“三倍體無子西瓜”有子現象及其原因探討

鐘貴文

摘要結合高中生物教材內容，對三倍體無子西瓜有子現象進行了探究，對現象背后的原因，分著色有胚種子、著色秕子和白色種子三方面進行了分析。

關鍵詞三倍體無子西瓜有子現象

中圖分類號Q-49 文獻標志碼E

人教版高中生物《必修2·遺傳與進化》中第89頁提到，四倍體西瓜（4n=44）作母本，二倍體（2n=22）普通西瓜作父本，進行雜交，能在四倍體植株上結出三倍體西瓜種子（3n=33）。將三倍體西瓜種子種植，植株成熟后，生殖器官中的孢子母細胞進行減數分裂，同源染色體聯會紊亂，通常不能形成配子。用二倍體西瓜花粉授粉，三倍體西瓜的子房能夠發育成果實，子房內因沒有形成受精卯，沒有對應的種子，理論上能結出無子西瓜。

現實生活中，三倍體西瓜果實常常出現種子，這是為什么？

1著色有胚種子及其原因分析

三倍體無子西瓜果實中，出現少數幾粒真正的種子，種子飽滿，種皮著色，內部有胚，若種植，可育。產生這種現象的原因是什么呢？

三倍體西瓜植株的性母細胞在減數分裂過程中，有22條染色體可正常聯會并形成11個四分體，每個四分體的兩條同源染色體平分到兩個子細胞中，另11條沒有配對的染色體隨機移向兩個子細胞。隨機分配的方式多種：11條染色體全部進入一個子細胞，另一個子細胞中無;10條染色體進入一個子細胞，另一個子細胞中有1條染色體;9條染色體進入一個子細胞，另一個子細胞中有2條染色體……在上述各種情況中，除11條染色體全部進入一個子細胞外，其他情況都會使子細胞沒有整倍數的染色體，最終形成的配子生活力低下，不能受精，不能形成受精卵，不產生胚。而11條染色體進入一個子細胞，形成的配子染色體數11或22，染色體是整倍數，形成這種配子的概率很低。一旦形成，這樣的配子有正常生活能力，可形成受精卵，受精卯發育成胚的過程中，自身能產生生長素，促進胚珠的發育，形成完整種子，這就是無子西瓜中有少量著色真正種子的原因。

2著色秕子及其原因分析

三倍體西瓜所出現的種子是“著色秕子”，即種子有種皮，種皮有顏色，內部沒有胚，或胚不完整，不育。人們把這樣的種子稱為“假種子”或“空種子”。這種現象是什么原因造成的？

著色秕子的形成的可能原因有以下兩種：

（1）用二倍體花粉給三倍體西瓜授粉，花粉在三倍體西瓜的雌蕊柱頭上萌發過程中，把自身所含的少量生長素帶入子房，同時，花粉含有色氨酸轉變為吲哚乙酸的酶系，這些酶系到三倍體西瓜的子房中，引起子房合成生長素并作用于種皮，使之發育、變硬、著色。

（2）三倍體西瓜在減數分裂后形成不正常的配子參與受精。受精后，雖然受精卵內染色體數目不正常，但受精卵初期還能進行一些生理活動，產生生長素，促進珠被發育成種皮。但是，受精卵后期細胞分裂等生理活動受到干擾，最終受精卵發生敗育死亡，結果只剩下前期發育成的外層種皮，形成著色秕子。在生產上，這種“敗育種子”出現的多少、有無、著色深淺等現象，與所用的二倍體不同品種的花粉有關，具體說來，與不同二倍體花粉對三倍體西瓜親和力強弱有關。

另外，秕子顏色的深淺受低溫、磷肥的施用量等外界環境因素影響。種子在生長發育過程中，當氣溫適宜、光照充足時，有利于種皮的著色，形成著色秕子的時間長，秕子大，顏色深;反之，氣溫偏低，雨水較多，光照不足，不利于種皮著色，形成著色秕子的時間短，秕子小，顏色淺。著色秕子的形成也與營養物質有關，如礦質元素磷能促進生長發育，當磷肥施用過多，產生的秕子多，秕子的顏色深。

3白色種子及其原因分析

三倍體西瓜中出現白子。那又是什么原因呢？

一年中種瓜時間早，或者在大棚內種瓜，由于受季節、環境等因素的影響，傳粉昆蟲很少或者沒有，雌花不能授粉，或者授粉不充分。這種情況下，三倍體西瓜缺乏必要的花粉刺激，胚珠只能早期短暫發育，沒有達到著色時間就停止了發育，無法完成完整的發育過程，結果，胚珠偏小，變成“白子”。

瓜農為了西瓜早日上市，在果實沒有成熟時，施用促進果實成熟的植物激素，結果，促進果實成熟的激素偏多，促進生長發育的激素偏少，導致生長發育的時間短，果實成熟加快，胚珠不能完成完整的發育過程，造成了人們所看到的“白子西瓜”。