$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Cucurbita (2n = 40) to bardzo różnorodny rodzaj w rodzinie Cucurbitaceae, który obejmuje 27 różnych gatunków, z których pięć jest udomowionych1. Wśród nich Cucurbita moschata, C. pepo i C. maxima mają największe znaczenie gospodarcze na świecie. W Stanach Zjednoczonych C. moschata i C. pepo to dwa najważniejsze gatunki w produkcji rolnej. C. pepo składa się z czterech podgatunków (ovifera, pepo, fraternal i gumala), które zawierają zarówno letnie, jak i zimowe grupy odmian dyni: krzywej szyjki, prostej szyi, żołędzi, przegrzebków, kokosa, szpiku warzywnego, cukinii i dyni2,3,4,5. C. moschata składa się głównie z zimowych rodzajów rynku squasha, w tym butternut, Dickinson i cheese group1. Te dwa gatunki są zróżnicowane morfologicznie i fenotypowo, przy czym C. pepo jest ceniony za plon, wczesność, pokrój krzewów i różnorodne cechy owoców, w tym kształt owoców, wielkość owoców, kolor miąższu i wzór skórki. Z drugiej strony C. moschata jest ceniona za przystosowanie do ciepła i wilgotności, a także odporność na choroby i szkodniki6,7. Hybrydyzacja międzygatunkowa między C. moschata i C. pepo jest nie tylko ważną strategią wprowadzania pożądanych cech między tymi dwoma gatunkami, ale także pozwala na poszerzenie bazy genetycznej w programach hodowlanych7,8.
Wczesne krzyżówki między C. moschata i C. pepo zostały wykonane w celu określenia ich kompatybilności i/lub barier taksonomicznych9,10,11, podczas gdy późniejsze badania skupiały się głównie na przenoszeniu pożądanych cech12,13,14. Międzygatunkowa hybrydyzacja między tymi dwoma gatunkami miała na celu przeniesienie nowych cech, takich jak pokrój wzrostu krzewów lub półkrzewów oraz poprawa plonów C. pepo, a także odporność na choroby, zdolność adaptacji do stresu abiotycznego i zwiększony wigor C. moschata14,15,16. Na przykład, specyficzne krzyżówki między C. pepo (P5) i C. moschata (MO3) zaowocowały wyższym plonem owoców13, podczas gdy akcesje C. moschata (Nigerian Local i Menina) były szeroko stosowane jako główne źródło odporności na potywirusy w uprawianych odmianach C. pepo17,18.
Poprzednie badania wykazały, że hybrydyzacja między C. moschata i C. pepo jest możliwa, ale trudna8,15. Krzyżówki międzygatunkowe mogą skutkować brakiem zawiązywania owoców (aborcja), owocami partenokarpicznymi pozbawionymi żywotnych nasion (pustymi nasionami), owocami bez pestek, w których niedojrzałe zarodki nie rozwijają się (stenospermokarpia) lub owocami z niewielką liczbą niedojrzałych zarodków, które można uratować w dojrzałe rośliny poprzez ratowanie zarodków15,16. Na przykład, żadne żywotne nasiona nie zostały uzyskane przez skrzyżowanie C. pepo (królowa stołu, matczyna) z C. moschata (duży ser, ojcowski), jednak odwrotna krzyżówka dała 57 żywotnych nasion ze 134 zapyleń9. Hayase uzyskała żywotne nasiona z krzyżówek C. moschata i C. pepo tylko wtedy, gdy krzyżówki zostały wykonane o godzinie 04:00 przy użyciu pyłku przechowywanego w temperaturze 10 °C przez noc19. Baggett skrzyżował osiem różnych odmian C. moschata z C. pepo (delicata) i poinformował, że spośród 103 wszystkich zapyleń uzyskano 83 owoce, które wyglądały normalnie, ale żaden z nich nie zawierał żywotnych nasion8. W krzyżówce C. pepo (S179) i C. moschata (NK), Zhang i in. uzyskali 15 owoców z 2994 nasionami, ale tylko 12 z tych nasion było zdolnych do życia, podczas gdy pozostałe wykazywały tylko szczątkowy rozwój. Badania te sugerują, że nawet jeśli krzyżowanie międzygatunkowe między C. moschata i C. pepo jest bardzo korzystne, uzyskanie owoców z żywotnymi nasionami z krzyżówek jest wymagające16.
Ratowanie zarodków zostało zasugerowane jako odpowiednia metoda przezwyciężania problemów wynikających z wczesnej aborcji lub słabo rozwiniętych embrionów i jest jedną z najwcześniejszych i najbardziej skutecznych technik hodowli in vitro do regeneracji niedojrzałych zarodków16,20. Ratowanie zarodków polega na hodowli in vitro słabo rozwiniętych/niedojrzałych zarodków, a następnie przeniesieniu do sterylnej pożywki w celu ułatwienia odzyskania sadzonek i ostatecznie dojrzałych roślin21. Chociaż ratowanie zarodków jest powszechnie stosowane w hodowli kabaczków, brakuje szczegółowego opisu odpowiedniej metodologii, która pozwoliłaby na jej rutynowe stosowanie. Zastosowanie techniki ratowania zarodków w celu pokonania międzygatunkowych barier hybrydyzacyjnych u gatunków Cucurbita zostało zgłoszone już w 1954 roku22. Jednak sukces ratowania zarodków we wczesnych badaniach był albo nieopisany, albo bardzo niski. Metwally i in. podali 10% wskaźnik sukcesu (regeneracji do dojrzałych roślin) wśród 100 międzygatunkowych zarodków hybrydowych uratowanych ze skrzyżowania C. pepo i C. martinezii23. Sisko i wsp. podali zmienny wskaźnik powodzenia regeneracji zarodków wśród zarodków uzyskanych z różnych kombinacji krzyżowych: wskaźnik regeneracji mieszańców uzyskanych przez skrzyżowanie C. maxima (Bos. Max) i C. pepo (Gold Rush) wynosił 15,5%, dla C. pepo (cukinia) i C. moschata (Hokaido) wynosił 20%, podczas gdy dla C. pepo (Gold Rush) i C. moschata (Dolga) wynosił 37,5%24. Oprócz genotypu, pożywki i warunki hodowli in vitro są ważnymi czynnikami sukcesu techniki25,26. W obecnym badaniu przetestowano różne kombinacje krzyżowe między C. moschata i C. pepo i opracowano prostą metodologię wykorzystania techniki ratowania zarodków w squasha. Opracowanie prostej i łatwej do odtworzenia techniki ratowania zarodków ułatwi hybrydyzację międzygatunkową i wzmocnienie plazmy zarodkowej w programach hodowli squasha.