CN1738529A - 增强的授粉者和增加无籽西瓜产量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于使得每英亩三倍体无籽西瓜产量达到最大的增强的二倍体授粉者西瓜植物和方法。本发明增强的授粉者西瓜植物是杂种品种，自由授粉品种或综合品种，它们显示了小叶和具有脆果皮果实的特征，当该果实过熟时其裂开，或者当给该果实施加相对小的物理力时其破裂。优选地，本发明的西瓜植物特征在于延长了开花期间，因此增加了被授粉的三倍体西瓜花和座果的数量。一种生产无籽西瓜果实的方法，包括步骤：提供授粉者二倍体西瓜植物，延长授粉者植物的开花期，同时减少了给相同数量三倍体西瓜植物授粉所需的这种植物数量，并且在整个三倍体西瓜植物的田地中使得授粉者西瓜植物的分散达到最大。

Description

增强的授粉者和增加无籽西瓜产量的方法
技术领域
本发明涉及西瓜育种领域，具体地涉及用于给三倍体西瓜植物授粉的二倍体西瓜，该三倍体西瓜植物用于无籽西瓜果实的商业性生产，并且本发明包括生产三倍体西瓜果实的新方法。
背景技术
西瓜是重要的园艺作物，占世界蔬菜作物面积的2％。在1997年，世界上栽培了6,024,000英亩西瓜，美国栽培了187,000英亩西瓜(FAO产量年鉴，51，1998)。当使用1995-1997年美国平均的价格时，估测的年世界西瓜价值超过76亿美元。在1999年，从174,000以上收获英亩土地上，美国西瓜作物达到4100万英担以上，并且农场价值超过26600万美元，占美国新鲜蔬菜工业所收获英亩土地的9.2％，产量的10.0％和价值的3.5％(USDA农业统计2001)。由于加利福尼亚州栽培了高比例的三倍体无籽西瓜，所以加利福尼亚州是西瓜农场通口值的主要州，在2000年超过了7200万美元。在市场上，无籽西瓜出售价格远高于有籽西瓜的平均价格。
植物育种的目的是在单一品种或杂种中联合各种期望的性状。期望的性状可以包括对疾病和昆虫的抗性，对热和干旱的耐受性，减少作物成熟的时间，更多的产量，和更好的农艺学质量。随着许多作物的机械收割，植物特征诸如发芽和直立生长建立，生长速率和成熟的一致性是重要的。其它期望的性状可以包括特定的营养含量、颜色、果实形状及味觉特征。
如同许多不同的植物一样，西瓜含有果实部分和植物部分。每部分都含有消费者和/或栽培者期望的不同性状，包括诸如味道、结构、疾病抗性的性状和外观性状诸如形状和颜色。消费者高度期望西瓜果实的无籽性状。对于无籽西瓜的生产，需要授粉植物最适宜的授粉特征。
无籽西瓜植物是三倍体，并且必需被二倍体西瓜植物的花粉授粉。为了提供给无籽西瓜植物足够的授粉，目前的做法是种植约25-33％田面的二倍体授粉者植物。田地剩余的部分种植三倍体植物。因此，为了使得田地中作物的价值达到最大，种植者使用高产量、可销售的二倍体西瓜品种，该二倍体西瓜品种最终与三倍体无籽品种竞争阳光、营养物和空间。
已公开了不能收获的、产生小和不能销售果实的无籽西瓜授粉者(WO00/70933)。然而，当使用这种授粉者时，与商业性授粉者品系比较，观察到可销售果实的低总产量。而且，WO00/70933中描述的不收获的授粉者果实变成了将来疾病的宿主，并且它们的种子将发芽和长成杂草，因此降低将来的产量。
本发明认识到增加优选地没有可销售果实总产量损失的无籽西瓜产量的需要。本发明也认识到需要二倍体授粉者新的表型特征以允许这些二倍体植物种植在三倍体植物附近，并且以允许这些二倍体植物与三倍体植物共用田面，因此有效地减少本发明二倍体授粉者所需田地的表面面积。本发明也认识到需要最小化未收获的授粉者果实做为杂草遗留进入随后的季节。本发明也认识到需要增加二倍体西瓜植物的授粉能力以进一步减少田地中二倍体对三倍体植物的比率，因此也增加无籽西瓜产量。本发明还进一步认识到需要使得农民能够区分田地中的无籽果实和授粉者果实，并且提供给授粉者果实本身可销售的价值。
发明内容
本发明使用新的二倍体西瓜以改进目前无籽西瓜商业性生产方法，并且增加无籽西瓜产量。根据本发明，提供了新的、增强的授粉者二倍体西瓜(以下称为“增强的授粉者”)和给无籽西瓜植物授粉的方法。本发明包括增强的授粉者，该增强的授粉者成熟时包含小的叶和结实脆果实。小的叶允许增强的授粉者极靠近三倍体西瓜植物生长，而不与它们竞争，因此增加了无籽果实的产量。果实的脆性提供了通过常规田地备耕(field preparation)能够容易毁坏授粉者未收获果实的优点，以最小化将来种植中做为杂草的遗留。
优选地，本发明增强的授粉者还包含浓密分支的花边状藤(lacyvines)(也称为浓密分支的开放藤(open vines))，并且因此优选地包含高数量的开放(花边状)分支。增强的授粉者叶片也优选地包含非重叠的深裂片(lobes)。分支或花边状藤的开放性部分地是由于明显小和非重叠的深裂叶片引起。本发明花边状分支和优选具有非重叠、深裂片的小叶片具有给蜜蜂提供更多接近授粉植物和三倍体植物花朵途径的另外优点，因此增加了花粉从增强的授粉者西瓜到三倍体西瓜雌性花的转移。蜜蜂较容易接近增强的授粉者雄性花和更高频率的雄性花给三倍体果实生产提供了更多的花粉源。
优选以深、非重叠裂片为特征的小叶片的第二个优点是更多的阳光能穿透到邻近的三倍体植物。优选以深、非重叠裂片为特征的小叶片的第三个优点是这些叶片比目前无籽西瓜生产中使用的二倍体授粉者实质上更大的叶片占据更小的田地面积。因此，由于它较少竞争阳光、水和肥料，本发明增强的授粉者也可以更靠近三倍体植物种植，并且它不需要专用的生长空间。当使用本发明增强的授粉者和方法时，三倍体无籽西瓜优选种植在标准间隔的一致行中，然后在行内植物之间间作增强的授粉者。与传统种植的三倍体西瓜植物数量比较，这在每英亩中产生了显著更高数量的三倍体植物和更高产量的无籽果实。
优选地，本发明增强的授粉者果实是小的，因此更容易与田地中无籽果实区分。因此，根据本发明，提供了新的增强的授粉者，其包含具有脆果皮的小果实。具有脆果皮的小果实也减少了植物的负载并且允许植物持续开花延长的时间期间，显著地长于目前无籽西瓜生产中使用的授粉者西瓜的开花时间期间。增强的授粉者比传统授粉者二倍体西瓜更长的开花期导致了无籽西瓜增加的座果和产量。脆果皮也提供了以下优点：未收获的授粉者果实在田地中快速分解，并且通过常规作物处理(crop disposal)(用圆盘耙耙地和翻耕)可以容易地排除其进一步的繁殖。
本发明增强的授粉者的另一个优点是它的果实含有非常大量的种子，可以收获该种子，并且做为可食用的西瓜籽销售用于食品或饲料用途，或用在药物中。这给种植者提供了另外的价值，他们可以收获和销售这种增强的授粉者的果实或它们的种子。
本发明也包括增强的授粉者的果实，其重大约约2到7磅，优选地约2到约6磅，约2到约5磅。增强的授粉者果实的平均重量优选约是3.2磅。
本发明还包括增强的授粉者的果实果皮，其是脆的，优选地大约在约7到约11磅/in2范围的压力下破碎。在另一个优选的实施方式中，增强的授粉者果实果皮大约在约90到约150g/mm2，优选地约100到约148g/mm2，优选地约110到约145g/mm2，优选地约120到约140g/mm2范围的压力下破碎。
本发明包括增强的授粉者，其具有大约约20到约70cm2，优选地约22.5到约50cm2，优选地约25到约40cm2表面积的叶。在另一个优选的实施方式中，增强的授粉者叶片的平均叶片表面积大约是约25到约40cm2，优选地约27.5到约37.5cm2，优选地约30到约35cm2。
本发明也包括用于给三倍体植物授粉产生无籽西瓜果实的增强的授粉者植物，在成熟时，其包含与西瓜品种SangriaTM相比更小的叶片大小的特征，其中果实果皮比品种SangriaTM(Syngenta Seeds Inc.的商业品种)果实果皮更脆。增强的授粉者优选地还包含小果实。增强的授粉者叶片优选地包含深的、非重叠的裂片。
通过经传统植物育种方法或基因转化包含对各种病虫害和除草剂的抗性进一步增强本发明的授粉者二倍体西瓜。
本发明还提供了以减少授粉植物对三倍体植物的比率和增加三倍体植物田地表面(field surface)的方式，在田地中在三倍体西瓜植物间间作增强的授粉者植物的方法。该方法比传统做法允许更高种群的三倍体植物，并且产生了高出25-33％的无籽果实产量。
本发明也包括增加三倍体无籽西瓜产量的方法，包括步骤：减少所述增强的授粉者西瓜的果实负载，增加所述授粉者西瓜的开花持续期间，在三倍体西瓜田地中种植所述增强的授粉者西瓜，并且收获所述三倍体西瓜。
本发明也提供了通过利用优选地具有小果实的增强的授粉者西瓜植物增加三倍体无籽西瓜植物产量的方法，其中不收获这种果实本身用于人类消费。优选地，增强的授粉者的果实的种子用做食品或饲料，或在药物中使用。
本发明也提供了生产增强的授粉者的方法，该方法包括：将具有小叶片的第一种西瓜植物和产生具有容易裂开的脆果皮之果实的第二种西瓜植物杂交，和选择具有这里所公开的增强的授粉者特征的西瓜植物。优选地，第一种西瓜植物还包含浓密分支的花边状藤的特征。优选地，增强的授粉者叶片优选包含深、非重叠的裂片。优选地，第一种西瓜植物具有这里所公开的OW824的特征。优选地，第二种西瓜植物结实小果实。优选地，第二种西瓜植物具有这里所公开的OW823的特征。在优选的实施方式中，第一种西瓜植物是OW824。在优选地的实施方式中，第二种西瓜植物是OW823。在另一个优选的实施方式中，第一种西瓜植物是OW824，第二种西瓜植物是OW823。该方法优选地进一步包括固定增强的授粉者的性状。
本发明因此提供了：
一种西瓜植物，其包含成熟时具有约20到约70cm2范围表面积的叶片，并结实在约90到约150g/mm2范围压力下破裂的果实。优选地，所述叶片具有约22.5到约50cm2，优选地约25到40cm2的表面积。优选地，所述果实在约100到约148g/mm2范围，优选地约110到约145g/mm2范围，优选地约120到约140g/mm2范围的压力下破裂。优选地，所述叶片特征在于深、非重叠的叶裂片(leaf lobes)。优选地，所述西瓜植物包含成熟时浓密分支的藤。优选地，所述果实重量范围是约2到约7磅。
上述植物的花粉、胚珠、果实和种子。
以有性繁殖或无性繁殖方式获得的上述植物的后代，其中所述后代保留上述特征。
本发明还提供了：
二倍体西瓜植物，其包含与西瓜品种SangriaTM相比更小的叶片大小的特征，其中所述果实果皮比品种SangriaTM的果皮更脆。优选地，所述叶片具有约20到约70cm2范围，优选地约22.5到约50cm2范围，优选地约25到约40cm2范围的表面积。优选地，所述果实在约90到约150g/mm2范围，优选地约100到148g/mm2范围，优选地约110到约145g/mm2范围，优选地约120到约140g/mm2范围的压力下破碎。优选地，所述叶片特征在于深、非重叠的叶裂片。优选地，所述植物还包含浓密分支的藤。优选地，所述果实重量范围是约2到约7磅。
上述植物的花粉、胚珠、果实和种子。
以有性繁殖或无性繁殖方式获得的上述植物的后代，其中所述后代保留上述特征。
本发明还提供了：
一种西瓜植物，其在成熟时包含具有约25到约40cm2范围平均表面积的叶片，和结实在约90到约150g/mm2范围压力下破裂的果实。优选地，所述叶片具有约27.5到约37.5cm2范围，优选地约30到35cm2范围的平均表面积。优选地，所述果实在约100到约148g/mm2范围，优选地约110到约145g/mm2范围，优选地约120到约140g/mm2范围的压力下破裂。优选地，所述叶片特征在于深、非重叠的叶裂片。优选地，所述植物还包含在成熟时浓密分支的藤。优选地，所述果实重量范围是约2到约7磅。
上述植物的花粉、胚珠、果实和种子。
以有性繁殖或无性繁殖方式获得的上述植物的后代，其中所述后代保留上述特征。
本发明还提供了：
通过包括下述步骤的方法可获得的西瓜植物：a)杂交西瓜植物和保藏号PAT-4856的NO1F3203B的植物，b)获得后代植物，c)选择所述后代植物本发明授粉者的特征，优选地，小叶片和脆果实，优选地上述公开的特征。在优选的实施方式中，进一步选择植物的浓密分支的花边状藤，优选地选择小果实。在优选的实施方式中，该方法还包括将所述后代或者与其自身或者与NO1F3203B植物，或者与另一种增强的授粉者杂交，并且选择增强的授粉者的所述特征。该方法优选地还包括固定增强的授粉者的性状。
本发明还提供了：
生产三倍体、无籽西瓜果实的方法，该方法包括步骤：a)在田地种植成行的大致均匀间隔的三倍体西瓜植物；b)在所述大致均匀间隔的三倍体西瓜植物的行内，每第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9或10株三倍体植物后间作二倍体授粉者西瓜植物；c)收获所述三倍体、无籽西瓜果实。优选地，所述二倍体授粉者西瓜植物是如上所述公开的西瓜植物。
本发明还提供了：
生产三倍体、无籽西瓜果实的方法，该方法包括步骤：a)在田地种植成行的三倍体西瓜植物；b)在所述田地种植成行的二倍体西瓜植物，其中二倍体西瓜植物的行大约是三倍体植物西瓜行宽度的三分之一到二分之一。优选地，二倍体西瓜植物的行大约是三倍体行宽度的二分之一到三分之二。优选地，该方法进一步包括在每2行三倍体后，每3行三倍体后或每4行三倍体后种植所述成行的二倍体西瓜植物的步骤。优选地，所述二倍体授粉者西瓜植物是上述公开的西瓜植物。
本发明还提供了：
增加三倍体西瓜植物产量的方法，该方法包括步骤：
a)获得给所述三倍体西瓜植物授粉的授粉者西瓜植物，所述授粉者西瓜具有下述特征：
i)减少的果实负载；
ii)减小的叶片大小；
iii)增加的开花持续时间；
b)在三倍体西瓜植物的田地中种植所述授粉者西瓜植物；和
c)收获所述三倍体西瓜。
优选地，所述授粉者西瓜植物是在大约等于或小于1株授粉者西瓜植物比2株三倍体西瓜植物的比率。优选地，所述授粉者西瓜植物是在大约等于或小于1株授粉者西瓜植物比4株三倍体西瓜植物的比率。
本发明还提供了：
一种生产二倍体授粉者西瓜植物的方法，该方法包括：a)将具有小叶片的第一种西瓜植物和产生具有脆果皮的果实的第二种西瓜植物杂交；和b)选择具有小叶片和产生脆果皮果实的二倍体授粉者西瓜植物。优选地，所述第一种西瓜植物的叶片具有深、非重叠的叶裂片。优选地，二倍体授粉者西瓜还包含在成熟时浓密分支的藤。优选地，所述第一种西瓜植物的叶片具有大约在约20到约70cm2范围，优选地在约22.5到约50cm2范围，优选地在约25到约40cm2范围的表面积。优选地，所述第二种西瓜植物的果实大约在约90到约150g/mm2范围，优选地在约100到约148g/mm2范围，优选地在约110到约145g/mm2范围，优选地在约120到约140g/mm2范围的压力下破裂。优选地，所述果实重量范围是约2到7磅。
给通过上述公开方法获得的三倍体植物授粉的二倍体西瓜植物。
本发明还提供了：
一种生产二倍体授粉者西瓜植物的方法，该方法包括下面的步骤：通过增加所述授粉者西瓜植物果实的脆性，培育二倍体授粉者西瓜植物。
发明详述
无籽西瓜的培育
通过杂交四倍体(4X)雌性亲本系和二倍体(2X)雄性亲本系产生三倍体西瓜。在田地种植所获得的三倍体(3X)西瓜种子和二倍体西瓜授粉者。所获得的三倍体西瓜果实是无籽的。
为了产生四倍体雌性西瓜系，本领域已知的做法是利用改变二倍体近交系有丝分裂的化学试剂以获得异常数量的染色体。例如，秋水仙素是改变二倍体细胞有丝分裂纺锤丝，生产大量四倍体细胞的化学试剂。根据期望的四倍体系性状选择用于产生四倍体的二倍体系。因此，通过本领域技术人员熟知的育种方法，期望的四倍体系性状可以首先渐渗到将用于产生四倍体系的二倍体近交系中。因此，分别培育二倍体和四倍体亲本系以获得期望的性状。
通常地，秋水仙素处理世代后，因为常常遇到影响种子生育力的染色体异常，同时必需排除这种染色体异常，所以要求至少2代自体授粉和选择以“固定”4X状态。一旦证实了含有期望特征的稳定四倍体，那么它就可以用做稳定雌性亲本，用于三倍体杂种生产。选择稳定的二倍体近亲交系用做雄性亲本。在Kihara，H.，1951，三倍体西瓜，Proceedings Of American Society For Horticultural Science 58：217-230；和Eigsti，O.J.，1971，无籽三倍体，HortScience 6，1-2页中描述了培育四倍体植物的方法。
在种子生产田地中种植四倍体雌性亲本系和二倍体雄性亲本系。通过本领域技术人员熟知的方法，将二倍体雄性亲本的花粉转移到雌性四倍体花上。产生的三倍体种子存在于由此获得的果实中，并且种植该三倍体种子以产生三倍体植物。在Mark Bassett(编者)，1986，育种蔬菜作物，AVI Publishing，ISBN 0-87055-499-9中进一步描述了西瓜的育种。
三倍体无籽西瓜是做为雌性亲本的四倍体西瓜和做为雄性亲本的二倍体西瓜之间真正的F1杂种(Kihara，H.1951.三倍体西瓜.Proceedings of American Society for Horticultural Science 58：217-230)。三倍体西瓜中的无籽状态是每个体细胞中3套，而不是通常2套同源染色体存在的结果。具有3套同源染色体的细胞称为三倍体，并且命名为3X。三倍体无籽西瓜的体细胞中有33条染色体(2N＝3X＝33)。三倍体合子不能产生正常有生活力的配子(花粉和卵细胞)引起了三倍体果实中种子的缺少。通常地，无籽西瓜含有小的、可食用的白色胚珠，该白色胚珠与未成熟黄瓜的胚珠相似。
来自于二倍体授粉者西瓜的足够的有生活力的花粉对于三倍体雌性花结果和发育成均匀的无籽果实是必要的。如果三倍体西瓜的雌性花不被二倍体西瓜的有活力花粉授粉，它们将不会结果。(Maynard，D.N.(编者)，2001，西瓜：特征，生产和市场营销，ASHS Press，ISBN0-9707546-1-2)。在三倍体植物田地中生长的二倍体西瓜这里被称为“授粉者”。在目前的商业性三倍体西瓜生产田地中，或者在行内或者在行间，以大约1株二倍体对2或3株三倍体的比率间作三倍体西瓜和二倍体西瓜。尽管研究已经表明可接受1∶4的比率，但是商业性田地中很少使用该比率。(NeSmith，D.S.，Duval，J.R.，做为二倍体授粉者距离函数的三倍体西瓜的座果，HortScience 36(1)：60-61，2001)。
增强的授粉者二倍体西瓜的培育
根据本发明，选择具有浓密分支花边状藤，多产的早雄性花和带有深的、非重叠叶裂片的小叶片的西瓜(OW824)。在该实例中，OW824果实相对大，果皮和果肉非常坚实，种子大小非常大，并且果肉是白色的。OW824是公众可获得的食用种子西瓜品种，一般称为XinJiang可食用种子西瓜。
并且根据本发明，选择具有带容易裂开的脆果皮的小果实(2-3kg)的杂种西瓜(OW823)。OW823也包含具有黄色果肉的中等大小种子特征和具有相对大的叶片。OW823是可商购得到的品种，TinyOrchid，来自于台湾的Known-You Seeds，Ltd.。
杂交OW824XOW823产生的后代具有如下所详细描述的本发明增强的授粉者二倍体西瓜的特征。
在加利福尼亚州，在2000年夏季期间进行OW824XOW823的最初杂交。在2000年秋季，F1代种植在温室中。F2代种群2001年春季种植在佛罗里达州，2001年夏季种植在加利福尼亚州。在两个地点种植的F2代种群中，成功地鉴定和自体授粉了具有增强的授粉者所需一组性状的个体。进行了总共7种选择。在2001年秋季，在佛罗里达州的田地中和加利福尼亚州温室中种植了7种F3株系以进一步选择和评测。鉴定3种F3株系最好地满足了我们的育种目的，并且前进到F4代。它们都具有增强的授粉者所需的一组性状。固定了一种株系，NO1F3203B，现在也称为SP1的每种所涉及的性状。NO1F3203B含有是本发明增强的授粉者示例性性状的性状。其它具有相似特征的增强的授粉者株系是例如具有比SP1稍微大的叶片的SP2，和具有比SP1稍微大的果实和不同果皮颜色的SP3。
叶：增强的授粉者叶显著地小于和多于通常所用的授粉者诸如品种SangriaTM的叶。优选地，增强的授粉者叶具有大约在约20到约70cm2，优选地在约22.5到约50cm2，优选地在约25到约40cm2范围的表面积。在另一个优选的实施方式中，增强的授粉者叶片的平均叶片表面积大约是约25到40cm2，优选地约27.5到约37.5cm2，优选地约30到约35cm2。优选地，增强的授粉者叶片具有深的、非重叠的叶裂片。
在表1中，为了比较的目的，示出了增强的授粉者NO1F3203B和种植者喜爱的授粉者SangriaTM的叶片表面积。从在2001年8月20日播种和2001年11月8日收获的成熟植物摘取NO1F3203B和SangriaTM的叶片。
表1
  NO1F3203B叶片 cm2   SANGRIA叶片 cm2
  A   38.75   A   232.00
  B   26.25   B   447.25
  C   39.75   C   241.50
  D   28.75   D   238.00
  E   38.25   E   211.00
  F   26.27
  33.08(±6.46)   273.95(±97.60)
本发明增强的授粉者叶片的表面积小于典型的二倍体授粉者SangriaTM植物表面积大约5到12倍。
清楚地，由于各种环境和物理力，增强的授粉者种群中的一些叶片可能有一些重叠裂片，但是重叠裂片不是其特征。相反，SangriaTM叶片特征在于具有习惯性互相重叠的叶裂片。本发明的小、深分裂和非重叠的叶片允许更多的光照穿过到邻近的三倍体西瓜植物。
分支：优选地，本发明增强的授粉者也浓密分支(也称为“花边状藤”或“开放藤”)，比称为SangriaTM的品种(平均数是13)显著地具有更多的分支(平均数是25.9)。花边状藤特征使得增强的授粉者能够比目前的二倍体授粉者产生更多易接近的雄性花，因此增加了花对蜜蜂的暴露。开放或花边状藤也允许在三倍体植物之间间作增强的授粉者，因此允许更高的三倍体种群和更多的无籽果实产生。
果实：增强的授粉者的果皮非常脆，并且容易破碎。脆的果皮由于自然成熟或者由于无籽三倍体西瓜收获期间果实的破裂或开裂(例如，由于脚的行走通过)而容易裂开。果实开裂给植物发出了信号，即它还没有完成它的繁殖过程，诱导植物继续开花更长的期间。基因e赋予了脆性(炸裂型果皮，薄和柔嫩的果皮，但砍切时破裂(Rhodes&Dane，1999，西瓜的基因列表，Cucurbit Genetics Cooperative Report22：71-77)。当用穿透计测量时，NO1F3203B在约7-111bs/in2下破碎，而通常的西瓜如SangriaTM在约21-27lbs/in2下破碎。利用WagnerInstruments，Greenwich，CT 06836的测试仪FT02，增强的授粉者果实优选地大约在约90到约150g/mm2，优选地约100到约148g/mm2，优选地约110到约145g/mm2，优选地约120到约140g/mm2范围的压力下破碎。相比较，SangriaTM的果实大约在约300g/mm2压力下破碎。
优选地，增强的授粉者果实大小大约在约5到约7英寸长×约6到约8英寸宽的范围。优选地，增强的授粉者果实大小大约在约6英寸长×约7英寸宽，而通常的授粉者果实是约10英寸长×20英寸宽。选择小的果实大小和它的脆性以减少植物的负载，因此延长植物生长和花产生的持续时间。小的果实大小的另一个优点是它能使收获者容易区别无籽果实和有籽果实，而利用目前所使用的授粉者常常很难进行这种区别，目前所使用的授粉者是根据它们与无籽三倍体植物的总体相似性而被选择的。增强的授粉者果实重量大约在约2到约7磅，优选地约2到约6磅，优选地约2到约5磅范围。优选地，增强的授粉者果实平均重量是约3.2磅。
优选地，增强的授粉者果皮颜色是具有非常细的深绿色线条的淡绿色。本发明增强的授粉者果实可以区别于大多数(约99％)商购可得到的无籽西瓜品种。
开花：增强的授粉者，例如NO1F3203B的植物开花也比目前所用用于无籽西瓜生产的二倍体授粉者植物大约早7到10天，并且在无籽西瓜果实收获期的期间继续开花，比标准的二倍体授粉者植物长2到3周。因此，本发明的授粉者植物具有比目前所用的授粉者长大约3到5周的开花期。
其它性状：增强的授粉者，例如NO1F3203B可以用做上述所公开一组性状的供体，或者用做回归亲本以培育其它增强的授粉者株系。根据本发明，增强的授粉者西瓜包含添加的抗病(例如，镰刀菌萎蔫病、炭疽病、蔓枯病、白粉病和细菌性果实褐斑病)，抗昆虫(例如，黄瓜黑头叶甲、蚜虫、粉虱和螨类)，盐耐受性、寒冷耐受性和/或除草剂抗性的性状。通过利用常规的回交方法，谱系育种方法或基因转化，可以将这些性状添加到现有株系中。在几本参考书中例如，Maynard，D.N.(编者)，西瓜特征，生产和市场营销，ASHS Press；Mohr，H.C.，西瓜育种，in Mark J.Bassett(编者)，1986，育种蔬菜作物，AVI Publishing Company，Inc.教导了常规西瓜育种的方法。可以从公开的参考文献，例如，Glich等，(编辑)，1993，植物分子生物学和生物技术中的方法，CRC Press获得一般的基因转化方法，并且在WO02/14523中具有更具体西瓜基因转化方法。
增强的二倍体授粉者的形式：一旦培育了增强的授粉者株系，那么就有几种形式增强的授粉者品种可以用在商业性无籽西瓜生产中。具体地，这些形式的增强的授粉者品种包括：增强的授粉者形式：(1)自然授粉品种：在与其它西瓜品种分隔至少2000米的隔离田地中种植增强的授粉者稳定、增强的株系。在露地中，通过蜜蜂进行授粉。当果实和种子完全发育时，从种子生产田收获种子。根据常规的西瓜种子处理方法干燥和处理种子。(2)综合品种：在隔离的田地中分别生产不同的增强的授粉者株系种子。在每个隔离田地中使用蜜蜂授粉。分开收获和处理不同的增强的授粉者种子。以各种比率混合几种增强的授粉者株系形成综合品种。综合品种可以给三倍体西瓜提供更广泛的授粉者种群。(3)自然授粉的杂种品种：在同一块种子生产田中种植2种或几种增强的授粉者株系，用蜜蜂授粉。因此，收获的种子批含有杂种和近交种子。(4)杂种品种：在同一块田地中种植2种增强的授粉者株系，雄性和雌性亲本。进行人工授粉。只收获雌性亲本株系的种子，并出售给商业种植者做为授粉者使用。实施例7中的表3示出了利用各种近交和杂交增强的授粉者组合获得的结果。
无籽西瓜的生产方法：在NAFTA，大多数目前商业性无籽西瓜种植者使用具有Allsweet条纹图案的长二倍体品种做为授粉者：具有宽绿色条纹的淡绿色果皮。称为SangriaTM的品种是最优选的Allsweet型授粉者，并且可以做为商品从Syngenta Seeds，Inc.，Boise Idaho购得。通常地，授粉者与三倍体西瓜在行间或行内间作。目前种植二倍体授粉者的方法包括以距离邻近三倍体一定间隔种植二倍体植物，使得它们每株植物可得到的田地面积和三倍体西瓜植物可得到的田地面积相同。例如，目前西瓜种植者在行内间作二倍体，由此行内所有邻近植物之间的空间大约等距。
做为可替代方案，在三倍体西瓜植物行之间的单独行种植二倍体授粉者植物。相互大约等距离地种植这块田中所有二倍体和三倍体植物行。换而言之，在生产无籽西瓜的目前方法中，所有二倍体和三倍体行的宽度相同。
本发明的方法包括成行地种植增强的授粉者西瓜植物，该行比三倍体的行更窄，因此节省了三倍体无籽西瓜生产的田面积。
下面的表2示出了西瓜授粉者的不同种植替代方案，包括根据本发明的优选的间作(右侧列)。
表2
○○○○○○○○ ×××××××× ×××××××× ○○○○○○○○ ×××××××× ×××××××× ○○○○○○○○
有籽 无籽 无籽 有籽 无籽 无籽 有籽
×○××○××○ ○××○××○× ××○××○×× ×○××○××○ ○××○××○× ××○××○×× ×○××○××○
有籽＝○无籽＝×
××◆×××◆××× ×××◆×××◆×× ×◆×××◆×××◆× ××◆×××◆××× ×××◆×××◆×× ×◆×××◆×××◆× ××◆×××◆×××
授粉者＝◆无籽＝×
利用行方法的传统                        利用行内方法的传统                       授粉者以3∶1授粉者
2∶1授粉者比率                          2∶1授粉者比率                           比率间作
实施例
提供下面的实施例以示例本发明，但是不应该解释为本发明的限制性实施例。
实施例1：
在行间间隔7英尺和每行内间隔3英尺的平行行中种植三倍体西瓜植物。然而，在每第2行和第3行三倍体之间，在3.5英尺宽度(三倍体行宽1/2)的窄行中种植增强的二倍体西瓜植物。例如，行A和B是连续2行三倍体，每行7英尺宽。行C是3.5英尺宽的二倍体行。行D和E是接着的2行7英尺宽的三倍体，接着是3.5英尺宽的二倍体植物行F。在整个田地宽度重复该模式。因为根据本发明的方法，二倍体行较窄，行B和D间的距离是10.5英尺，而不是传统的14英尺距离。利用每2行三倍体1行授粉者的这个比率(1∶2)，33.3％的田地将正常地用于授粉者植物。根据本发明方法，减少了授粉者行宽一半，种植额外三倍体植物的空间增加了33.3％/2或大约17％。
实施例2：
在行间间隔7英尺和每行内间隔3英尺的平行行中种植三倍体西瓜植物。如实施例1中所述，增强的二倍体西瓜植物种植在3.5英尺宽的窄行中，但是其种植在每第3和第4行三倍体之间。例如，行A、B和C是连续3行的三倍体，每行7英尺宽。接着的行D是3.5英尺宽的二倍体行。行E、F和G是接着的3行三倍体，所有行都是7英尺宽，接着是3.5英尺宽的增强的授粉者植物行。在整个田地宽度重复该模式。因为根据本发明的方法，二倍体行较窄，行B和D的距离还是10.5英尺，而不是传统的14英尺距离。利用每3行三倍体1行授粉者的这个比率(1∶3)，25％的田地将正常地用于授粉者植物。根据本发明方法，减少了授粉者行宽一半，种植额外三倍体植物的空间增加了25％/2或大约12％。
实施例3
在行间间隔8英尺和每行内间隔3英尺的平行行中种植三倍体西瓜。在每第2行和第3行三倍体之间，在4.0英尺宽度(三倍体行宽1/2)的窄行中种植增强的二倍体西瓜植物。例如，行A和B是连续2行的三倍体，每行8英尺宽。行C是4.0英尺宽的二倍体行。行D和E是接着的2行8英尺宽的三倍体，接着是4.0英尺宽的二倍体植物行F。在整个田地宽度重复该模式。因为根据本发明的方法，二倍体行较窄，行B和D的距离是12.0英尺，而不是传统的16英尺距离。利用每2行三倍体1行授粉者的这个比率(1∶2)，33.3％的田地将正常地用于授粉者植物。根据本发明方法，减少了授粉者行宽一半，种植额外三倍体植物的空间增加了33.3％/2或大约17％。
实施例4
参考上述3个实施例，当三倍体种植在8英尺间隔的行中，并且二倍体和三倍体的比率是1∶3时，现在非常清楚，授粉者行宽减少一半将增加用于额外种植的12％的空间。
实施例5
减少授粉者行宽到大约三倍体行宽的1/3也在本发明范围内。因此，根据本发明，在任何行宽，当二倍体行和三倍体行的比率是：
1∶2时，节省的额外三倍体植物田地面积是(33％×2/3)或22％。
1∶3时，节省的额外三倍体植物田地面积是(25％×2/3)或16.5％。
1∶4时，节省的额外三倍体植物田地面积是(20％×2/3)或13.2％。
减少授粉者行宽到大约三倍体行宽的2/3也在本发明范围内。
实施例6
在三倍体植物行内间作二倍体植物也在本发明范围内。根据本发明，首先以规则地间隔的行机械或人工种植三倍体植物。每行内三倍体植物种植，例如间隔3英尺。在如所述将三倍体植物种植在田地后，在每行内三倍体植物之间的大约中间位置人工地间作本发明二倍体授粉者西瓜植物。因此，在该实施例中，二倍体植物种植在行内距离两侧三倍体植物大约1.5英尺。由于本发明增强的授粉者特征，二倍体植物可以被间作在每行内每2，3，4，5，6，7，8，9或10株连续三倍体植物后面。目前工业中优选在每行内每2(1∶2)或3(1∶3)株三倍体植物后种植二倍体植物。已经报道过1∶4的比率，但是由于三倍体植物不足够的授粉，正常地在商业性田地中不使用该比率。与目前以下面比率(二倍体∶三倍体)在分开的行中或在行内种植二倍体的方法比较，该实施例中节省的田地面积：(a)在比率是1∶2时，是33.3％，(b)在比率是1∶3时，是25％，(c)在比率是1∶4时，是20％。
本发明增强的授粉者和方法包括种植成行的增强的授粉者西瓜，该行比含有三倍体植物的行窄。尽管较窄的二倍体行将促使二倍体植物生长到三倍体植物行中，但是增强的授粉者西瓜的新特征允许它维持其给田地中三倍体植物充足授粉的能力。因此，本发明增强的授粉者西瓜和方法增加了田地中无籽西瓜的产量。
实施例7
该试验使用裂区设计以和商业性对照Sangria 2∶1和Sangria 3∶1相比较，检测3种近交增强的授粉者和3种杂种增强的授粉者。所有6种增强的授粉者以3∶1的比率插入在均匀间隔(80”×24”)的三倍体植物之间。对于Sangria 2∶1比率，每隔2个间隔是Sangria植物。对于Sangria 3∶1比率，每隔3个间隔是Sangria植物。利用混合的增强的授粉者，该试验也包含5∶1的比率。在该处理中，增强的授粉者植物插入在第5和第6颗均匀间隔的三倍体植物之间。因此，在该试验中总共有9个主区，9种主处理/授粉者。用甜瓜植物隔开9个主区。具有2个重复的3种不同三倍体的副小区用于检测不同的授粉者(参见表3)。除了潜叶蝇损害外，植物生长良好。对于Palomar和Tri-X-313而言，该损害产生了较小的果实大小。约2个月后，评估该试验。计数每个副小区中三倍体果实的数量。非选择地收获每个副小区中最初的15颗果实，并且称重。也从每个授粉者收获10颗果实并且测量果皮坚实性。利用S-Plus 6.1分析数据。也评测增强的授粉者品种的果实大小和其它果实特征。
如表3中所示，所用的所有授粉者都获得了非常相似的每株植物的座果。在该试验中，以2∶1的比率使用Sangria做为授粉者时，产生了更小的三倍体无籽瓜。这可能是由于Sangria与三倍体植物强烈地竞争空间、水和营养物。当使用增强的授粉者品种做为授粉者时，每英亩产生了25％(与3∶1的比率比较)到33％(与标准的2∶1比率比较)的更多无籽瓜。
如利用果实坚实性测试仪(Fruit Firmness Tester FT02 of WagnerInstruments，Greenwich，CT 06836)通过用于刺穿果皮的力所表示的，本发明增强的授粉者品种的果皮远没有二倍体授粉者Sangria果皮坚固。如果没有收获授粉者用于商业价值，那么它们的脆果皮允许授粉者果实在果实收获期间或果实收获后不久被破坏。这有助于卸载授粉者植物的负载，并且维持授粉者植物更长时间的开花能力。因为果实和植物残渣很容易在三倍体果实收获后被毁坏，所以增强的授粉者的脆果皮也减少了做为杂草遗留到下一季度的风险。
增强的授粉者植物开花比二倍体Sangria大约早7天。增强的授粉者植物产生了比Sangria多2倍以上的分支。这允许增强的授粉者植物产生更多雄性花，因此减少了所需授粉者植物的数量。增强的授粉者的藤比常规二倍体植物藤细得多。增强的授粉者的叶大小和叶裂片大小比Sangria的叶大小和叶裂片大小小得多。所有这些特征使得增强的授粉者比常规的二倍体西瓜更少地竞争阳光、水和肥料。
三倍体无籽果实收获后，增强的授粉者植物正在产生雄性花。这产生了单次种植时二次座果和多次收获三倍体无籽果实的潜力。特别是在较冷天，在上午雄性花比常规西瓜的花开得早。
表3：利用不同授粉者产生的无籽西瓜果实产量和不同授粉者的果皮坚实性
  授粉者                   果实/植物                   果实/英亩                  果实重量(磅) 果皮坚实性(g/mm2)
  Palomar   RWT8124   TriX313   平均   Palomar   RWT8124   TriX313   平均   Palomar   RWT8124   TriX313   平均
  SP Hyb 5∶1SP1SP1×SP3SP2SP2×SP1SP3SP3×SP2Sangria2∶1Sangria 3∶1平均   2.00   3.60   2.15   2.58   6534   11652   6957   8381   13.6   6.0   15.4   11.6   NA
  2.05   3.55   1.95   2.53   6719   11661   6413   8265   12.2   5.7   14.6   10.8   121
  2.00   3.60   2.15   2.58   6579   11752   7001   8444   13.2   6.0   14.9   11.3   139
  1.90   3.50   1.90   2.43   6258   11479   6137   7958   12.1   6.0   13.3   10.5   123
  1.85   3.30   2.20   2.45   6004   10728   7106   7946   13.1   5.8   14.0   10.9   129
  1.90   3.40   1.55   2.28   6210   11170   5116   7499   12.8   6.0   14.1   11.0   133
  1.90   3.60   2.05   2.52   6219   11649   6577   8149   12.5   5.8   13.9   10.7   129
  1.90   3.50   2.00   2.47   4086   7596   4375   5352   10.5   5.7   12.5   9.6   302
  1.95   3.35   1.95   2.42   4737   8248   4863   5949   12.4   5.6   12.9   10.3
  1.95   3.52   2.02   2.49   5770   10405   5946   7374   12.5   5.8   13.8   10.7   154
  因子                      P-值授粉者                     0.0239三倍体                     0.0000授粉者*三倍体             0.4121重复                       0.9372   P-值0.00000.00000.00610.8580   P-值0.00000.00000.00290.6310   P-值0.0000
实施例8
8种三倍体品种(参看表4)被移植到2个80”苗床上，并且间隔24”。这2个苗床位于我们常规杂种评测区块的中心。二倍体杂种苗床放置在2个试验苗床的每一侧以排除授粉因素。每个品种大约移植90株植物。2天后，每个三倍体试验区被划分为2个亚试验区，并且对于8种三倍体品种的每个品种，本发明增强的授粉者SP1植物以3∶1的比率被插入2个亚试验区之一中。这种种植模式允许每英苗种3260株三倍体植物。8种三倍体品种在果实形状、大小和成熟方面不同。约10周后，从每个亚试验区非选择性收获最初的30颗果实，利用数字天平称重。利用S-Plus6.1分析数据。
如表4所示，果实大小差异仅仅是因为三倍体品种的差异而引起。不管三倍体品种的类型如何，在均匀间隔的三倍体植物之间以3∶1的比率插入增强的授粉者SP1没有减小三倍体无籽果实的果实大小。该试验中所使用的三倍体品种代表了商业性生产中所使用的非常广泛的三倍体。它们在果实大小、果实形状和成熟方面不同。因此，在均匀间隔的三倍体植物之间插入本发明增强的授粉者植物不会减小三倍体无籽瓜的果实大小。因此，无籽种植者可以在他的田地全部地种植三倍体植物，然后以3∶1或更小的比率插入增强的授粉者植物。该种植模式和比率使得种植者能够产生显著更高(25％到33％)的每英亩无籽果实产量。
表4：以3∶1的比率在均匀间隔(80”×24”)的三倍体植物之间插入
超级授粉者对8种不同三倍体西瓜品种果实大小的影响
  三倍体品种 超级授粉者插入   平均值
  否   是
  3×SangriaPalomarRWT8126RWT8124RWT8139RWT8140ShadowTri-X-313   18.0514.2316.976.2615.4615.3115.9715.77   18.5116.2117.156.0314.4315.7314.7315.60   18.2815.2217.066.1514.9415.5215.3515.69
  平均值   14.75   14.80   14.77
   因子                                     P-值三倍体品种                               0.0000超级授粉者                               0.8829品种*超级授粉者                          0.2451
保藏
申请人在美国典型培养物保藏中心(ATCC)(Manassas，Virginia，20110-2209美国)进行了至少2500粒增强的西瓜授粉者株系NO1F3203B(现在称为SP1)种子的保藏，保藏号是：ATCC保藏号：PTA-4856。该增强的西瓜授粉者株系NO1F3203B/SP1保藏物将在公共的保藏单位ATCC保藏中心维持30年或者最近请求后5年或者专利有效期间，以较长时间者为准，并且在保藏期间如果该株系变得不能存活了，将替换它。此外，申请人已经满足了37C.F.R.§§1.801-1.809的所有要求，包括提供了样品的存活证明。申请人不对从ATCC获得该保藏材料施加限制；但是，申请人也没有权利免除法律对生物材料转移或其商业运输施加的任何限制。申请人不免除任何对该专利和《植物品种保护条例》(7USC 2321以及下列等等)授予的权利的侵犯。
为了清楚和理解的目的，已经通过示例和实施例的方式详细地描述了前述发明。然而，很明显，在本发明的范围内可以进行一些改变和修改诸如单基因修饰和突变，体细胞克隆变异体，从本发明近交植物大种群中选择的变异体个体等。本发明范围仅由所附权利要求范围限定。因此，尽管在本文件中已经详细地描述了前述发明，但是显而易见，可以在仅由所附权利要求范围限定的本发明范围内进行改变和修改。
在该申请中，整体并入这里引用的所有文献为参考文献。

Claims (38)

1、一种西瓜植物，其成熟时包含具有约20到约70cm2范围表面积的叶，并且结实在约90到约150g/mm2范围压力下破裂的果实。
2、如权利要求1所述的西瓜植物，其中所述叶具有约22.5到约50cm2范围的表面积。
3、如权利要求1所述的西瓜植物，其中所述叶具有约25到约40cm2范围的表面积。
4、如权利要求1所述的西瓜植物，其中所述果实在约100到约148g/mm2范围的压力下破裂。
5、如权利要求1所述的西瓜植物，其中所述果实在约110到约145g/mm2范围的压力下破裂。
6、如权利要求1所述的西瓜植物，其中所述果实在约120到约140g/mm2范围的压力下破裂。
7、一种二倍体西瓜植物，其包含下列特征：
a)比西瓜品种SangriaTM小的叶大小，
b)其中所述果实果皮比品种SangriaTM的果皮脆。
8、如权利要求7所述的西瓜植物，其中所述叶具有约20到约70cm2范围的表面积。
9、如权利要求7所述的西瓜植物，其中所述果实在约90到约150g/mm2范围的压力下破裂。
10、一种西瓜植物，其成熟时包含具有约25到约40cm2范围平均表面积的叶，并且结实在约90到约150g/mm2范围压力下破裂的果实。
11、如权利要求10所述的西瓜植物，其中所述叶具有约27.5到约37.5cm2范围的平均表面积。
12、如权利要求10所述的西瓜植物，其中所述叶具有约30到约35cm2范围的平均表面积。
13、可通过下面方法获得的西瓜植物，该方法包括步骤：a)将西瓜植物和保藏号为PAT-4856的NO1F3203B植物杂交，b)获得后代植物，c)选择具有下列特征的所述后代植物：(i)具有约20到约70cm2范围表面积的叶和(ii)结实在约90到约150g/mm2范围压力下破裂的果实。
14、如权利要求1-13中任一权利要求所述的西瓜植物，其中所述叶特征在于深的、非重叠的叶裂片。
15、如权利要求1-13中任一权利要求所述的西瓜植物，进一步包含成熟时浓密分支的藤。
16、如权利要求1-13中任一权利要求所述的西瓜植物，其中所述果实重量范围是约2到约7磅。
17、如权利要求1-16中任一权利要求所述植物的花粉。
18、如权利要求1-16中任一权利要求所述植物的胚珠。
19、如权利要求1-16中任一权利要求所述植物的果实。
20、如权利要求1-16中任一权利要求所述植物的种子。
21、以有性繁殖和无性繁殖方式获得的如权利要求1-16任一权利要求所述植物的后代，其中所述后代保留了权利要求1中所述的特征。
22、一种生产三倍体无籽西瓜果实的方法，该方法包括步骤：
a)在田地中种植成行的大致均匀间隔的三倍体西瓜植物；
b)在所述大致均匀间隔的三倍体西瓜植物的行内，在每第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9或第10株三倍体植物后间作二倍体授粉者西瓜植物；
c)收获所述三倍体无籽西瓜果实。
23、如权利要求22所述的方法，其中所述二倍体授粉者西瓜植物是如权利要求1-16任一权利要求所述的西瓜植物。
24、一种生产三倍体无籽西瓜果实的方法，该方法包括步骤：
a)在田地中种植成行的三倍体西瓜植物；
b)在所述田地中种植成行的二倍体西瓜植物，其中二倍体西瓜植物的行大约是三倍体行宽的三分之一到二分之一。
25、如权利要求24所述的生产三倍体无籽西瓜果实的方法，其中二倍体西瓜植物的行大约是三倍体行宽的二分之一到三分之二。
26、如权利要求24所述的生产三倍体无籽西瓜果实的方法，还包括在每2行三倍体后，每3行三倍体后或每4行三倍体后种植所述二倍体西瓜植物行的步骤。
27、如权利要求24所述的方法，其中所述二倍体授粉者西瓜植物是如权利要求1-16任一权利要求所述的植物。
28、一种增加三倍体西瓜植物产量的方法，该方法包括步骤：
a)获得给所述三倍体西瓜植物授粉的授粉者西瓜植物，所述授粉者西瓜具有下述特征：
i)减少的果实负载；
ii)减小的叶大小；
iii)增加的开花持续时间；
b)在三倍体西瓜植物的田地中种植所述授粉者西瓜植物；和
c)收获所述三倍体西瓜。
29、如权利要求28所述的增加三倍体西瓜植物产量的方法，其中以大约等于或小于1株授粉者西瓜植物比2株三倍体西瓜植物的比率种植所述授粉者西瓜植物。
30、如权利要求28所述的增加三倍体西瓜植物产量的方法，其中以大约等于或小于1株授粉者西瓜植物比4株三倍体西瓜植物的比率种植所述授粉者西瓜植物。
31、一种生产二倍体授粉者西瓜植物的方法，该方法包括步骤a)将具有小的叶的第一种西瓜植物和产生具有脆果皮的果实的第二种西瓜植物杂交；和b)选择具有小的叶和产生脆果皮果实的二倍体授粉者西瓜植物。
32、如权利要求31所述的方法，其中所述第一种西瓜植物的叶具有大约在约20到约70cm2范围的表面积。
33、如权利要求31所述的方法，其中所述第二种西瓜植物的果实大约在约90到约150g/mm2范围的压力下破裂。
34、如权利要求31所述的方法，其中所述第一种西瓜植物的叶具有深的、非重叠的叶裂片。
35、如权利要求31所述的方法，还包含成熟时浓密分支的藤。
36、如权利要求31所述的西瓜植物，其中所述果实重量在约2到约7磅的范围。
37、通过权利要求31-36任一权利要求所述的方法获得的用于给三倍体植物授粉的二倍体西瓜。
38、一种生产二倍体授粉者西瓜植物的方法，该方法包括步骤：通过增加所述授粉者西瓜植物果实的脆性，培育二倍体授粉者西瓜植物。
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