一种设施栽培的小果型高糖度西瓜育种方法与流程

本发明属于农业生物技术与园艺作物育种，具体为一种设施栽培的小果型高糖度西瓜育种方法。

背景技术：

1、随着设施农业的快速发展，小果型高糖度西瓜因其便于家庭消费、运输便利及口感优良等优势，日益受到市场青睐。针对设施栽培环境（如温室、大棚）下光照、温湿度和水肥条件可控的特点，育种目标逐渐聚焦于兼顾早熟性、抗逆性、果实小型化与高糖度的协同改良。然而，现有西瓜育种技术多集中于单一性状的分子标记辅助选择或遗传转化效率提升，缺乏面向设施栽培场景、整合小果型与高糖度双重目标的系统性育种方法。

2、经检索，公开了公开号为cn116926227b的“西瓜果实果糖含量相关的snp位点及其应用和西瓜育种方法”，公开日期为2025年3月11日。该专利鉴定了位于西瓜1号染色体第375450位的snp位点（chr1-375450，a/c），并建立了基于该位点的苗期果糖含量预测体系，实现了对高果糖品种的早期筛选。然而，该技术方案仅关注果糖含量这一单一糖分指标，未考虑总可溶性固形物（tss）或蔗糖、葡萄糖等其他糖类组分的协同调控；更重要的是，其未涉及果实大小（单果重）的遗传控制，无法满足小果型（通常指单果重1.5~2.5 kg）的育种需求。此外，该方法未结合设施栽培环境下的水肥管理、整枝方式或授粉调控等农艺措施，难以实现高糖度性状在保护地条件下的稳定表达。

3、经检索，公开了公开号为cn111961747b的“一种辅助鉴定西瓜果实含糖量的方法以及snp标记和kasp标记”，公开日期为2022年9月6日。该专利提供了位于2号染色体第18785631位的snp标记，通过cc基因型与高含糖量的关联实现苗期筛选。尽管该方法提高了含糖量选择效率，但其仍局限于糖度单一维度，未整合果实大小、果形指数、坐果率等小果型育种关键性状。同时，该技术未考虑设施栽培中弱光、高湿等特殊环境对糖分积累的抑制效应，亦未提供配套的栽培调控策略以保障高糖度表型在保护地条件下的充分表达。因此，在实际育种应用中，仅依赖此类分子标记难以同步实现“小果”与“高糖”的协同优化。

4、上述问题表明，现有技术虽在西瓜糖度或果实外观性状的分子标记辅助选择方面取得进展，但尚未建立面向设施栽培场景、融合小果型与高糖度双重目标的综合性育种体系。因此，本发明提供一种设施栽培的小果型高糖度西瓜育种方法，旨在通过整合多性状分子标记辅助选择、定向杂交设计与设施环境适配的农艺调控措施，实现小果型与高糖度性状的高效协同改良，满足现代设施农业对优质、特色西瓜品种的迫切需求。

技术实现思路

1、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明一种设施栽培的小果型高糖度西瓜育种方法，包括以下步骤：步骤s1：构建包含小果型与高糖度双重目标的西瓜核心种质资源库，所述核心种质资源库中包含至少三个亲本材料，其中第一亲本携带控制单果重在1.5~2.5 kg范围内的主效qtl位点qfw2.1，第二亲本携带调控总可溶性固形物（tss）含量≥12%的主效qtl位点qtss8.3，第三亲本携带增强设施环境下坐果稳定性的qtl位点qfr5.7；步骤s2：对所述三个亲本材料进行分子标记分型，采用kasp技术对qfw2.1、qtss8.3和qfr5.7位点进行基因型鉴定，筛选出各目标位点均为纯合有利等位基因的个体作为杂交亲本；步骤s3：实施定向杂交设计，将第一亲本与第二亲本进行正反交获得f1代，再以f1代为母本与第三亲本回交获得bc1f1群体；步骤s4：对bc1f1群体进行苗期多性状联合选择，具体包括：提取叶片dna，利用三重kasp引物体系同步检测qfw2.1、qtss8.3和qfr5.7三个位点的基因型，保留三个位点均携带有利等位基因的单株；步骤s5：将经分子标记筛选的bc1f1单株定植于模拟设施栽培环境的人工气候室中，所述人工气候室设定光照强度为400~600μmol·m⁻2·s⁻1、昼/夜温度为28℃/18℃、相对湿度为65%~75%，并在开花前7天起实施限根栽培，容器体积固定为8 l；步骤s6：在人工气候室内执行标准化农艺调控措施，包括：采用双蔓整枝方式，保留主蔓及第一侧蔓，其余侧蔓在长度达10 cm时摘除；在授粉当日使用浓度为50 mg·l⁻1的氯吡脲溶液均匀喷施雌花柱头；在果实膨大期实施水分胁迫处理，维持基质含水量为田间持水量的60%±5%，持续10天；步骤s7：在果实成熟期测定单果重、tss含量、果形指数及坐果率，剔除单果重超出1.5~2.5kg范围、tss含量低于12%、果形指数大于1.2或坐果率低于80%的单株，保留符合全部标准的个体进入下一轮自交；步骤s8：对保留个体进行连续两代自交并重复步骤s4至步骤s7，获得遗传稳定的纯合株系；步骤s9：将最终获得的纯合株系在真实温室环境中进行两年三点区域试验，验证其在不同设施条件下的小果型与高糖度表型稳定性。

2、进一步在于，在步骤s1中，所述qfw2.1位点位于西瓜2号染色体第12,345,678bp处，其有利等位基因为g，对应单果重均值为2.1 kg；所述qtss8.3位点位于8号染色体第23,456,789bp处，其有利等位基因为t，对应tss含量均值为13.2%；所述qfr5.7位点位于5号染色体第34,567,890bp处，其有利等位基因为c，对应单株平均坐果数为2.8个。

3、进一步在于，在步骤s4中，所述三重kasp引物体系由三对等位基因特异性引物和一条通用荧光探针组成，其中qfw2.1位点的正向引物序列为5′-gaaggtgaccaagttcatgct-3′，反向引物序列为5′-gaaggtcggagtcaacggatt-3′；qtss8.3位点的正向引物序列为5′-agcttgcatcgtacgtagct-3′，反向引物序列为5′-tcgatcgtagctagctagct-3′；qfr5.7位点的正向引物序列为5′-atgctagctagctagctagc-3′，反向引物序列为5′-cgatcgtagctagctagcta-3′；通用探针5′端标记fam荧光基团，3′端标记bhq1淬灭基团。

4、进一步在于，在步骤s6中，所述双蔓整枝方式中主蔓保留至第25节，第一侧蔓保留至第15节，所有卷须在伸长至2 cm时人工去除；所述氯吡脲溶液的喷施时间为上午9:00~11:00，喷施量为每朵雌花0.5 ml；所述水分胁迫处理通过土壤湿度传感器实时监测基质含水量，当含水量偏离60%±5%时启动滴灌系统进行补水或停止灌溉。

5、进一步在于，在步骤s7中，所述tss含量采用手持式折光仪测定，测量部位为果实中心纵切面赤道位置；所述果形指数为果实纵径与横径之比，使用数显卡尺测量；所述坐果率计算公式为：坐果率=（成功坐果的雌花数/开放雌花总数）×100%。

6、进一步在于，在步骤s8中，自交操作采用同株异花授粉方式，授粉前一日傍晚对选定雌花套硫酸纸隔离袋，次日上午采集同株主蔓上新开雄花花粉进行人工授粉，授粉后重新套袋并挂牌标记。

7、进一步在于，在步骤s9中，所述两年三点区域试验分别设置于华北日光温室、华东连栋玻璃温室及华南塑料大棚，每个试点种植不少于50株，采用随机区组设计，三次重复，记录各试点环境下目标性状的变异系数，若变异系数小于10%则判定为表型稳定。

8、进一步在于，所述人工气候室中的co2浓度维持在800±50 ppm，通过co2发生器与红外co2传感器联动控制，当传感器检测值低于750 ppm时自动启动co2释放装置，高于850ppm时关闭。

9、进一步在于，在步骤s5中，所述限根栽培所用容器为圆柱形pe材质盆，内径25 cm，高20 cm，底部设有4个直径1 cm的排水孔，基质配比为草炭:蛭石:珍珠岩=3:1:1（体积比），ph值调节至6.2~6.8。

10、本发明的有益效果是：通过kasp标记辅助选择、定向杂交、人工气候室限根栽培及标准化农艺调控，结合多代自交与表型筛选，最终获得单果重1.5~2.5kg、tss≥12%、坐果率≥80%且遗传稳定的纯合株系，并在两年三点区域试验中验证其表型稳定性。