番茄育种3

• 据统计至少已有35个科120多种植物转基因获得 成功，其中包括番茄、辣椒、茄子、马铃薯等一 批重要的蔬菜作物。 1、 番茄抗虫基因工程
1.1 Bt毒蛋白基因 在蔬菜抗虫育种中，苏云金杆菌晶体毒蛋白(Bt)基因 应用最为广泛。 目前已经有近180个经过改造的Bt基因被克隆和测序， 经过改造的Bt基因，其抗虫效果比改造前的提高100多倍。
四、番茄杂种优势利用
1、杂种优势的一般表现 优良杂交组合产量一般比对照增产20%，比亲本增加20-40%，早熟产量 增加尤为显著。有些国家一代杂种的栽培面积已达90%以上，我国近年发 展较快，已先后选配了一批强优势优良组合。 2、番茄杂种种子生产效率与成本问题 人工去雄杂交每日可杂交100-150朵花，可得60-100g种子。 3、番茄雄性不育系的研究与利用 1）番茄雄性不育株（系）的获得 自然界：自然突变0.02% 人工诱变 ： 转基因：
番茄有性杂交育种程序
三、远缘杂交
用栽培番茄与野生番茄进行远缘杂交， 是解决以提高品质及改进抗病性与抗逆性 为主要内容的番茄育种的主要途径。几十 年来，各国在这方面进行了大量的研究， 并取得了不少成绩。 番茄属内的种间杂交一般结实性较好， 但不同的野生种与栽培种杂交仍存在不同 程度的亲和性，其亲和性从强多弱的顺序 是：醋栗番茄>多毛>多腺>番茄秘鲁番茄
2）番茄雄性不育株（系）的表现类型 功能不育、部位不育、雄性退化败育不育、 花粉不育 3）番茄雄性不育的遗传 至今已报道39个雄性不育基因（ms）来源， 均属于细胞核基因控制的“核不育类型”。其中 至少3个功能不育（ps）和6个控制无雄蕊的基因 sl和sts。 4）利用雄性不育系制种技术 a无性繁殖番茄雄性不育系 b利用标志性状
2番茄抗病基因工程 2.1番茄抗病毒基因工程 在抗病基因工程中，抗病毒基因工程进展最快， 取得的成果最多，尤其是通过导入病毒外壳蛋白 基因(cp)获得的抗病毒蛋白基因植株方面，获得 了很多转基因蔬菜作物 。 将病毒基因反义RNA，卫星RNA病毒复制酶基因 和来源于植物的抗病毒基因导入植物都取得了一 定的进展。
1.2 淀粉酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因BAAI。将BAAI导入豌豆中，抗豆象 的能力增强了。Williamson等将野生番茄品种的抗线虫基 因Mi转入普通番茄中，转化的植株能抗根结线虫。 1.3 凝集素 近年来比较关注的一种凝集素是(GNA)；它能抵抗 蚜虫的侵害。通过基因工程的方法在番茄中已经成功的表 达。 吴昌银等通过根癌农杆菌，采用叶盘法将GNA基因导 入番茄，获得了含GNA基因的43株转化植株。抗蚜虫试验 证明，转基因番茄具有一定的抗蚜虫能力，同时证明了所 导入的外源基因在后代中稳定遗传。
4 番茄抗逆境基因工程 世界性的寒冷、高温、干旱、水涝、盐渍、土 壤、水质和空气污染以及农药、除草剂的残留等， 构成了植物的生存逆境，它们对农业生产破坏性 极大。解决这些问题的途径，除了改善生产条件 和控制环境污染以外，改变植物使之适应环境即 进行抗逆育种是一条经济有效的途径。
4.1 抗干旱和盐碱 干旱和盐碱对植物生长影响的共同特点是渗透胁迫。 植物抗渗透胁迫的基因工程在于调节渗透压分子及其基因 相关的研究上。Singh首次从耐盐烟草细胞中分离出酸性 蛋白质，后来，在番茄、马铃薯、小麦、大豆、胡萝卜、 棉花和水稻中都发现了与烟草蛋白有交叉反应的蛋白。 4.2 抗寒 Hightower等利用农杆菌将比目鱼体内的抗冻蛋白基因 转入番茄，发现转基因番茄不但稳定转录AFP的mRNA，还 产生一种新的蛋白质。这种转基因番茄的组织提取液在冰 冻条件下能有效阻止冰晶的增长。转基因植株经温室鉴定， 抗冻能力明显提高。
不同类型品种选择上的侧重点有所不同
• 早熟品种应特别注意选择下列性状：花序着生节位低，花 序间隔叶数少，耐寒性较强，早春定植后，还苗和生长较 快，在低温下自然座果率高、畸形果少、成熟时果实转色 快、果实风味好，植株不易早衰。 • 无限生长类型的中、晚熟品种，则应特别注意选择下列优 良性状，耐寒，抗病性强，植株持续结果力强和各花序都 能良好座果，无隔花序结果现象，果实大，风味浓，后期 果实也不空心。 • 对于加工品种应着重选择的优良性状是：果肉胎座和种子 周围胶状物均为红色，番茄红素和可溶性固形物含量高， 并具有果肉厚、种子少、果皮厚而具韧性、不裂果、耐贮 运等性状。
基因工程在番茄育种上的应用
• 基因工程：指用人工方法把不同生物的遗 传物质分离出来，在体外进行切割、拼接， 然后按照人们的意愿重新组合成重组体， 再把重组体放回到宿主细胞内进行大量复 制，并使遗传信息在新宿主细胞或个体中 高效表达，最终获得基因产物。这种人工 创造新生物并给与生物新功能的过程称为 基因工程，或称为分子水平上的遗传工程。
现在，番茄的基因转化研究已由单一性状向多性状转 化，并且向生产医药保健品的方向发展。我国国家基因工 程中心已获得高抗TMV、CMV、马铃薯X病毒和抗早疫病、 晚疫病两种真菌病害的番茄。随着植物基因工程的发展， 植物体可望用于生产异源蛋白，如疫苗、酶、激素等，用 这种方法可省去昂贵复杂的细胞培养和发酵等常规生产步 骤，且由植物生产的抗原作为食物时引起的人体免疫应答 比注射疫苗产生的反应要强。分子标记技术的发展促进了 多种生物物种基因的定位与克隆工作，为有目的地寻找和 发掘番茄内外源基因工作奠定了基础。随着转基因技术的 深入发展和转基因植物的安全性进一步得到保障，番茄基 因转化必将更好的弥补传统育种方法的不足，促进蔬菜新 品种改良的进步和发展。
4、授粉 已去雄的花朵经2天左右，当花冠充分开放， 色泽鲜艳，柱头上分泌有粘液时，是授粉的适宜 时期。如为省工，也可在去雄的同时在蕾期授粉。 5、除袋及采果 授粉后5-6天，当花瓣凋谢柱头萎焉时，即可 去除隔离纸袋，当杂交果实成熟时，连同纸牌一 并采下，观察记录，按杂交组合分别采种。 注：除掉纸袋不要触动幼果。
• 基因工程又称作DNA体外重组技术。这种 DNA分子的新组合克服了固有的生物种间的 限制，扩大和带来了定向创造新生物的可 能。这是基因工程的最大的特点。此外， 基因工程还已经深入到细胞水平、亚细胞 水平，特别是基因水平来改造生物的本性， 同时大大的扩大了育种的范围，打破了物 种之间杂交的障碍，加快了育种的进程。
2.2 番茄抗真菌和细菌基因工程 番茄的真菌病害种类较多，且影响面积大、农 药防效差、产量损失重，因此培育抗真菌病害的 品种显得尤为重要。抗真菌的植物基因工程目前 正处于基因分离与鉴定阶段，已鉴定出几丁质酶 基因、β -萄聚糖酶基因等。Logemann等从烟草中Байду номын сангаас分离出I级几丁质酶(1.5%-4.0%可溶性蛋白)和Ⅱ 级β -l，3萄聚糖酶(0.l%-2.0%可溶性蛋白)，将 其在转基因番茄中同时表达，显著提高了植物对 尖镰孢菌的抗性。
8、番茄转基因育种存在的问题及展望 基因工程在蔬菜遗传育种、品种改良上的应用 前景十分诱人，但从总体上看，转化成功的作物 种类尚少，而且由于存在基因沉默(Gene silencing)现象，转基因的表达水平不高，尤其 在F1和F2植株上表达不高甚至差异很大。 基因沉默主要是转化基因的多拷贝、甲基化和 重组。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。 因此目前转基因工程的主要任务是寻找阻止 基因沉默的有效途径和发展可诱导的启动子，开 发更多有重要应用价值的目的基因，建立高效的 再生和转化系，完善多种转化技术等，以达到蔬 菜生理抗病虫的目的。
3 番茄抗除草剂基因工程 在现代农业中，除草剂在控制杂草的生长繁殖 方面起着重要的作用，已经用于农业生产的除草 剂至少有180种，通过使用除草剂，大大提高了劳 动效率。利用基因工程技术培育抗除草剂植物主 要有两种策略： ①修饰除草剂作用的靶蛋白促使其过量表达或 者对除草剂不敏感，以便植物吸收除草剂后能正 常生长发育，这类基因有抗草甘膦、磺酰尿类、 均三氮苯类的阿特拉津除草剂基因。 ②导入解毒蛋白基因，降解除草剂分子，这 类基因有乙酰CoA 转移酶基因 (bar)、2，4-D单 氧化酶基因(TfdA)和腈水解酶基因 (bxn)等。 3.1 修饰除草剂的靶蛋白 3.2 解毒蛋白
6 改变番茄成分来提高番茄品质的基因工程 对于不同蔬菜作物品质的要求是不一样的，归 纳起来主要是蛋白质成分、淀粉和糖类含量、脂 肪酸组分、维生素水平和果实成熟期等。目前， 番茄品质研究已经取得了较大的进展，研究者等 将ACC合成酶反向插入表达载体并转化番茄，转基 因番茄果实内乙烯合成降低99.5%。果实在自然条 件下不能成熟、无香味、不变红、不变软、在外 源乙烯的处理下，番茄果实能成熟。
5 番茄雄性不育基因工程 雄性不育系的获得最初主要是利用自然变 异和人工选育。随着花粉发育分子生物学 研究的深入和基因工程技术的发展，人们 开始利用基因工程的手段来创制植物的雄 性不育系。其基本策略是通过导入外源基 因，在特殊启动子的调控下，干扰、抑制 花粉的正常发育或表达毒性基因破坏花粉 发育，来获得雄性不育系。
7 终结种子基因工程 终结者技术(Terminator technology)是在有限 的时期内终止种子的生育能力或者可育性的技术， 其中相关的基因被称为终结基因。这项技术是专 门针对一些已知的并可用来终结控制植物在第1代 或者以后几代中特定性状表达的基因。 终结者技术原理在于应用合适的致死基因导致 第2代种子不育。 这一技术依然处在试验性阶段，最可能出现在 棉花、番茄、马铃薯和大豆等植物的转基因种子 或者杂交种子中。
二、有性杂交育种
1、杂交亲本植株花序和花朵的选择 杂交亲本植株花序以第二或第三花序为最好。在每花序 中应选择近基部的发育正常的3-4朵花做杂用，每花序以获 得2-3个杂交果实为宜，小果品种留果可适当多些。 2、去雄 掌握好去雄时期，适宜期为花粉尚未成熟前，花冠露出 萼片，但未开裂。 去雄后立即套袋隔离，挂牌记录。 3、花粉采集及贮藏 经2-3天后，采摘当天开的花朵，室内取花药，晾干， 花粉散出。 花粉寿命长，在干燥、冷冻、黑暗条件下贮藏。
不同育种目标可行的育种方法
丰产性 抗病性 抗性 早熟 改进品质 耐贮运 机械化、保护地 杂种优势利用 杂种优势利用、常规杂交结合回交 杂种优势利用、常规杂交结合回交 常规或杂种一代 常规杂交常规品种 杂种一代 杂种一代
番茄基因工程育种
抗病毒育种 抗细菌病害育种 保鲜 提高营养品质 转基因工程疫苗 抗逆基因工程 生物反应器 利用基因工程技术培育的番茄，单果重100-150g在25 摄氏度条件下可贮存40-50天，比普通番茄多贮藏20-30天， 单季亩产达7000kg以上。 1997年，华番1号，已在21省市大面积推广。
番 茄 育 种
姜东燕
第五节 主要育种途径与选择技术
1、引种及选择育种 2、有性杂交育种 3、优势育种
一、引种及选种
引种应在气候相似的地区进行，注意
生态条件的相似性。 选种时一般只进行1-2次选择就可取得 较好的效果。通常采用单株选择法，在对 品种的纯化时，为了获得大量的生产用种 才采用混合选择法。
2．选种
番茄虽为自花授粉植物，但仍有2%-4%的天然杂
交率。
原种田应与其它品种隔离100～300米，生产用
种田应隔离50米。
选种时，应将株选和果选结合进行。
• 苗期时，根据叶形、叶色、始花节位进行 选苗。 • 生长期间，选择生长健壮，无病虫害，花 序间隔叶片数符合标准的植株。 • 采收前（果实成熟）：检查果实大小、果 形、果色、植株生长类型等是否符合原品 种的特征特性，选择座果率高、果实大小 整齐一致的健壮植株作种株，并拨除病杂 、劣株。
第六节 种子生产
一、常规品种采种技术 1．采种地的栽培管理 由于番茄采种多为春季露地栽培，采种番茄的栽培 与商品番茄的栽培大致相同。 为了提高种子产量，1）要适当推迟播种期、定植期， 一般比商品番茄栽种的时间推延5~7天；2）在果实生长
期，用1. 5%过磷酸钙或0.3%磷酸二氢钾溶液进行叶面
追肥，促进果实和种子发育。
株选和果选法
• A、株选标准：植物类型，开展度，叶形和叶色等 具本品种固有的性状。抗病性强、生长势强，而 且结果较多。 • B、果选标准：果实形状，大小、色泽等具本品种 的典型性状，不裂果或裂果很轻，不空心，果肉 厚、果脐小，果实大小整齐一致、果形和果色符 合其品种特征特性的健壮植株作种株，并拔除病、 杂、劣株。