秋水仙素誘導厚皮甜瓜倍性研究

摘要：為了成功獲得厚皮甜瓜四倍體，研究其倍性特征，本試驗用二倍體厚皮甜瓜M01—3為試材，用O.1％、O.3％、0.5％和O.7％的秋水仙素溶液通過涂抹法對子葉期和一葉一心期幼苗進行處理，并通過染色體計數法和細胞學鑒定法分析倍性。結果表明，已獲得同源四倍體甜瓜，0.3％和O.5％的誘導率最高；與二倍體相比，四倍體植株長勢好，葉形指數小，莖增粗，花冠大，花色艷，果肉變厚，可溶性固形物含量增加，氣孔變大，葉綠體數目增多。

關鍵詞：厚皮甜瓜；秋水仙素；誘變；四倍體

中圖分類號：S652.036 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)08—001l—04

甜瓜(Cucumis melo L)果實香甜，營養豐富，外觀美麗，香氣濃郁，性寒止渴，是深得世界各地人們喜愛的園藝作物之一。甜瓜屬于葫蘆科(ClieUrbitaeeae)黃瓜屬(cucumis)的一個亞屬(甜瓜亞屬Subgen melo)，按生態學特性分為厚皮甜瓜與薄皮甜瓜兩種，都屬二倍體物種，其體細胞染色體數目為2n=24。

園藝作物多倍體在育種中具有重要的地位和應用價值。由于染色體組倍性增加，在許多性狀上發生深刻變化，如細胞體積增大，器官肥大，莖粗葉厚，葉色綠，花果碩大，氣孔大，抗性強。但自然突變率低，通常通過人工誘導創造植物多倍體類型。Lotfi等對甜瓜單倍體進行研究，成功獲得雙單倍體；何歡樂、馬國斌等對甜瓜進行離體誘導獲得四倍體；吳明珠等對甜瓜進行輻射誘變獲得多個多倍體甜瓜材料；王雙武等用秋水仙堿進行了離體誘導薄皮甜瓜四倍體的研究。

本試驗用化學試劑秋水仙素誘導二倍體厚皮甜瓜，其主要作用機理是抑制了細胞分裂時紡錘體的形成，使復制后的染色體不能拉向兩極，細胞不能繼續分裂形成兩個子細胞，從而導致染色體加倍形成多倍體細胞，通過研究其形態學、細胞學與染色體數目的變化，從中選擇具有優良性狀的材料，或直接選育優良新品種，作為進一步選育三倍體甜瓜的原始材料，為厚皮甜瓜育種提供豐富的種質資源，為甜瓜多倍體誘導技術研究提供技術支持。

1 材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2008年3—6月在山東農業大學園藝實驗站日光溫室進行。供試材料為M01—3自交系品種，黃皮白肉，橢圓形，含糖量中等，肉質酥脆多汁，口感風味特佳。

1.2試驗方法

1.2.1誘變方法本試驗共處理800棵幼苗，分兩批，使用濃度為O.1％、O.3％、0.5％和O.7％的秋水仙索溶液，分別于子葉期和一葉一心期通過涂抹法對甜瓜幼苗生長點進行誘變處理，時間為上午7：oo和下午16：00，連續處理3天，對照用清水處理。

1.2.2鑒定方法用形態學鑒定法和染色體記數法初步鑒定多倍體材料。通過對植株生長發育期外部形態特征觀察，如莖粗、葉片長、葉色、葉形指數、花果變化等，初步判定植株倍性。并用卷須染色體壓片法觀察染色體數目變化，鑒定并選取多倍體材料并留種。

1.2.3四倍體植株生長勢指標測定(1)經染色體計數法鑒定的自交種第二年春天種植，隨機取10株，測各植株的高度，并選取相同節位測定莖粗、葉長和葉寬，計算葉面積。(2)隨機取3個自交果實，分別測其果實橫徑縱徑、果肉厚度，種腔橫縱徑和單瓜種子數。

1.2.4四倍體植株品質指標測定

(1)可溶性固形物含量測定：果實成熟后，每處理隨機采摘10個果實，用手持測糖儀(WYT型)測定果實可溶性固形物含量。

(2)可溶性糖含量測定：稱取0.3 g新鮮果實樣品于試管中，加入10 ml蒸餾水，沸水浴30min，然后過濾入50 ml容量瓶中，沖洗殘渣，定容，吸取1 ml提取液(對照加2 ml蒸餾水)于試管中，加蒽酮乙酸乙酯液(1 g蒽酮+50 ml乙酸乙酯)0.5 ml，濃硫酸5 ml，振蕩，沸水浴l min，自然冷卻，630 am下比色。制作標準曲線，計算含量。

(3)vc含量測定：稱取4.0 g新鮮樣品，置入研缽中，加2％草酸5 ml，研成勻漿。通過漏斗將樣品提取液轉移到50 ml容量瓶中。殘渣再用2％草酸提取2—3次，提取液及殘渣一并轉入量瓶。2％草酸總量為35 ml，最后以水定容。搖勻，過濾，濾液備用。吸取濾液10 ml，放人50 ml三角瓶中，立即用2，6一二氯酚靛酚鈉溶液滴定至出現明顯的粉紅色在15 s內不消失為止。記錄所用滴定液體積。根據公式計算含量。

2 結果與分析

2.1秋水仙素誘變處理結果

秋水仙素作為化學誘變劑，具毒性，處理后植株有死亡。由表1可看出：在處理時期上，秋水仙素溶液在甜瓜幼苗子葉期處理時，其死亡株數多于一葉一心期；從秋水仙素溶液濃度上分析，在一定濃度范圍內，溶液濃度越高，死亡率越高。

2.2染色體計數法和細胞形態學鑒定四倍體材料

通過對植株生長發育期外部形態特征觀察，選取20棵根莖粗大、長勢好、與四倍體相符的植株初步鑒定其倍性。通過卷須壓片法鑒定，篩選出5株四倍體單株，如圖l、2所示，體細胞染色體數都從2n=2X=24變異為2n=4X=48，證明二倍體厚皮甜瓜被誘變為同源四倍體。如圖3、4所示，電鏡下觀察葉片縱切面的超微結構，與二倍體相比，四倍體的氣孔明顯變大，且視野內的氣孔數減少，葉綠體數明顯增多，證明成功獲得四倍體厚皮甜瓜。

2.3厚皮甜瓜同源四倍體與二倍體的生長勢指標的比較

如圖3所示，甜瓜幼苗經秋水仙素加倍后，形態發生明顯變異，變異株表現為：苗期生長受阻，植株變大，莖粗壯；葉片寬且厚，色深綠，節間變長；花果器官明顯大于對照株，果肉厚，花色艷；種子較大。

2.3.1植株生長勢指標比較由表2可見，與二倍體相比，四倍體植株明顯長勢好，高大，莖粗壯，節間距也較長；葉片厚且大，葉色深綠，光合速率較高，葉形指數變小，葉片有近圓趨勢。

2.3.2果實和種子指標比較由表3可見，與二倍體厚皮甜瓜果實相比，四倍體果實橫縱徑增大、重量增加，差異較明顯；果肉厚度和果臍直徑明顯增大；果形指數變大，果實有近圓趨勢。

由表4可見，與二倍體相比，四倍體種子增大且飽滿，差異顯著；千粒重明顯增加，但差異不顯著；單瓜正常種子數明顯降低，出現大量空秕種子，差異較明顯。

2.4果實品質指標比較

由表5可見，二倍體被誘導變異為四倍體后，Vc含量顯著增加；中心可溶性固形物含量和可溶性糖含量也明顯增多，果實更加香甜多汁。

3 結論與討論

3.1結論

①幼苗子葉期的處理效果比一葉一心期的要好。秋水仙素對植物有毒害作用，隨著秋水仙素溶液濃度的增加對甜瓜幼苗的傷害也增大。

②利用染色體計數法鑒定成功獲得同源四倍體材料，在鑒定結果中，兩個處理時期均以O.3％和0.5％濃度秋水仙素溶液誘變率最高，誘導率與秋水仙素溶液濃度不呈正比，隨機性大。

③多倍體效應可以增加果皮、果肉的厚度，也可以改善它們的貯運性。從已獲得多倍體甜瓜來看，它的果實比二倍體果實大，品質也有所改進。表現為可溶性固形物含量明顯增加，風味變優，抗性增加，果肉增厚，成熟期略晚。

3.2討論

3.2.1秋水仙素濃度和處理時間對甜瓜四倍體誘變的影響秋水仙素是一種化學誘變劑，具毒性，秋水仙堿濃度對加倍率的影響很大。本試驗隨秋水仙素濃度的提高，四倍體的誘變率呈現先上升后下降的趨勢，但不呈線性關系。這與陳勁楓等(2004)的研究結果相似。

涂抹法誘變處理效果較好，降低了浸種的藥害，使植株成活率提高。同時處理時間也影響誘變率，處理時間過短，則誘變效果差；處理時間過長，易發生藥害，使生長點萎縮死亡。

3.2.2四倍體厚皮甜瓜的應用 四倍體厚皮甜瓜植株粗壯，抗逆性增強；葉片厚且大，色深綠；花冠大且色艷；果實增大，果肉厚且品質更加優良，可用于直接栽培和銷售。另外，本試驗成功誘導出厚皮甜瓜四倍體，為下一步的育種工作提供了豐富的材料，可從中選擇具有優良性狀的材料作為親本，以克服遠緣雜交的障礙，為選育三倍體優良新品種奠定了良好的基礎。