一种番茄快繁加代方法

1.本发明涉及番茄加代育种技术领域，特别是涉及一种番茄快繁加代方法。


背景技术：

2.番茄是三大世界性贸易蔬菜之一，在全球蔬菜贸易中占有重要地位。随着世界科技技术的不断发展，世界番茄的生产水平在不断的提高，但各大洲的单产水平相差很大。除生产技术差异外，优质番茄种子培育是保证番茄产量和品质的技术关键。目前常见的番茄育种手段有两种，一是传统杂交自交育种，通过反复杂交自交获取稳定的性状，培育优质番茄品种；二是转基因育种，通过转基因的手段实现基因层面的改良进而稳定优良性状的番茄品种。由于受到地域气候条件的限制，传统大田番茄育种一年仅能加代1-2代，培育一个优质番茄品种往往需要几年甚至十几年的时间。转基因具有育种周期相对较短的优势，通常情况下1-2次的栽培就能获得目标品种。然而，考虑到食品安全问题，对于番茄这种世界范围广泛种植且消费量巨大的大众蔬菜，一般还是主要采取周期长、效率相对较低的传统杂交育种方式。番茄是一种典型的日中性作物，对于光周期不敏感，以光周期调控为主要手段的温室育种方法难以应用到番茄育种，导致现有大田或温室常规育种方式已难以满足现代设施园艺产业发展对优质番茄种子的巨大需求。因此，亟需一种快速、安全、环境友好型的育种方法改变目前番茄育种产业所面对的难题。


技术实现要素：

3.基于上述内容，本发明提供一种番茄快繁加代方法，大幅缩短优质番茄种植的繁育周期，提升番茄育种效率和成功率，具有快速、安全、环境友好的特点。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种番茄快速加代育种的方法，包括以下步骤：步骤1，将萌发的番茄种子播种在栽培基质中，待番茄种子破土后，在红光、蓝光和绿光的混合光源，以及浇灌100％氮素营养液条件下进行栽培；
6.步骤2，在番茄苗期进行环境调控，具体为：在红光和绿光的混合光源，以及浇灌50％氮素营养液条件下进行栽培；
7.步骤3，在番茄开花期进行环境调控，具体为：在红光和绿光的混合光源，以及浇灌100％氮素营养液条件下进行栽培；
8.步骤4，在结果期进行环境调控，具体为：在红光、蓝光和绿光混合光源，以及浇灌100％氮素营养液条件下进行栽培；
9.步骤5，在番茄果实转色后进行采收。
10.番茄苗期是指番茄从第一片真叶出现至第一花序现花蕾之间的时期；
11.番茄开花期是指番茄从第一花序现花蕾到第一花序坐果之间的时期；
12.番茄结果期是指番茄从第一花序坐果到果实采收完的时期。
13.进一步地，步骤1中，所述萌发的番茄种子通过将番茄种子依次进行浸种、催芽处
理制备得到。
14.所述浸种具体为：选取完整饱满的番茄种子，用水清洗2-3次，在20-25℃条件下用水浸泡种子12-18h；
15.所述催芽具体为：将浸泡过的番茄种子均匀的摊放在平铺有湿纱布的催芽盘中，添加去离子水没过番茄种子10-15mm，封育后在20-25℃、黑暗环境中培养36-48h。
16.进一步地，步骤1中，所述红光、蓝光和绿光的光照强度比例为1:1:1；所述栽培的条件为：总光照强度100-150μmol m-2
s-1
，光周期16-20h，昼/夜温度25-27℃/23-25℃，空气湿度60-70％，每隔2-4天采用100％氮素营养液浇灌一次，每次浇灌量为200ml/株。
17.在番茄幼苗出土后，如果采用单纯的红光、蓝光或绿光会导致番茄植株徒长、叶片变薄、生长发育缓慢；如果采用红光和绿光光照强度比例为1:1的混合光源会导致番茄苗期徒长、叶面降低；如果采用红光和蓝光光照强度比例为1:1的混合光源会使番茄节间变短，后期叶片相互遮挡，不利于充分利用光能与光合产物积累；如果采用蓝光和绿光光照强度比为1:1的混合光源，番茄植株叶片变薄，不利于叶片光能截获和干物质积累，影响后期生长发育。
18.光周期、光照强度高于上述限定参数一方面会导致番茄因接受过量光能而出现叶片卷曲、出现生长发育受抑制，另一方面会造成光能浪费、电能消耗增加；低于上述限定的参数会导致番茄因光照不足造成植株生长缓慢、抗性变弱，不利于后期光环境与营养调控处理。因此本发明优选的限定总光照强度100-150μmol m-2
s-1
，光周期16-20h，更优选的，限定总光照强度150μmol m-2
s-1
，光周期18h。
19.进一步地，步骤2中，所述红光和绿光的光照强度比例为1:0.5-1；所述栽培的条件为：光周期16-18h，总光照强度150-250μmol m-2
s-1
；昼夜温度25-27℃/20-22℃，空气湿度60-75％，每隔6-8天浇灌一次50％氮素营养液，每次浇灌量为200ml/株，其余时间不浇灌。
20.在苗期，如果单纯采用红光作为光源会导致番茄徒长、光合能力降低、开花时间推迟；如果单纯采用绿光作为光源会导致番茄植株因光合有效光不足而变得瘦弱、开花推迟。在番茄苗期采用红光和绿光的光照强度比例为1:0.5-1是为了构建刺激番茄幼苗开花的特定光环境，刺激番茄提早开花。
21.上述光环境、温度等参数过高会导致番茄植株出现光伤害，导致生长发育迟缓或营养生长过旺造成开花时间推迟；如果参数过低，会导致番茄光合作用降低、营养供应不良造成生长发育迟缓，不利于番茄提早开花。
22.在苗期限定每6-8天浇灌一次50％氮素营养液，每次浇灌量为200ml/株，其余时间不浇灌的目的是为了创造低氮、轻微干旱逆境，刺激番茄提早开花，快速完成整个生育期。
23.进一步地，步骤3中，所述红光和绿光的光照强度比为1：0.5-1；所述栽培的条件为：光周期16-18h，总光照强度200-250μmol m-2
s-1
；昼夜温度25-27℃/20-22℃，空气湿度60-75％，每隔2-4天浇灌一次100％氮素营养液，每次浇灌量为200ml/株。
24.在开花期，如果采用单纯的红光、绿光或者蓝光均会导致番茄植株光合能力下降，光合物质积累降低，造成番茄落花落果现象，不利于番茄快速繁育；在开花期维持红光和绿光的光照强度比例为1：0.5-1是为了刺激番茄幼苗持续开花，提升番茄的单株坐果率，保证番茄快速繁育的种子数量和质量。
25.进一步地，步骤4中，所述红光、蓝光和绿光的光照强度比例为1：1：0.5-1。
26.在结果期，如果采用单纯的红光、绿光或者蓝光均会导致番茄植株光合能力下降，光合物质积累降低，造成番茄落花落果现象，不利于番茄快速繁育；如果采用红光和绿光、或红光和蓝光光照强度比为1:1的混合光源均不能有效激活番茄在结果期的光合潜能，不利于加速番茄果实及种子的成熟。
27.进一步地，步骤4中，所述栽培的条件为：光周期18-20h，总光照强度250-300μmol m-2
s-1
；昼夜温度25-27℃/20-22℃，空气湿度60-75％，每隔2-4天浇灌一次100％氮素营养液，每次浇灌量为200ml/株。
28.在番茄结果期，为保证果实快速发育成熟，与其他时期相比，光照强度、环境温度以及营养供应都需要相应提高，过低或过高都不利于番茄果实膨大与种子的成熟。
29.进一步地，步骤5在果实采收后还包括番茄留种步骤，具体的：从番茄果实中取出种子，在空气温度25-30℃、空气湿度《40％、通风条件下处理5-8天，将种子含水率降至6％-10％后于干燥条件下0-4℃低温保存。
30.本发明公开了以下技术效果：
31.本发明公开了一种番茄快繁加代方法，是基于光谱与控氮控水耦合的番茄加速繁育方法，相对于现有温室或常规大田番茄育种，大幅缩短了番茄育种世代繁育周期，提升了育种效率，一年有望6-7代繁育。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为实施例1中的番茄开花照片；
34.图2为实施例1中的番茄开花时间。
具体实施方式
35.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
36.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
37.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
38.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多
种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
39.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
40.本发明实施例中所用100％氮素营养液为100％氮素hoagland营养液，其他与100％氮素hoagland营养液氮含量相同的100％氮素营养液同样适用于本发明，能够实现本发明的技术效果；本发明中所述的50％氮素营养液通过将100％氮素hoagland营养液用水稀释一倍后得到。
41.本发明实施例中所述的苗期是指番茄从第一片真叶出现至第一花序现花蕾之间的时期；开花期是指番茄从第一花序现花蕾到第一花序坐果之间的时期；结果期是指番茄从第一花序坐果到果实采收完的时期。
42.实施例1
43.步骤1，浸种：选取完整饱满的番茄种子，采用自来水清洗3次，之后在25℃条件下利用自来水浸泡种子12h。
44.步骤2，催芽：在催芽盘内平铺提前浸湿的双层纱布，将步骤1浸泡过的番茄种子均匀的摊放在平铺有湿纱布的催芽盘中(15
×
15
×
2.0cm)，添加20ml去离子水，采用铝箔密封催芽盘后在25℃、黑暗环境下培养36h，得到萌发的种子。
45.步骤3，播种与育苗：将萌发的种子播入以草碳为育苗基质的72孔育苗穴盘中，待番茄种子破土后，在植物工厂中红光、蓝光和绿光光强比例为1：1：1的混合led(发光二极管)光源下培养，光照强度为150μmolm-2
s-1
，光周期为16h，昼/夜温度为27℃/25℃，空气湿度为70％，每2天浇灌一次100％氮素hoagland营养液，浇灌量为200ml/株。
46.步骤4，定植：番茄种子播种后7天，选择长势健壮的番茄苗，移栽至直径为10cm，高10cm，以草炭为栽培基质的营养钵中。
47.步骤5，苗期环境调控：在按照红光：绿光光照强度比例为1：1混合光源，光周期为18h，光照强度150μmol m-2
s-1
；昼夜温度为27℃/22℃，空气湿度为75％条件下，每6天浇灌一次50％氮素hoagland营养液(其余时间不进行浇灌，以创造低氮、轻微干旱逆境)条件下进行栽培，浇灌量为200ml/株。
48.步骤6，开花期期环境调控：在按照红光：绿光光照强度比例为1：1混合光源，光周期为18h，光照强度200μmol m-2
s-1
；昼夜温度为27℃/22℃，空气湿度为75％条件下，每2天浇灌一次100％氮素hoagland营养液条件下进行栽培，浇灌量为200ml/株。
49.步骤7，结果期环境调控：在按照红光：蓝光：绿光光照强度比例为1：1：1混合光源，光周期为20h，光照强度300μmol m-2
s-1
；昼夜温度为27℃/22℃，空气湿度为60％条件下，每2天浇灌一次100％氮素hoagland营养液条件下进行栽培，浇灌量为200ml/株。
50.步骤8，收获期：番茄果实转色后立即采收，从果实中取出种子后，利用自来水反复清洗种子去除果肉组织，将番茄种子平铺在干纱布上，在空气温度30℃，空气湿度为《40％，通风条件下处理5天，将种子含水率降至6％后，装入100目的纱网袋中干燥条件下0℃低温保存。
51.本实施例中，种植浸种催芽2天，在播种后7天定植，定植后20天开花，40天采收，一个繁育世代周期为49天(从种子播种到第一穗果采收所需的天数)，与常规温室栽培番茄90
天左右的采收时间提前了约41天，每年可实现繁育6-7代。
52.在与实施例1其他栽培条件相同的情况下，仅调控苗期光照环境，在定植20天后观察番茄植株的开花情况，结果如图1所示(图中r75b75表示红光(red light,r)和蓝光(blue light,b)光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为150μmolm-2
s-1
的光照环境；r75b75fr75表示红光、蓝光、远红光(far-red light,fr)光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为225μmolm-2
s-1
的光照环境；r75b75g75表示红光、蓝光、绿光(green light,g)光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为225μmolm-2
s-1
的光照环境；r75g75表示红光和绿光光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为150μmolm-2
s-1
的光照环境)。图1中标注的光照环境指的是苗期环境调控的光照环境，由图1能够看出，在其他栽培条件相同的情况下，仅通过调整苗期的光照环境可以调节番茄植株的生长状况以及开花情况，最利于番茄植株开花的苗期光照环境为r75g75。
53.在与实施例1其他栽培条件相同的情况下，仅调控苗期光照环境，番茄开花时间如图2所示(图中r75b75表示红光(red light,r)和蓝光(blue light,b)光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为150μmolm-2
s-1
的光照环境；r75b75fr75表示红光、蓝光、远红光(far-red light,fr)光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为225μmolm-2
s-1
的光照环境；r75b75g75表示红光、蓝光、绿光(green light,g)光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为225μmolm-2
s-1
的光照环境；r75g75表示红光和绿光光照强度分别为75μmolm-2
s-1
，总光强为150μmolm-2
s-1
的光照环境)。图2中标注的光照环境指的是苗期环境调控的光照环境，由图2能够看出，在其他栽培条件相同的情况下，仅通过调整苗期的光照环境可以调节番茄植株的开花时间，最能加速番茄植株开花的苗期光照环境为r75g75。
54.实施例2
55.步骤1-4，同实施例1中的步骤1-4。
56.步骤5，苗期环境调控：在按照红光：蓝光：绿光光强比例为1：1：1混合光源，光周期为18h，光照强度225μmol m-2
s-1
，昼夜温度为27℃/22℃，空气湿度为75％条件下，每6天浇灌一次50％氮素hoagland营养液(其余时间不进行浇灌，以创造低氮、轻微干旱逆境)条件下进行栽培，浇灌量为200ml/株。
57.步骤6-8，同实施例1中的步骤6-8。
58.本实施例中，种植浸种催芽2天，在播种后7天定植，定植后26天开花，47天采收，一个繁育世代周期为56天(从种子播种到第一穗果采收所需的天数)，与常规温室栽培番茄90天左右的采收时间提前了约36天。
59.实施例3
60.步骤1，浸种：选取完整饱满的番茄种子，采用自来水清洗3次，之后在20℃条件下利用自来水浸泡种子24h。
61.步骤2，催芽：在催芽盘内平铺提前浸湿的双层纱布，将步骤1浸泡过的番茄种子均匀的探放平铺有湿纱布催芽盘中(15
×
15
×
2.0cm)，添加20ml去离子水，采用铝箔密封催芽盘后在20℃、黑暗环境下培养48h，得到萌发的种子。
62.步骤3，播种与育苗：将萌发的种子播入以草碳为育苗基质的72孔育苗穴盘中，在植物工厂中红光、蓝光和绿光光强比例为1：1：1的混合led(发光二极管)光源下培养，光照强度为150μmolm-2
s-1
，光周期为16h，昼/夜温度为27℃/25℃，空气湿度为70％，每2天浇灌
一次100％氮素hoagland营养液条件下进行栽培，浇灌量为200ml/株。
63.步骤4，定植：番茄种子破土后播种后7天，选择长势健壮的番茄苗，移栽至直径为10cm，高10cm，以草炭为栽培基质的营养钵中。
64.步骤5，苗期环境调控：在按照红光：蓝光光强比例为1：1混合光源，光周期为18h，光照强度150μmol m-2
s-1
；昼夜温度为27℃/22℃，空气湿度为75％条件下，每2天浇灌一次100％氮素hoagland营养液条件下进行栽培，浇灌量为200ml/株。
65.步骤6，开花期环境调控：在按照红光：蓝光比例为1：1混合光源，光周期为18h，光照强度200μmol m-2
s-1
；昼夜温度为27℃/22℃，空气湿度为75％条件下，每2天浇灌一次100％氮素hoagland营养液条件下进行栽培。
66.步骤7，结果期环境调控：在按照红光：蓝光光强比例为1：1混合光源，光周期为20h，光照强度300μmol m-2
s-1
；昼夜温度为25℃/20℃，空气湿度为75％条件下，每2天浇灌一次100％氮素hoagland营养液条件下进行栽培。
67.步骤8，收获期：番茄果实转色后立即采收，从果实中取出种子后，利用自来水反复清洗种子去除果肉组织番茄种子平铺在干纱布上，在空气温度25℃，空气湿度为《40％，通风条件下处理8天，将种子含水率降至6％后，装入100目的纱网袋中干燥条件下4℃低温保存。
68.本实施例中，种植浸种催芽3天，在播种后7天定植，定植后33天开花，58天采收，一个繁育世代周期为68天(从种子播种到第一穗果采收之间的所需的天数)，与常规温室栽培番茄90天左右的采收时间提前了22天。
69.实施例4
70.与实施例1不同之处仅在于，将步骤5中的每6天浇灌一次50％氮素hoagland营养液替换为每8天浇灌一次100％氮素hoagland营养液。
71.本实施例中，种植浸种催芽2天，在播种后7天定植，定植后24天开花，45天采收，一个繁育世代周期为54天(从种子播种到第一穗果采收所需的天数)。
72.实施例5
73.与实施例1不同之处仅在于，将步骤5中的红光：绿光光照强度比例为1：1混合光源替换为红光：蓝光光强比例为1：1混合光源。
74.本实施例中，种植浸种催芽2天，在播种后7天定植，定植后31天开花，54天采收，一个繁育世代周期为63天(从种子播种到第一穗果采收所需的天数)。
75.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。