關于番茄育種現狀與發展前景技術報告生物科技學院10高種（1）班朱珍珍番茄育種番茄（LycopersiconesculentumMill）原產南美洲的熱帶密林。番茄在我國栽培歷史較短,20世紀50年代初迅速發展起來，但已經發展成為主要的蔬菜之一。番茄除可鮮食和烹飪多種菜肴外，還可制成醬、汁、沙司等強化維生素C的罐頭及脯、干等加工品，用途廣泛。由于番茄適應性強、產量高、品質好和用途廣泛，因此需要量逐年上升，無論國內、國外栽培面積都在不斷擴大，栽培方式也日益多樣化。目前美國、俄羅斯、意大利和中國為主要生產國，在歐美、中國和日本有大面積的溫室、塑料大棚及其他保護設施栽培。一、種質資源由于番茄是一種嚴格的自花授粉植物，經過長期的馴化和選育，番茄的遺傳背景逐漸變窄，因此，通過廣泛的資源收集來豐富番茄的種質資源對番茄育種極其重要。國外早在1778年就開始了番茄的種質資源收集工作，近十多年來，IBPGR又先后多次對番茄的種質資源進行了大規模的收集.據IBPGR1987年報道，全世界共收集到番茄種質材料32000，到1990年則已經超過了40000份，這些材料主要收藏在11個研究單位。其中收藏量超過6000份的單位有亞洲蔬菜研究發展中(AVDCR)和美國國家種子(USDA).美國加州大學Rick所領導的研究機構番茄遺傳貯藏(TGSC)也收集了3000多份番茄材料。我國自80年代以來，也先后組織了兩次大規模的種質資源收集工作，兩次共收集到各種番茄1912份。這些材料的收集與保存工作對于番茄出了突出貢獻。（一）豐產性育種畝產量=單位面積株數×單株結果數×單果重提高光能利用為中心的“生理育種”高光效、低呼吸、低補償點等。主要技術番茄是世界上重要的蔬菜作物之一，分為加工型番茄和鮮食型番茄，在各國的蔬菜栽培中均占有相當的比例。從發展趨勢看，人們對番茄的需求量正在加大，據聯合國糧農組織統計，1997年全世界番茄栽培為309.4ha，總產量達8487.3萬ｔ。市場對其番茄果實大小、形狀、顏色、品質、風味、耐儲運性、上市時間等不斷提出新的要求，而作為生產者還要考慮品種的抗病性、豐產性、熟性以及經濟效益。以上這些毫無疑問都應成為番茄育種者的育種目標。綜合國內外有關專家的觀點及個人的理解，僅從傳統育種技術和利用基因工程技術兩個方面論述番茄育種研究進展。所謂傳統育種技術就是指利用種群內基因重組原理通過篩選的辦法來達到選育新品種的目的；而利用基因工程技術進行番茄品種特性改良，主要指種群間的轉基因技術，從而獲得抗病毒、抗蟲、抗除草劑、抗凍、延長儲藏期、改善風味、改變果色和育性等基因，這些都是通過常規育種技術難以達到的。1番茄適應性育種適應性包含的內容和范圍很廣，就目前而言，主要指番茄的耐弱光及抗寒性篩選研究。1.1耐弱光及短日照育種這是溫室番茄適應性育種的一個重要方面，主要通過比較座果及花穗分化情況來篩選材料。1.2株型育種株型育種除了耐弱光溫室栽培目的以外就是省工品種的選育。如早在20世紀50年代，英國人就發現了具有隱性基因Ts的突變中其側枝的生長是受ＩＳ基因控制的，當番茄植株含有ＩＳ基因時就只長一個莖，這不僅能減少整枝打杈的勞力，而且有利于機械化栽培。1.3抗寒育種番茄抗寒篩選因加工番茄與鮮食番茄栽培條件和方式的不同而不同。加工番茄主要指能在早春直播抗低溫，即較強的低溫發芽與苗期抗寒能力。而鮮食番茄抗寒篩選方面，因為是溫室栽培，除了要求幼苗有一定抗寒能力外，要求成株期在低溫下有較好的座果能力。研究證明，在低溫條件下，花粉質量和座果率在不同品種間有較大差異，通過比較這種差異可對成株抗寒性進行選擇。單性結實番茄材料在低溫下具有較強座果能力。國內外一些育種單位都在積極利用單性結實基因培育耐寒品種。1.4抗霜凍育種受凍組織死亡往往是在霜凍條件下受凍部位體液產生冰晶，冰晶不斷增大，撕裂了液泡膜，擠壓刺傷其他細胞器及其膜系統和細胞膜，最終導致細胞死亡。Hightower利用農稈菌將比目魚體內抗凍蛋白（ＡＦＰ）基因轉入番茄，發現轉基因番茄不但穩定轉錄AFP的mRNA，還產生一種新的蛋白質。這種轉基因番茄的組織提取液能有效地阻止冰晶的增長。轉基因植株經溫室鑒定，抗病力明顯提高。1.5耐熱育種番茄抗逆育種的一個重要內容是鑒定番茄耐熱性，最可靠的方法是調查在高溫條件下的座果情況，但費時費力。雙列雜交分析初步表明，番茄座果的耐熱表現為加性遺傳。另外，番茄抗熱分子生物方面的研究日益深入，已經成功地對若干個番茄熱反應調控子（HSF）的基因進行了克隆和遺傳定位，將來利用基因工程創造耐熱材料的前景無疑非常廣闊。1.6耐鹽育種番茄在不同發育時期，具有不同的耐鹽機制，其中對鹽害最敏感的時期是種子萌發和幼苗生長期。目前國外已經篩選出一些在種子萌發期、營養生長期和開花期耐鹽的番茄材料。1.7抗蟲害育種主要指基因工程技術的應用。目前發現應用于提高植物抗蟲性的基因主要有兩類，一類簡稱Ｂｔ基因，另一類簡稱Pi基因，但由于其表達能力不夠強，應用暫時受到限制。1.8抗除草劑育種實驗證明轉基因植株可以將有毒的除草劑轉化為非毒性的乙酰化形式，使轉基因植株能有效地抗除草劑。2番茄品質育種番茄品質主要包括果實的商品品質、風味品質以及營養品質3個方面。2.1商品品質果實的商品品質體現在果實的形狀、大小、顏色、硬度以及耐儲性等方面。果實的形狀、大小、顏色由于消費習慣和消費方式不同，世界各國間的要求也不盡相同。另外，據報道通過轉基因育種，使果實中類胡蘿卜素的生物合成被抑制97%以上，番茄紅素的合成量也很低，僅為正常植株的2%。轉基因的植株的花冠為淡黃色，果實為黃色。加工番茄要求著色均一致。2.2果實硬度番茄從采收到銷售需經過很多環節，這就要求番茄具有較強的耐擠壓和抗損傷能力。因此，果實的硬度顯得至關重要。目前一般是通過比較果實果肉厚度，種子腔大小，再結合手感握測來篩選果實硬度高的品種。2.3耐貯運性由于番茄品種間果實貯存期的長短差異較小，通過系選很難達到理想效果，因此人們把研究重點轉移到兩個成熟突變基因上，即成熟抑制基因rin（ripinginhibitor）和不成熟基因nor（nonripening）。其原理，一是通過抑制多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）的活性來抑制細胞壁果膠的降解，使果實抗軟化。另一種是通過抑制乙烯的生成，提高果實耐受"成熟過度"的能力。目前，特別是成熟抑制基因已經開始被應用到育種實踐中。2.4營養品質和風味品質果實的營養品質主要取決于果實中礦物鹽和維生素的含量，尤其是VC、VA的含量，提高這些營養成分的含量也是番茄育種中不可忽視的方面。影響果實風味品質的因素很多，目前尚無法根據一定指標進行改良。過去，育種家希望通過傳統方法提高果實的含糖量，從而改良品質，但是由于碳代謝的復雜性和缺少基因型的多樣性使育種方法難以突破。目前有關學者正致力于提高工程植株Monellin基因表達的研究。3抗病育種番茄栽培范圍廣，危害番茄的病害種類多。通過傳統的病害抗原的篩選和新的生理小種及株系研究是目前最行之有效的方法之一。據美國加州大學CharlesRick（1995）調查，幾乎所有的番茄病害都可以在近緣野生種中找到相應的抗源，近半數的抗病基因已經通過雜交轉入到普通番茄中。番茄葉霉病病菌分化最快，已知的和已經被利用的抗病基因數也最多。20世紀90年代以來又陸續發現了一些抗早疫病的資源材料，并發現早疫病抗病基因表現為加性或是上位效應。最近在中國臺灣省篩選出了抗晚疫材料，具有較大的潛在利用價值。為更有效的提高品種的抗病性，育種上將至少兩個未被侵染的抗病基因轉育到一個品種中。基因工程技術對抗病毒育種的效果將更顯著。在國內外，對ＴＭＶ、ＣＭＶ、ＴＳＷＶ都有相關的轉基因研究，并且獲得了對其抗性水平達到中抗到高抗的轉基因番茄植株。4雄性不育性育種對于自花授粉作物，利用雄性不育系配制雜交種子是最為有效的方法。但自然發現不育系和恢復系的選育和轉育都十分困難，且周期長，效率低。通過基因技術使ＲＮＡ降解，導致花粉敗育，從而培育出雄性不育的工程植株，可為番茄的雜交制種提供方便。5單倍體育種花藥（粉）為外植體組織培養可以獲得單倍體，而即使是雜合體起源的單倍體加倍后也可立即純化，從而大大縮短育種周期。隨著花藥（粉）培養技術的改進，單倍體利用有可能成為未來蔬菜雜種優勢利用中自交系培育的有效手段。6體細胞雜交育種利用原生質融合進行體細胞雜交，可以突破物種間有性雜交的障礙，使不同物種的基因組合在一起，創造新的育種材料和類型。總之，傳統育種技術還將在相當長的時期作為育種的主流技術存在下去，而隨著番茄基因工程的發展，將創造出更多新的基因型，基因工程技術在番茄新品種選育中具有廣闊應用前景，以其補充傳統育種方法的不足。發展前景中國成世界第三大番茄醬生產出口國，中國番茄加工總裝備能力和產量９０％都在新疆，處理能力達到５.５萬噸，中國成為繼美國、意大利之后世界第三醬生產及出口大國。據新疆維吾爾自治區對2004年１至１０月，新疆生產建設兵團加工番茄２０多個國家出口６.１４萬噸，已占歐洲市場份額的７０％份，新疆番茄醬出口就達到１.１７億美元，比去年同期增加３１００美元。新疆溫差大，日照長，降件為大規模種植番茄和成色好，營養豐富，“紅色產業”之一。國內的番茄育種水平與國外相比仍存在一定的差距，我國番茄平均單產仍然低于世界平均5-10年間我國番茄育種應重點加強以下方面的研究：1、進一步收集和鑒定各種番病、抗逆的資源材料。到目前為止，我國番茄種質資源鑒定、開發研究仍然十分薄弱，如果不改變這種狀態很難達到世界先進水平。2、重點培育具有多抗性品種和耐不同逆境條件。露地品種應抗2—3種以上主要病害，保護地品種應抗3—4種以上主要病害。要培育適合于冬春保護低溫弱光的品種、適合于越夏栽培耐