秋水仙素誘導西瓜多倍體的研究

施先鋒，彭金光，王宏太，李煜華，曾紅霞，張安華，楊皓瓊

（武漢市農業科學研究所，湖北武漢，430051）

秋水仙素誘導西瓜多倍體的研究

施先鋒，彭金光，王宏太，李煜華，曾紅霞，張安華，楊皓瓊

（武漢市農業科學研究所，湖北武漢，430051）

研究了不同濃度秋水仙素處理對3個西瓜品系幼苗染色體加倍的誘導效應，通過形態觀察、染色體計數以及流式細胞儀等方法進行了倍性鑒定。結果表明，秋水仙素誘導3個西瓜品系均得到了四倍體，0.3%的秋水仙素處理幼苗的變異率較高，其中以0.3%秋水仙素處理黃小玉母本的變異率最高，達15.1%。四倍體表現出葉片長、寬、厚均增大，花瓣大小和果皮厚度均較二倍體明顯增加。根尖染色體壓片檢查表明，四倍體染色體數為2n=4x=44，二倍體對照為2n=2x=22。流式細胞儀檢測結果表明，誘導不僅產生四倍體，還有嵌合體。

西瓜；秋水仙素；多倍體；誘導；鑒定

無籽西瓜的果實由于沒有籽，品質好，食用方便，高產抗病，耐貯運，深受生產者、經營者和消費者歡迎。目前，全國各地均有栽培，生產上栽培的無籽西瓜是三倍體，它是由四倍體西瓜作母本，二倍體西瓜作父本進行雜交而產生的一代雜種[1]。因此，秋水仙素誘導西瓜四倍體成為無籽西瓜育種成功與否的關鍵。

秋水仙素處理部位可為種子、幼苗莖尖、幼苗生長點等，誘變率一般在0.1%～1.0%[2]。譚素英等[3]通過剝去生長點外幼葉后用1%秋水仙素的羊毛脂膏涂抹和0.2%的秋水仙素水溶液浸芽處理，顯著提高了西瓜變異頻率和秋水仙素處理效果。周泉[4]根據多年的生產經驗認為，采用0.25%秋水仙素溶液滴苗處理西瓜效果最好，處理期間溫度控制在18～25℃。本試驗研究了不同濃度秋水仙素對3個西瓜品系的染色體加倍效應，并探索西瓜多倍體鑒定的方法，以期為西瓜多倍體育種提供新材料和為生產提供重要的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以“黃小玉母本”、“黃小玉父本”和“黑美人自交系”3個品系為材料，編號分別為D66、D67及F35，均為武漢市農業科學研究所提供。

1.2 試驗方法

①滴苗處理誘導西瓜多倍體 2009年3月18日催芽播種于武漢市維爾福種苗公司育苗大棚內。在幼苗子葉展平破心之前，用滴管將濃度為A1（0.1%）、A2（0.2%）、A3（0.3%）、A4（0.4%）秋水仙素及清水（作對照CK，計為A0）滴浸幼苗生長點，每次一滴，每天早晚各1次，連續5 d。每處理40株，3次重復。處理及緩苗期間，應將植株置于散光下，以免日光直接照射，致使秋水仙素分解破壞。4月29日定植于武漢市農業科學研究所武湖基地單棟塑料大棚內，株行距40 cm×120 cm，立架栽培，管理同其他西瓜大棚立體栽培。

②倍性鑒定方法 根據植物多倍體形態特征[5]，結合田間生長情況，以植株生長緩慢、葉色濃綠、葉片較厚、葉片變大變寬、葉質地粗糙、花瓣大小及果皮厚度等特征進行初步鑒定。采用德國Partec公司的PA流式細胞儀檢測倍性，檢測方法參考張俊娥等[6]的方法。染色體制片方法采用去壁低滲法[7]，在Olympus BH-2型顯微鏡下觀察和照相記錄。

表1 秋水仙素對3個西瓜品系滴苗誘導效應

1.3 數據分析

利用SAS統計軟件對各個處理的形態變異率經反正弦后進行方差分析。

圖1 不同倍性西瓜葉片中DNA含量分布曲線

圖2 根尖染色體

2 結果與分析

2.1 秋水仙素對西瓜的誘導效應

以植株生長緩慢、葉色濃綠、葉片較厚、葉片變大變寬、葉質地粗糙等為形態變異標準，統計形態變異率（表1），統計分析結果表明，隨秋水仙素濃度的升高，3個西瓜品系的死亡率均呈現出不同程度的升高。各個處理的形態變異率經反正弦后進行方差分析結果表明，當秋水仙素濃度為0.3%時，3個西瓜品系的形態變異率顯著高于其他處理，說明0.3%的秋水仙素誘導效果最好；此時，黃小玉母本的變異率顯著高于黃小玉父本和黑美人自交系，但黃小玉父本和黑美人自交系之間無顯著性差異。

2.2 倍性鑒定

①形態學觀察 四倍體植株伸蔓期比二倍體植株生長要緩慢些，但幼苗出現分枝后，快速生長。四倍體的葉片比二倍體的葉片大而且厚，顏色也較深；雄花花瓣大且厚，顏色更為鮮艷，花柄更長和粗。

②流式細胞儀倍性鑒定 以二倍體植株葉片主峰熒光強度位于50（圖1-A）作對照，經流式細胞儀鑒定得到四倍體主峰熒光強度位于100（圖1-B）的植株17株，其中黃小玉母本9株，黃小玉父本5株，黑美人自交系3株，另有嵌合體（圖1-C）14株。

③染色體數目鑒定 對照植株的根尖染色體數為2n=2x=22，為二倍體（圖2-a）。和對照相比，變異株細胞體積、核仁明顯增大，染色體數明顯加倍，計數變異植株的根尖染色體數為2n=4x=44，為四倍體（圖2-b）。

3 小結

本試驗在滴苗誘導西瓜四倍體過程中，隨秋水仙素濃度的升高，3個材料死亡率均逐漸升高。當秋水仙素濃度為0.3%時誘導效果最好。誘導得到的多倍體植株中，四倍體17株，嵌合體14株。在西瓜多倍體誘導過程中，倍性鑒定是重要的過程之一。先根據多倍體的特征通過田間的觀察初步鑒定是有必要的，這樣可以從一定程度上減小工作量。本試驗的結果表明，常規染色體壓片法在細胞學研究和倍性鑒定中發揮了巨大作用。通過流式細胞儀檢測變異植株，可以快速鑒定出加倍植株。

[1]施先鋒，彭金光，汪李平.用西瓜葉片氣孔保衛細胞葉綠體數鑒定西瓜染色體倍性[J].湖南農業大學學報：自然科學版，2009，35（6）：640-642.

[2]黃平.多倍體形成的途徑[J].生物學教學，1998（9）：35.

[3]譚素英，黃秀強，劉濟偉.提高西瓜四倍體誘導率的研究[J].華北農學報，1993，8（4）：12-15.

[4]周泉.全緣葉四倍體QB-3西瓜選育初報[J].中國西瓜甜瓜，1993（2）：6-8.

[5]王志敏，牛義，宋明，等.多倍體誘導在蔬菜育種上的應用[J].生物學雜志，2004，21（6）：35-38.

[6]張俊娥，劉繼紅，鄧秀新.采用倍性分析儀鑒定柑橘愈傷組織的遺傳變異[J].遺傳學報，2003，30（2）：169-174.

[7]馬雙武，劉君璞，王吉明，等.西瓜種質資源描述規范和數據標準[M].北京：中國農業出版社，2006.

Study on Colchicines Induced Polyploid Plants and Identification ofCitrullus lanatus

SHI Xianfeng,PENG Jinguang,WANG Hongtai,LI Yuhua,ZENG Hongxia,ZHANG Anhua, YANG Haoqiong
(Wuhan Institute of Agricultural Sciences,Wuhan 430051)

The effects of colchicine concentration on the apicalmeristems of the seedlings in three species ofCitrullus lanatushave been conducted in this study,and the ploidy level was identified by morphological trait,chromosome number and flow cytometry techniques.The results showed that treatedCitrullus lanatuswith 0.3%colchicine lead to a high mutation rate,and the highest mutation rate (up to 15.1%)was achieved in the female parent of Huangxiaoyu by treatment of 0.3%colchicine.All the three tested species ofCitrullus lanatushave obtained a number of tetraploidy plants.The tetraploid plants exibited leaf length width and thichness are increased bigger than those of diploid,petal size and pericarp thickness significantly increased.The choromosome number of mutated plants was 2n=4x=44,while that of the control plants was 2n=2x=22.Flow cytometry results showed that the induced not only tetraploid but chimera.

Citrullus lanatus;Colchicine;Polyploid;Induction;Identification

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.08.005

武漢市晨光計劃（200950431212）

施先鋒（1981-），男，碩士，主要從事西甜瓜育種及技術推廣，電話：13871542551。E-mail：shixf124@163.com

2010-03-18