种CP基因的转基因品系C2W-3表现出最高抗性，没有系统侵染。表达ZYMV和WMV的CP基因品系ZW-20表现出对ZYMV和WMV的高水平抗性，分别表达CMV、ZYMV和WMV的单CP基因的3个品系C-14、Z-33、W-164表现与对照相同的症状，但是发病推迟了2～4周。可见，同一植株上表达的CP基因越多，抗性越强。
在中国也已经把WMV的CP基因转入甜瓜、西瓜、黄瓜中；把CWV的CP基因转入南瓜、甜瓜、番茄、辣椒中；把SqMV的CP基因转入烟草中。但目前中国报道的都是转入单一病毒的CP基因实验结果。
在南瓜分子标记应用方面，Stachel（1998）等用40个随机引物对20个南瓜品系（自交6代）进行分析，其中34个引物扩增出了116条多态带，通过聚类分析，将20个材料分成3种类型，与传统分类系统基本一致。Gwanama等（2000）用16个随机引物对从赞比亚和马拉维搜集的31份中国南瓜材料进行RAPD分析，扩增出39条多态带，聚类分析将31份种质分为4组，来自马拉维的材料分为3组，赞比亚的材料为1组。马拉维样本的遗传距离为0.32～0.04，赞比亚的为0.26～0.04。李海真等（2000，2007）利用RAPD技术对南瓜属的中国南瓜、美洲南瓜、印度南瓜3个种的23份国内外育种材料及品种进行了亲缘关系分析，发现RAPD技术对3个种基因组的分析结果与传统分类学的结果完全相符，同时用RAPD技术揭示了南瓜属不同品种（系）的亲缘关系与其地域来源、形态特征基本符合。同时该研究小组以（矮生中国南瓜×长蔓印度南瓜）×长蔓印度南瓜建立的BC6近等基因系为群体，采用RAPD技术获得了与中国南瓜矮生基因紧密连锁的分子标记，连锁距离为2.29cM。李俊丽等（2005）应用RAPD技术对70份南瓜种质进行遗传多样性分析，系统聚类分析将70份南瓜种质分为三大类：中国南瓜、美洲南瓜和印度南瓜，与传统分类学的结果相符。同时在三大类群内又将种质进行细分，第一类分为三组，第二类分为6组，第三类分为5组，其结果表明与地域来源和形态特征有一定的相关性。主成分分析与系统聚类分析结果基本一致，但系统聚类分析在揭示密切相关的个体间的关系上能提供更丰富的信息。Ferriol等（2001）对8个南瓜种质进行了随机引物分析，发现种间遗传距离显着大于种内，与依照果实性状进行分类的结果一致。
三、南瓜种质资源创新
据（《野菜园艺大网络》）记载，日本早在20世纪40年代就开始了南瓜种质资源创新的研究，育成了许多品质优良、熟性早的印度南瓜品种和中晚熟、品质好的中国南瓜品种，同时在砧木南瓜研究领域也处于世界前列。欧美国家对观赏南瓜、雕刻用南瓜（大部分为西葫芦种）的研究比较重视，对中国南瓜种的研究（Wessel-Beaver.L.，1994；Maynard D.N.，1994，1996）大多集中在Butternut类型品种上，已育成了短蔓、半短蔓、抗病毒病和白粉病的品种。中国在20世纪80年代之前，在南瓜种质资源创新研究方面，仅停留在地方品种的常规选择层面。80年代后，陆续育成了许多以鲜食为主的南瓜品种（郑汉潘，1998；刘宜生，2001；李海真，2006；贾长才，2007；罗伏青，2001；钱奕道，2001），如营养丰富、口感甜面的蜜本南瓜、吉祥1号南瓜、京红栗南瓜、短蔓京绿栗南瓜、京蜜栗南瓜、红栗、金星、甜栗等许多优质、丰产一代杂种；育成了片大、多籽的梅亚雪城1号、黑龙江无杈等以籽用为主的南瓜品种（吉新文，2002）。
最近几年，国内外蔬菜育种工作者一直在围绕如何提高南瓜品质、提高产量和适应性、提高抗病性和抗虫性等关键问题开展相关研究，在种质创新研究方面又取得了一些新的进展。
（一）利用常规杂交选择技术创新南瓜种质
20世纪80年代后期，南瓜种质资源创新有了较大的进展，山西省农业科学院蔬菜研究所先后育成了无蔓1～4号南瓜系列新品种，由于它们具有独特的矮生性状，适合密植栽培，容易管理，结果性好，产量高，尤其适合于南方部分省区以嫩南瓜作菜的消费，很快被市场所接受。90年代后期，湖南省衡阳市蔬菜研究所先后培育出一串铃1、2、4号早熟的菜用南瓜，该系列品种抗逆性强、产量高、连续结瓜性能很强、口感粉甜、品质优良、耐贮运。70年代中期进入市场，直至90年代在中国国内市场迅速发展。据不完全统计，该品种种植面积每年高达6万多km^2，且种子销售量和种植面积都以年10%的速度增长，甚至缅甸、越南、美国等国家也已引进种植。该品种于1997年通过广东省农作物品种审定委员会的认定。除上述鲜食南瓜品种外，还有山西省农业科学院蔬菜研究所选育的裸仁南瓜，因其种子无外种皮，而成为优异的种子与瓜肉兼用型中国南瓜新品种。近年来，在印度南瓜的种质创新研究方面，中国的科研水平也有了显着的提高，大部分创新种质源是利用从国外引进的或国内的优质种质资源，采用自交、杂交、回交、多代自交选育的方法育成不少稳定的各具特色的优良自交系，再根据育种目标选配亲本，育成生产中需要的品种，如京绿栗南瓜、银星栗、吉祥1号南瓜等。这些研究工作对提高中国南瓜育种和生产水平起到了积极的推动作用。
国外学者（Whitaker T.W.，1959；Munger H.M.，1976；Provvidenti R.and Robinson R.W.，1978）在南瓜的抗病性转育和抗病品种的选育方面做了大量工作。主要采用的方法是通过栽培种和抗病野生种进行多代杂交、回交和自交，后代辅之以胚挽救技术，将抗病或抗虫基因转育到栽培种中，极大地丰富和改良了南瓜的种质资源类型，为南瓜抗病育种开辟了新的途径。例如：Contin M.E.（1978）、Andres T.C.（2000，2002）报道，美国康乃尔大学的研究者采用C.lundelliana（近缘野生种）、C.martinezii分别和C.moschata（栽培种）杂交、回交后获得了抗白粉病的中国南瓜种质资源Sigol、Sanglo等株系，其抗性主要为单基因显性遗传，同时有修饰基因起作用。澳大利亚学者通过种间杂交已将C.ecuadorensis和C.moschata种的Nigeria Local品种的抗番木瓜环斑病毒（PRSV）、小西葫芦黄花叶病毒（ZYMV）、西瓜花叶病毒（WMV）基因转育到了印度南瓜种和中国南瓜种中，育成了Redlands Trailblazer、Dulong QHI和Sunset QHI。Lebeda A.（1996）通过种间桥梁品种杂交，已把C.martinezii的抗黄瓜花叶病毒（CMV）抗性基因通过C.moschata种的butternut品种导入到西葫芦种中，抗性为部分显性。研究显示西葫芦品种Whitaker抗ZYMV、CMV、WMV和白粉病。
（二）利用其他技术进行南瓜种质创新
生物技术与常规选择技术相结合，可创造新的南瓜特异种质，从而提高育种效率和质量。
利用单倍体培养技术获得新种质在南瓜上还未见报道，但据Lee Y.K.，Abrie A.L.和Kwack S.N.（2003，2001，1988）报道已通过诱导南瓜子叶和胚珠在MS改良培养基上获得愈伤组织，进而获得体细胞胚胎及再生植株。并对影响再生的各种条件如外植体、激素、基因型和其他因素进行了大量研究，形成了较为成熟的方法。赵建平等（1999）成功地利用组织培养技术获得艾西丝南瓜组培苗。刘栓桃等利用组织培养技术快繁黑籽南瓜种苗获得成功。该技术的建立为通过遗传转化、快速繁殖、品种改良、种间杂交、胚培养等途径创制新种质打下了基础。
张兴国等（1998）报道了采用聚乙二醇和高钙高pH法融合技术，将黄瓜子叶原生质体和中国南瓜和黑子南瓜子叶原生质体融合并获得了体细胞杂种愈伤组织。目的在于扩大两个属的遗传背景，创造新的种质。
辐射诱变技术在人工创造新种质中有重要作用，它可加速生物人工进化过程，同时丰富生物的变异类型，并给育种工作提供更多的选择机会。据李秀贞等（1996）报道，利用60Co-γ射线处理小型南瓜小菊干种子后，经过5代选育出了3个新的优良品系。
南瓜是中国重要的蔬菜作物之一，尽管利用传统的育种方法，获得了一些优良品种，但在种质资源的研究深度和广度上远远落后于其他很多蔬菜作物。今后应加强南瓜分子标记技术、单倍体培养技术和转基因技术的研究，并注意与传统育种技术的结合，使南瓜属作物中每一个种都能建立起多种形式的转基因体系、优化分子标记技术体系，并加快重要经济性状基因的标记和克隆，以促进南瓜种质资源研究水平的进一步提高。
I. 花椰菜种质资源的创新是怎样的
（一）广泛引进国外花椰菜杂交品种自交分离创新种质资源
鉴于目前国内花椰菜种质资源贫乏的现状，直接从国外引进优良一代杂种，通过自交分离、纯化，从中筛选出优良的种质资源，是最经济、有效的获得新种质的方法。目前国内花椰菜育种单位利用该方法已分离了大批新的种质资源和自交系，并利用这些种质资源选育出许多优良的花椰菜新品种，如白峰、津雪88、云山1号、丰花60、厦花6号等目前生产上推广的绝大多数品种。
（二）种内杂交创造新类型
甘蓝类蔬菜的不同亚种或变种间很容易杂交，因此可以通过种内杂交方法，创造优异的种质资源甚至创造新的物种。孙德岭等（2002）采用花椰菜（白菜花）与青花菜、花椰菜与紫花菜、紫花菜与青花菜之间杂交。其后代花球的单球重大大提高，接近于花椰菜，色泽介于父本和母本之间，而维生素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，品质和口感都优于其父本和母本，通过进一步选育有望选育出新的花椰菜类型，为花椰菜家族增加新的成员。
表11-1 花椰菜新类型全糖、维生素C含量
（三）生物技术与花椰菜种质资源创新
常规育种在花椰菜种质资源创新方面起了很大的作用，但通常存在能稳定遗传的有益基因狭窄或缺乏；多数有益基因是由许多微效基因控制，且该类基因选择较困难以及基因型差异难以确定等问题。随着生物技术的发展，在传统育种工作的基础上，可以提高育种的针对性，克服常规育种中一些难于解决的问题，进一步拓宽有益种质资源的创新和利用。目前已经有越来越多的研究者注重应用生物技术进行种质资源的创新。
1.细胞工程与花椰菜种质资源创新
（1）花药培养和游离小孢子培养技术 20世纪60年代初，Guha和Maheshwari开创了花药培养诱导单倍体的方法。此后花药培养成为诱导单倍体的重要途径之一，并且在作物育种中得到应用。在花椰菜上，王怀名（1992）对嫩茎花椰菜花药和花粉培养中的胚胎发生进行了研究，观察了花药中花粉粒发育成胚状体的过程和再生植株染色体倍性。张小玲（2002）等研究认为，磁场预处理可明显提高花药培养愈伤组织的诱导率。陈国菊（2004年）以5个花椰菜品种为材料进行花药培养，获得再生植株，并得到了种子。
由于花药培养的方法不能排除再生植株来自体细胞的可能性，多年来使花药培养获得再生植株的研究进展缓慢。而采用游离小孢子培养的方法可以很好地解决这一难题，因此，游离小孢子培养的方法获得再生植株越来越受到重视。目前该技术已陆续在芸薹属的大白菜、不结球白菜、结球甘蓝、芥蓝、抱子甘蓝、羽衣甘蓝、大头菜、叶芥、芜菁甘蓝和花椰菜等蔬菜上获得成功。北京农林科学院蔬菜研究工程中心、河南农业科学院园艺研究所、天津科润蔬菜研究所等单位先后开展了花椰菜游离小孢子培养工作，初步建立了花椰菜游离小孢子培养技术体系，在一些品种中获得了花椰菜DH株系，培育出花椰菜优良新品种。
通过游离小孢子培养可快速、有效地获得DH纯系。DH株系具有稳定的遗传特性，并能从亲本获得随机排列的配子，由于游离小孢子培养能快速纯合杂合亲本，因此对由多基因控制的特异性状的筛选能一步到位，明显提高了选择几率，加快育种进程。耿建峰等（2002）利用游离小孢子培养产生的两个自交不亲和系配制出具有早熟、耐热、花球洁白、品质好和抗病性强等综合性状优良的花椰菜DH杂交种“豫雪60”，孙德岭（2002）对引进的国内外育种资源材料461份，利用游离小孢子培养和常规技术相结合进行种质资源的创新和对DH株系材料进行评价及鉴定，选育出“津品50”。
游离小孢子培养技术也被应用于芸薹属远缘及种间杂交育种中。石淑稳等（1993）分别从甘蓝型油菜与诸葛菜的属间杂种，甘蓝型油菜与白菜型油菜、甘蓝型油菜和芥菜型油菜的种间杂种获得游离小孢子胚和再生植株，为芸薹属植物远缘及种间杂交育种建立了种质资源创新的途径。
（2）原生质体融合技术 原生质体融合也称体细胞融合，是两种原生质体的杂交，它不是雌雄配子间的结合，而是具有完整遗传物质的体细胞之间的融合，它可打破种间、属间存在的性隔离和杂交不亲和性，从而广泛地聚合各种优良的基因，使变异幅度显着增大，创造新的种质资源。因而此项技术越来越受到遗传育种学家的重视。自Carlson等在1972年获得第一株烟草体细胞杂种植株以来，该技术体系不断完善和发展，在许多物种上细胞融合获得成功。20世纪80年代中期已报道有15个种内组合，38个种间组合，13个属间组合获得体细胞杂种植株，到90年代，通过体细胞杂交技术又添加了再生植株的种内杂种14个，种间杂种62个，属间杂种47个，并有2个科间组合的胞质杂种分化获得再生植株。在十字花科芸薹属中已获得融合杂种植株有：拟南芥油菜、甘蓝油菜、甘蓝+白菜型油菜、白菜型油菜+花椰菜。
原生质体融合技术与常规有性杂交的差别在于：体细胞杂交中没有减数分裂，有两个二倍体的细胞原生质体融合产生出四倍体的杂种植株，而用同样的亲本有性杂交则只产生二倍体杂种。
原生质体融合可以获得细胞质杂种，为培育细胞质雄性不育、抗除草剂等花椰菜品种提供了一条育种新途径。目前，通过有性杂交、回交转育的花椰菜细胞质雄性不育类型主要是Ogura胞质雄性不育类型和Polima胞质雄性不育类型。而利用常规育种转育年限一般需要6～11年，利用原生质体融合技术转移细胞质雄性不育基因可以克服有性回交转育所带来的年限长或杂交不亲和等问题，为花椰菜杂种优势的有效利用开辟了新的途径。惠志明（2005）进行了利用原生质体融合技术向花椰菜转移Ogura萝卜胞质雄性不育的研究，获得了花椰菜与Ogura萝卜胞质甘蓝型油菜种间体细胞杂种植株。由此可见，原生质体融合技术已经应用于花椰菜不育性的研究领域，已获得了大量的雄性不育转育植株，是一条培育雄性不育新种质行之有效的途径。
通过原生质体融合可以克服远缘杂交不亲和性，转移野生品种的抗逆性。花椰菜生产中常常遭受病虫害的威胁，而现有育种材料中存在的抗病、抗逆基因，由于长期的人工培育定向选择已日益狭窄，远不能满足进一步提高品种对病害及逆境多抗性的需要。增强对野生材料优异抗性基因的利用，是进一步创新育种基础材料的有效途径。蔬菜野生类型在长期自然选择下形成了高度的抗病性，通过与野生类型进行远缘杂交，可以大幅度提高现有品种的抗病性和抗逆性，但是远缘杂种通常表现不亲和性，严重限制了其在品种改良中的应用。利用原生质体融合技术得到的不对称杂种可以克服远缘杂交不亲和性转移野生种抗性。姚星伟（2005）利用原生质体非对称融合技术向花椰菜中转移野生种抗逆性状（供体Brassica spinescens具有光合效率高，抗白锈病、蚜虫、黑斑病和耐盐等优良特性），试验共获得17株杂种，其抗逆性在进一步鉴定中。可以看出，育种工作者越来越重视野生资源的发掘利用，生物技术中的细胞工程与分子生物学手段相结合是现阶段利用野生资源的有效途径。
利用原生质体融合技术可以转移某些品种优良品质性状，为改良花椰菜的营养品质提供新的途径。蔬菜的高产、优质一直是人们所追求的目标。P.S.Jourdan（1989）利用花椰菜与具有除草剂抗性的Brassica napus进行原生质体融合试验，获得了具有高抗除草剂特性的杂种植株。B.Navratilove等（1997）以花椰菜和抗根瘤病的Armoracia rusticana为试验材料，利用原生质体融合技术，获得了花椰菜与Armoracia rusticana体细胞杂种植株。Hu（2002）用Brassica napus和具有亚油酸和软脂酸含量高的Orychophragmus violaceus进行体细胞融合试验，通过原生质体融合试验得到的杂种植株不但亚油酸和软脂酸含量升高，而且芥子酸的含量明显下降，显着改善品种品质。
2.分子标记技术与花椰菜种质资源创新
利用易于鉴定的遗传标记辅助选择是提高选择效率和降低育种盲目性的重要手段。近20年迅速发展起来的分子标记技术给作物育种提供了新的途径。运用DNA分子标记可以进行早期选择，提高选择的准确度和育种效率，有助于缩短育种周期。
（1）利用分子标记技术筛选自交不亲和系 自交不亲和性是高等植物为实现异花授粉受精和遗传重组而形成的一种重要的遗传特性，国内外学者对自交不亲和性的遗传机制做了大量研究。据Lewis（1979）报道，已在74个科的被子植物中发现了自交不亲和性。国内利用分子标记技术筛选自交不亲和系的研究也有所报道，黄聪丽（2001）应用RAPD分析方法，得到了与花椰菜自交不亲和性相关的差异片段。宋丽娜（2005年）运用RAPD和ISSR分子标记技术，分离到鉴别自交不亲和性的连锁标记。
（2）利用分子标记技术鉴定抗病种质资源 张峰（1999）利用AFLP技术在一对花椰菜抗、感黑腐病的近等基因系中筛选到4个与抗黑腐病基因紧密连锁的标记。刘松（2002）用天津科润蔬菜研究所抗黑腐病近等位基因系C712和C731作为材料，筛选出与花椰菜抗黑腐病基因RXC连锁的RAPD标记OP224/1600，将其转化成更加稳定的SCAR标记，可快速准确筛选抗病材料。古瑜（2007年）以花椰菜抗病和感病近等基因系为实验材料，对花椰菜抗病和感病近等基因系基因组进行了ISSR分析，得到3个与抗病基因有关的分子标记ISSR11000、ISSR21500和ISSR18700，可进一步应用于分子标记辅助育种。此外，利用cDNA-AFLP技术对致病菌胁迫的花椰菜抗黑腐病系进行差异表达分析，初步得到一个与抗黑腐病相关的基因片段，并证实该片段是受诱导的与诱导系统抗性（ISR）信号传导有关的基因片段。此外，利用同源序列候选基因法和NBS profiling方法，在抗病系中得到2个抗病基因同源序列RGA330-7和NBS5-100，序列分析表明这两个片段可能与花椰菜抗黑腐病基因有关。进一步将两个RGA推测的蛋白序列与7个已知植物抗病基因的蛋白序列进行比较，构建了分子进化树。聚类结果表明，本研究得到的两个RGA片段应属于non-TIR-NBS-LRR型。最后，利用表观遗传学的分析方法，对致病菌胁迫前后基因组中胞嘧啶甲基化水平和甲基化模式的变异进行分析，从基因表达调控的角度探讨了抗黑腐病的分子机制。
（3）利用分子标记技术检测遗传变异 突变既可以发生在整个基因组，也可以发生于特定的基因或基因簇、结构基因、调节基因，以及单个核苷酸等。突变既可以自发也可以人工诱变在不用诱变剂处理的培养植物细胞中，突变体频率一般为10-5～10-8，用诱变剂处理，可增至10-3，但诱变剂常会引起育性降低等副作用。Leroy（2000，2001）等利用花椰菜下胚轴进行组织培养，用ISSR方法检测了愈伤组织形成过程、胞增殖过程以及成苗后的再生植株等各阶段的植株间多态性，认为组织培养诱导的再生植株具有遗传多态性，证明组织培养可诱发与筛选遗传变异。
（4）利用分子标记技术筛选花椰菜雄性不育种质资源 植物雄性不育是一种不能产生有活力花粉的遗传现象，在植物界中广泛存在，目前已在43科162个属320个种的617个品种或种间杂种中发现了雄性不育现象，它在作物杂种优势利用上具有重要价值。
Chunguo Wang（2006）以花椰菜雄性不育品种NKC-A和恢复系NKC-B为材料，利用引物P6+/P6-进行PCR扩增，发现了一条300bp的差异片段，此片段可以作为鉴别雄性不育系的分子标记。王春国（2005）利用同源序列的候选基因法，通过检索NCBI核酸以及蛋白数据库，获得花椰菜kndx612细胞质雄性不育相关的基因或开放读码框，初步结果显示试验所用不育花椰菜胞质亦可能为Ogura型，为进一步从分子水平研究和利用花椰菜雄性不育基因提供了条件。
（5）花椰菜遗传连锁图谱的构建及在育种中的应用 遗传连锁图谱是指以染色体重组交换率为相对长度单位，以遗传标记为主体构成的染色体线状连锁图谱，分子标记遗传连锁图表示各标记所对应的DNA片段在染色体上的相对位置，是分子标记运用于作物遗传育种的基础，构建分子标记连锁图的理论基础是染色体的交换和重组。自1986年以来，主要农作物都已建立了以RFLP为主的分子遗传图谱，分子标记连锁图，是进行基因定位、基因克隆、辅助选择进行作物设计育种的技术平台。在遗传学理论、功能基因组学以及遗传育种等领域已显示出了十分重要的作用。
Li（2001年）等利用SRAP、AFLP技术对86个羽衣甘蓝×花椰菜的RI作图，此图由130个SRAP标记和120个AFLP技术构成，这些标记非常平均地分布在9个连锁群，覆盖2165cM。古瑜（2007年）利用AFLP和NBS profiling两种方法，以花椰菜品种间杂交F2代为作图群体，构建了第一张花椰菜遗传连锁图谱。该图谱包括9个连锁群，连锁群的总长度为668.4cM，相邻标记间的平均图距为2.9cM，在所包含的234个AFLP标记和21个NBS标记中NBS标记分布于8个连锁群且在基因组中成簇排列。该图谱通过提供可能的抗性基因位点，对进一步得到抗性基因很有帮助。同时研究RGA在整个花椰菜基因组中的分布与组成，也为了解抗性基因的分布与演化提供参考。进一步可用于分子标记辅助育种。
（6）花椰菜不同花色种质资源的创新 近年来，利用基因工程技术已经获得了许多传统园艺技术难以获得的新品种，如紫色、白色以及紫白相嵌的3种不同颜色的矮牵牛花。而这些技术通常要求对相关基因有所了解，以获得目的基因的cDNA，然后将这些外源基因导入目标植物中，达到改变花色、花型等目的。Crisp等利用遗传上一致的白色花球品种和绿色品种杂交，从杂交后代遗传表现提出一种模型：Wiwi基因控制白色对黄色是显性，非独立共显性基因gr1gr2表现为绿色。Dickson报道了在埃及引进的花椰菜品种PI 183214，即便完全暴露于阳光下，花球也是纯白色的。并认为是由2或3对显性基因控制的。Singh等报道了由两对基因控制的可以遮盖住花球的叶片，以防止阳光照射引起的花球变色。李凌等（2000）对花椰菜黄花和白花的近等基因系进行了研究，筛选到了一个白花株系的特异带，通过Northern点杂交初步鉴定其为白花株系所特有，同时利用Smart cDNA-AFLP银染技术对花椰菜黄花近等基因系的mRNA进行了分析，其中2对引物的3条带在2个表达基因文库之间存在多态性，其中一条与白花品系共分离；筛选到一条白花株系的差异片段，本研究为克隆与花色相关基因奠定了基础。
3.转基因技术与花椰菜种质资源创新
转基因技术的发展对加速创新花椰菜种质资源具有重要意义。目前，已育成一大批雄性不育、抗病、抗虫、品质优良的花椰菜新品种，并产生了很大的社会和经济效益。
（1）花椰菜雄性不育种质资源创新 近年，花椰菜雄性不育研究取得了进展，已从中找出一些与不育相关的基因或者嵌合体。这对进一步阐明花椰菜雄性不育发生的分子机理，指导新不育系的培育打下了基础。Bhalla（1998）把与花粉相关的基因Bcp1整合到质粒PBI101中，通过根瘤农杆菌介导转入花椰菜子叶中，获得了50%花粉不育的花椰菜不育新种质。
（2）花椰菜抗病虫种质资源创新 在花椰菜抗病基因的克隆和转移方面也有报道，张桂华等（2001）以花椰菜栽培品种“春秋”为试验材料，在携带CaMV Bari-1基因Ⅵ的根瘤农杆菌菌种GV3101的介导下，获得了经筛选转化的花椰菜转基因幼苗，为培育抗花椰菜花叶病毒型品种提供可能。
花椰菜转基因抗虫研究中最常用的外源基因有两种：内毒素（Bt）基因和豇豆胰蛋白酶抑制剂（CpTI）基因，这两种基因已经成功转入花椰菜中，为利用转基因技术创新花椰菜种质资源提供了宝贵经验。
华学军（1992）、蔡荣旗（2000）、徐淑平（2002）、周焕斌（2003）等都利用农杆菌介导将Bt基因转入花椰菜中，成功获得了转基因植株。
CpTI基因属于Bowman-birk型丝氨酸蛋白酶抑制剂，能抑制包括鳞翅目、鞘翅目、直翅目等多种害虫中肠中胰蛋白酶的活性，具有广谱抗虫性。吕玲玲（2004）通过根瘤农杆菌介导，将豇豆胰蛋白酶抑制剂（CpTI）基因整合到花椰菜植株的基因组中，对鳞翅目虫害青虫的生长发育有一定的抑制作用。徐淑平（2002）用根癌农杆菌介导的遗传转化法将Bt基因和豇豆胰蛋白酶抑制基因（CpTI）导入花椰菜，获得了转基因花椰菜植株。Ding（1998）等利用农杆菌介导，从当地甘薯中分离得到的抗虫基因TI转入花椰菜中，结果表明，转基因植株比对照植株抗虫效果明显。
（3）与花椰菜花球性状有关的突变基因的研究进展 Bowman（1993）等首先在拟南芥中发现了花球突变体cauliflower。随后Kempin SA（1995）等从拟南芥中分离得到两个与花的分生组织活性有关的CAULIFLOWER和APETALA1基因，研究表明：其功能为转录因子。同时对花椰菜栽培种中该基因的同源基因研究发现：花椰菜中其同源基因是无功能的。这暗示了花椰菜肉质花序形态的形成机理与该基因密切相关。Purugganan（2000）等研究了野生型和栽培型花椰菜中CAL基因的多态性，发现野生型和栽培型CAL基因存在差异，栽培型花椰菜中该基因的第五个外显子有一个等位基因位点发生了突变。Lee B.Smith（2000）以BoCAL和BoAP1两个隐性等位基因在特殊位点上的分离为切入点，研究了花椰菜花球的起源和进化过程，得到花球发育的遗传模式，认为：BoCAL-a等位基因与离散花序的形态之间存在很强的相关性。以上的结果都表明：CAL基因的突变抑制花分生组织发育，这是花椰菜花球形成的遗传基础。赵升等（2003）、曹文广（2003）、李小方（2000）通过把甘蓝BoCAL基因转入花椰菜中，转基因花椰菜不能形成花球，证实外源基因BoCAL能够部分补偿花椰菜BobCAL基因功能的丧失，部分恢复花椰菜的花球表型。因此可以通过控制BoCAL基因的突变程度和基因的表达水平，调节花球的发生时间和发育速度，从而为培育结球紧实度高的花椰菜新品种提供新的途径。
在生产实际中，花球采收后，其内源激素和营养成分的变化造成内在品质逐渐降低，严重的影响产品的商品性和食用的营养价值。花球的衰老首先出现在萼片的叶绿素丧失。乙烯的合成与叶绿素的丧失以及随后的黄化成因果关系。ACC氧化酶（ACO）是乙烯合成的一个限速酶，并且ACO基因的表达调控着乙烯的生成速率。从基因上对ACO基因的表达进行调控，可延缓乙烯的生成，这已经在许多作物上获得成功。陈银华（2005年）根据亲缘关系较近的几种作物ACC氧化酶氨基酸序列，设计一对简并引物，从花椰菜基因组中获得长1202bp的候选片段，并获得花椰菜抗衰老的新材料。