自從德國人Drude (1917)開始南瓜種間雜交實驗以來，國內外學者壹直在不斷探索方法和技術，試圖通過常規種間雜交、體細胞雜交和分子生物學手段，打破種間雜交的壁壘，實現優良品質、抗蟲性和抗逆性在不同種間的轉移。雖然取得了壹些進展，但還沒有取得理想或壹致的結果。對五種栽培南瓜的雜交研究表明，南瓜屬的種間親緣關系較近，種間雜交復雜。部分研究的測試結果見表17-4。
表17-4南瓜屬種間雜交試驗結果
永成安等(2001)研究表明，中國南瓜與印度南瓜的親和力很高，但與灰籽南瓜的親和力壹般，F1代幾乎不育，但與西葫蘆的親和力最差。灰籽南瓜與中國南瓜、印度南瓜、西葫蘆都有壹定的親緣關系，其中中國南瓜親緣關系最高。總結前人的研究，美國葫蘆科作物專家Whitaker T.W.(1962)認為，在壹年生南瓜物種中，印度南瓜物種與美國南瓜物種親緣關系較近，而印度南瓜物種與美國南瓜物種距離較遠。中國南瓜和印度南瓜(Sunsquash)具有較高的親和性，兩者雜交可獲得種間雜種，尤其是以印度南瓜為母本時。中國南瓜與灰籽南瓜的親和性壹般，F1代幾乎不育，但與美國南瓜的親和性最差。灰籽南瓜與美國南瓜關系密切；多年生南瓜和黑籽南瓜與壹年生南瓜相差甚遠，但黑籽南瓜與印度南瓜和美國南瓜接近。從親緣關系分析，五個南瓜品種的進化時間可能存在壹定的順序，中國南瓜在壹年生南瓜中處於種間雜交的中期。但需要註意的是，在種間雜交實驗中，同壹物種的不同品種會得到不同的檢測結果，這也是南瓜不同物種間遺傳關系復雜的原因之壹。1983聯合國糧農組織在全球報告《葫蘆科植物遺傳資源》中描述了南瓜品種間的遺傳關系，如圖17-3所示。
圖17-3五種栽培南瓜種間雜交示意圖。
目前，研究人員有興趣通過種間雜交技術，將印度南瓜的優良品質性狀與中國南瓜的抗蟲性狀結合起來，培育高品質的種間雜種。目前已經有很多成功的例子，如Pearson，O.H .等人(1951)和日本長岡園藝種苗廠育成的新型Tosa系列南瓜。此外，南瓜屬中對病蟲害具有特殊抗性的種質資源並不多，僅有少數野生南瓜種質資源具有抗病性，如>:C. Ecuador【高抗病毒病——西葫蘆黃花葉病毒等。]，>奧基喬本氏梭菌[[高抗白粉病(>:白粉菌)]，& gt高抗白粉病和病毒病，高抗白粉病，是壹種良好的抗病種質資源。利用遠緣雜交技術已經成功地將壹些抗病基因轉移到栽培物種中。比如美國研究者Whitaker(1959)發現野生種>:C.lundelliana南瓜可以與5個栽培種中的任何壹個雜交，所以是南瓜的壹個很好的橋梁品種。西葫蘆和野生抗病品種>:西葫蘆不易雜交。為了將抗病基因轉移到南瓜栽培品種中，康奈爾大學(Thomas W.Whitaker，1986)的研究人員已經使用中國南瓜品種Butternut作為橋梁品種。首先，他們使用>:C.martinezii×C.moschata進行雜交，然後將獲得的F1代與西葫蘆雜交，成功獲得抗白粉病和黃瓜花葉病毒病的西葫蘆材料。同時，通過這種方法，中國南瓜的優質性狀和抗蟲性狀也被轉移到南瓜品種上。澳大利亞學者(Herrington，碩士，2002年。)成功轉入> c .厄瓜多爾和> c .將‘尼日利亞’南瓜種質的抗病毒基因轉入南瓜，培育出抗西葫蘆黃花葉病毒(ZYMV)、番木瓜環斑病毒-西瓜株系(PRSV-W)和西瓜花葉病毒(WMV)的印度南瓜品種Redlands Traiblazer和都龍QHI和中國南瓜品種日落QHI。
遠緣雜交試驗中，F1代或早期雜交2 ~ 3代常出現花粉不育或種子發育不良。為了保存後代，常結合回交方法和胚胎拯救技術。Wall J.R.(1954)通過胚培養技術獲得了中國南瓜和西葫蘆的雜種。Wasek R. (1982)也獲得了西葫蘆和>:c .南瓜的雜交後代。Pearson O.H等(1951)提出用秋水仙堿將遠緣雜交後代加倍成二倍體，可以解決花粉不育的問題。關於南瓜種間雜交的困難性和多變性，Wall和York(1960)的研究認為配子的多樣性有助於種間雜交的成功，即雜合基因型比純合基因型更容易雜交。西葫蘆中的菜瓜通常比其他類型的西葫蘆更容易與中國南瓜雜交。
南瓜的細胞學和分子生物學研究
在南瓜植株再生體系的構建和應用方面，自Schoroeder(1968)開始分別通過體細胞胚胎發生途徑研究南瓜植株再生體系(Biserka J .，191；Carol G .，1995)和器官發生途徑(Ananthakrishnan G .，2003；Krishnan K .，2006)，並對影響再生率的各種條件進行了大量研究。體外大孢子培養；藤田K.(1988)等人以中國南瓜(>離體南瓜子房)為外植體，在開花期和開花後取材。結果開花期胚珠再生頻率顯著高於開花後，說明外植體在植物生長發育活躍期分化能力強，再生頻率高。同時，研究還發現，對子房進行5℃低溫預處理2天，可以促進胚狀體的發生。盛玉平等(2002)研究了1南瓜的組織培養快速繁殖。通過比較消毒時間、外植體來源、激素組合等因素的影響，建立了適合生產的南瓜1的組培快繁技術。結果表明，最佳消毒方法為70%乙醇表面消毒30s，再用氯化汞消毒15min；頂芽的芽誘導率高於子葉。適合試管苗生長的培養基為2/3 ms+ba 0.5 mg/L，1/2MS對不定根的形成效果最好。
在南瓜基因工程育種中，已有將抗病毒基因轉入南瓜的報道。南瓜抗病毒基因工程中使用的有效基因主要來自病毒，外殼蛋白基因策略在南瓜中應用廣泛。已有報道將葫蘆科作物的西瓜花葉病毒(WMV)、黃瓜花葉病毒(CMV)、南瓜花葉病毒(SqMV)和西葫蘆黃斑花葉病毒(ZYMV)的外殼蛋白基因轉入葫蘆科作物。在美國，已知CMV致病菌株的外殼蛋白(CP)基因已經被引入南瓜和甜瓜的商業品種中，並且這種抗性由顯性單基因控制。在康乃爾大學，已經將SqMV-1的CP基因導入南瓜中，表現出很高的抗性，尤其是將WMV外殼蛋白基因轉入南瓜品系，受單基因控制，不受溫度和病毒濃度的影響。此外，美國已經將ZYMV病毒的CP基因轉移到葫蘆科作物中。布倫特·羅威爾(1999)等人將基因工程方法育成的抗病材料和傳統育種方法育成的抗病或耐病品種與普通感病雜交品種進行比較，通過田間病害癥狀調查和酶聯免疫吸附試驗(ELISA)鑒定病毒病的影響。結果表明，西瓜花葉病毒(WMV)是最常見的病毒，引起的病害最多。轉基因品種表現出較強的抗病性和較高的產量，大多數轉基因品種的抗病性和產量都高於對照品種。酶聯免疫吸附試驗(ELISA)結果表明，部分轉基因植株中可檢測到外殼蛋白，且與植物抗性有關。轉基因西葫蘆植物在收獲商業甜瓜後表現出輕微的病毒感染癥狀。龐世忠(2000)等研究了病原介導的抗性途徑，獲得了攜帶南瓜花葉病毒外殼蛋白基因的南瓜品系。用SqMV在溫室、網室和田間接種R1的三個獨立菌株(敏感、可恢復和抗病)。幾乎所有抗性品系(SqMV-127)的植株在溫室和田間都表現出抗病性。敏感菌株(SqMV-22)出現癥狀並蔓延至全株。分析了外源基因在轉CP基因植株中的轉錄情況。結果表明，抗性品系SqMV-127表現為CP基因轉錄後沈默。證據是CP基因在抗性植物中的轉錄水平很高，但積累很少，並且檢測不到CP蛋白。這是轉基因南瓜抗SqMV的首次報道。
近年來，國外已有兩個或兩個以上CP基因轉化葫蘆科作物的報道。Tricolj D.M等和M.Fuchs(1995，1998)等在日內瓦研究了表達ZYMV和WMV外殼蛋白基因的轉基因南瓜ZW-20和ZW-20B的抗性。結果表明，上述兩個品種對這兩種病毒混合接種表現出較高水平的抗性。對表達CMV、ZYMV和WMV CP基因的5個轉基因南瓜品系進行了田間試驗。結果表明，表達CMV、ZYMV和WMV三個CP基因的轉基因株系C2W-3表現出最高的抗性，無系統感染。表達ZMV和WMV CP基因的菌株ZW-20對ZMV和WMV表現出高水平的抗性。表達CMV單壹CP基因的三個株系，ZMV和WMV，分別為C-14、Z-33和W-164，表現出與對照相同的癥狀，但發病延遲2-4周。可見，同壹株植物上表達的CP基因越多，抗性越強。
在中國，WMV的CP基因也被轉移到甜瓜、西瓜和黃瓜中。將CP基因轉入南瓜、甜瓜、番茄和辣椒中；將黃瓜花葉病毒的CP基因轉入煙草。但目前國內報道的都是CP基因轉入單個病毒的實驗結果。
在南瓜分子標記的應用中，Stachel(1998)等人利用40個隨機引物對20個南瓜品系(自交6代)進行了分析，其中34個引物擴增出116條多態性條帶。通過聚類分析，將20份材料分為3類，與傳統的分類系統基本壹致。Gwanama等(2000)利用16隨機引物對采自贊比亞和馬拉維的31份中國南瓜材料進行RAPD分析，擴增出39條多態性條帶。聚類分析將31種質分為4類，馬拉維分為3類，贊比亞分為1類。馬拉維樣本的遺傳距離為0.32 ~ 0.04，贊比亞樣本的遺傳距離為0.26 ~ 0.04。李等(2000，2007)利用技術對3種南瓜的23份國內外育種材料和品種的親緣關系進行了分析，發現3種南瓜的基因組分析結果與傳統分類學結果完全壹致，同時技術揭示了南瓜不同品種(系)的親緣關系與其地理來源和形態特征基本壹致。同時，研究組以(矮生中國南瓜×印度南瓜)×印度南瓜建立的BC6近等基因系為群體，通過RAPD技術獲得了與中國南瓜矮生基因緊密連鎖的分子標記，連鎖距離為2.29cM。李俊立等(2005)利用RAPD技術分析了70份南瓜種質的遺傳多樣性。系統聚類分析將70份南瓜種質分為3類:中國南瓜、美國南瓜和印度南瓜，與傳統分類結果壹致。同時將種質細分為三組，第壹組分為三組，第二組分為六組，第三組分為五組。結果表明，與地理來源和形態特征有壹定的相關性。主成分分析和系統聚類分析的結果基本壹致，但系統聚類分析在揭示密切相關個體間的關系方面能提供更多的信息。Ferriol等(2001)對8份南瓜種質進行隨機引物分析，發現種間遺傳距離明顯大於種內遺傳距離，與根據果實性狀分類的結果壹致。
第三，南瓜種質資源創新
據(野菜園藝百科)介紹，日本早在20世紀40年代就開始了南瓜種質資源創新的研究，育成了許多品質優良、早熟的印度南瓜品種和中晚熟、品質優良的中國南瓜品種，在砧木南瓜研究領域也走在世界前列。歐美國家更註重觀賞南瓜和雕刻南瓜的研究(多為西葫蘆種)，而中國南瓜種的研究(Wessel-Beaver L .，1994；Maynard . N，1994，1996)大多集中在Butternut品種上，短蔓、半短蔓、抗病毒病、白粉病的品種都有選育。20世紀80年代以前，我國南瓜種質創新研究僅停留在地方品種常規選育的層面。20世紀80年代以後，育成了許多鮮食南瓜品種(鄭漢攀，1998；劉壹生，2006 54 38+0；李，2006；賈，2007；羅福清，2006 54 38+0；錢壹道，2001)，如蜜南瓜、吉祥1南瓜、景洪板栗南瓜、短蔓呂晶板栗南瓜、京密板栗南瓜、李鴻、金星、甜板栗等多種優質高產雜交種；培育了大型多籽南瓜品種，如美亞雪城1和黑龍江烏夏(紀新文，2002)。
近年來，國內外蔬菜育種家壹直在開展如何提高南瓜品質、產量和適應性、抗病性和抗蟲性的相關研究，並在種質創新研究方面取得了壹些新進展。
(1)利用常規雜交選擇技術創新南瓜種質。
20世紀80年代後期，南瓜種質資源創新取得重大進展。山西省農業科學院蔬菜研究所先後育成了南瓜新品種武滿1 ~ 4系列。由於其獨特的矮化特性，適合密植，易於管理，結果好，產量高，特別適合南方壹些省區的幼齡南瓜食用，很快被市場接受。20世紀90年代末，湖南省衡陽市蔬菜研究所先後培育出鈴號1、鈴號2、鈴號4系列早熟蔬菜南瓜。該系列品種抗逆性強，產量高，連續坐果性強，口感甜，品質好，耐貯運性好。70年代中期進入市場，90年代在中國國內市場發展迅速。據不完全統計，該品種每年種植面積高達60000多km^2，種子銷量和種植面積正以每年10%的速度遞增。甚至緬甸、越南、美國等國家都引進了種植。該品種於1997通過廣東省農作物品種審定委員會審定。除了上述鮮食南瓜品種，還有山西省農科院蔬菜研究所挑選的裸南瓜。因為它的種子沒有外果皮，所以它成為了壹個既有種子又有瓜肉的優秀的中國南瓜新品種。近年來，我國在印度南瓜種質創新研究方面的科研水平也有了顯著提高。創新種質資源大多是利用國外或國內引進的優質種質資源選育而成，通過自交、雜交、回交和多代自交選育出許多穩定、優良、各具特色的自交系。然後根據育種目標選擇親本，育成生產中需要的品種，如陸晶板栗南瓜、銀杏板栗、吉祥65433等。這些研究對提高我國南瓜育種和生產水平起到了積極的作用。
外國學者(惠特克T.W，1959；芒格H.M .，1976；Provvidenti .和Robinson R . W . W .，1978)在南瓜抗病轉移和抗病品種選育方面做了大量工作。主要方法是栽培種與抗病野生種多代雜交、回交和自交，後代輔以胚挽救技術，將抗病或抗蟲基因轉入栽培種，極大地豐富和完善了南瓜種質資源的類型，為南瓜抗病育種開辟了新途徑。例如，Contin M.E.(1978)和Andres T.C.(2000，2002)報道了美國康奈爾大學的研究人員分別通過雜交和回交C.lundelliana(相關野生種)、C.martinezii和C.moschata(栽培種)獲得白粉病抗性。澳大利亞學者通過種間雜交，將番木瓜抗環斑病毒(PRSV)、西葫蘆抗黃花葉病毒(ZYMV)和西瓜花葉病毒(WMV)基因從厄瓜多爾和中國南瓜的尼日利亞地方品種轉移到印度南瓜品種和中國南瓜品種中，培育出雷德蘭茲開拓者、都龍QHI和日落QHI。Lebeda A.(1996)已經通過南瓜的butternut品種將C.martinezii的黃瓜花葉病毒(CMV)抗性基因導入西葫蘆，並且抗性是部分顯性的。結果表明，惠特克對ZYMV、黃瓜花葉病毒、WMV和白粉病有抗性。
(二)利用其他技術進行南瓜種質創新
生物技術與常規選擇技術相結合，可以創造新的南瓜特異種質，從而提高育種效率和質量。
通過單倍體培養技術在南瓜中獲得新的種質還沒有報道，但是Lee Y.K，Abrie A.L和Kwack S.N.(2003，2001，1988)報道了通過在MS改良培養基上誘導南瓜種子和胚珠獲得愈傷組織，然後獲得體細胞胚和再生植株。對影響再生的各種條件，如外植體、激素、基因型等因素做了大量的研究，形成了比較成熟的方法。趙建平(1999)通過組織培養技術成功獲得了愛思思南瓜組培苗。劉栓濤等人利用組織培養技術快速繁殖黑籽南瓜苗獲得成功。該技術的建立為通過遺傳轉化、快速繁殖、品種改良、種間雜交和胚培養創造新種質奠定了基礎。
張興國等(1998)報道了用聚乙二醇和高鈣高pH法融合黃瓜子葉原生質體和中國南瓜及南瓜籽葉原生質體獲得體細胞雜種愈傷組織。目的是擴大兩屬的遺傳背景，創造新的種質。
輻射誘變技術在人工創造新種質中具有重要作用，可以加速人工進化的進程，豐富生物的變異類型，為育種提供更多的選擇機會。據李秀珍等(1996)報道，小菊南瓜幹種子經60Co-γ射線處理後，經過5代選育出3個新的優良品系。
南瓜是中國重要的蔬菜作物之壹。雖然通過傳統育種方法獲得了壹些優良品種，但種質資源的研究深度和廣度遠遠落後於許多其他蔬菜作物。今後應加強南瓜分子標記技術、單倍體培養技術和轉基因技術的研究，並註意與傳統育種技術相結合，使每個南瓜品種都能建立多種形式的轉基因體系，優化分子標記技術體系，加快重要經濟性狀基因的標記和克隆，進壹步提高南瓜種質資源的研究水平。