西瓜性型遺傳規律

紀高潔 張潔 宮國義 史建廷 張海英 任毅 郭紹貴 高俊平 沈火林 許勇

目的與意義： 與葫蘆科其他作物相比，西瓜性型遺傳規律和性別決定機制的研究相對落后。利用不同性型的西瓜材料進行相互雜交獲得了5組六世代分離群體，深入分析其后代分離規律及季節對材料性型的影響并揭示西瓜性型遺傳規律，有助于促進優良雌性系的發現，并改進西瓜雜交種子生產。此外，為發現控制西瓜性別表達的分子機制奠定基礎。

材料與方法： 利用3種西瓜性型的4個材料一共構建了5組六世代群體：Group1的母本為‘SL3H，父本為‘XHB;Group2母本為‘AKKZW，父本為‘XHB;Group3母本為‘XHBGM，父本為‘XHB;Group4母本為‘XHBGM，父本為‘SL3H;Group5母本為‘XHBGM，父本為‘AKKZW，植物材料的表型與基因型見原表2。群體分別于2012年春季和2012年夏季種植于北京市農林科學院蔬菜研究中心育種基地，其中春季為露地栽培，夏季為保護地栽培。鑒定每一個植株前30個節位著生的花器官后，按照1990Kenigsbuch和Cohen發表的文獻對植株性型進行定義。

結果與分析： 季節變化會影響西瓜植株第1朵雌花/完全花的著生節位，即同一種材料定植于春季的植株上第1朵雌花（完全花）著生節位均低于定植于夏季的植株。春季定植西瓜植株的雌花/完全花比率顯著高于夏季定植植株。此外，2個季節間，相同西瓜材料的植株性型一致。這說明季節變化不影響單株性型特征，但影響單株著生花器官的性別比率。西瓜雄花完全花同株性型受等位基因a控制。此外，以上數據還表明，西瓜雄花雌花完全花同株性型受另一個隱性基因控制，該基因被命名為tm，a是tm的隱性上位基因。西瓜全雌株性型是受一個單隱性基因控制，這與早期研究結果一致，該基因被稱為gy基因;西瓜性型是由a、gy和tm 3對等位基因控制。其中a基因控制雄花完全花同株性型;tm基因控制雄花雌花完全花同株性型;gy基因控制全雌株性型。a是tm的隱性上位基因。西瓜6種性型植株對應的基因型為（原表2）：雌雄異花同株性型（A_Gy_Tm_）;雄花雌花完全花同株性型（A_Gy_tmtm）;雌花完全花同株性型（aaGy_Tm_或aaGy_tmtm）;全雌株性型（A_gygyTm_）;雌花完全花同株性型（A_gygytmtm）以及完全花株性型（aagygyTm_或aagygytmtm）。本研究中所用材料的基因型分別為：SL3H和AKKZW（aaGyGytmtm）、XHB（AAGyGyTmTm）、XHBGM（AAgygyTmTm）。

結? ? 論：與黃瓜、甜瓜相比，西瓜在性型遺傳規律上的特征主要有：（1）3個葫蘆科主要作物均受3對等位基因控制;（2）西瓜tm基因的作用與甜瓜m基因的作用是相似的，均控制著雄花雌花完全花同株性型，而黃瓜a基因控制著全雄株性型;（3）西瓜與甜瓜的全雌基因均受隱性基因控制，而黃瓜的全雌基因F是一個顯性基因。這說明，在遺傳規律上，西瓜與甜瓜更相似，所以將甜瓜性型研究成果作為重要參考。定植于春季的西瓜植株上著生雌花（完全花）的比率顯著高于夏季。這說明春季短日照、弱光照和低夜溫的環境條件更適合雌花和完全花的生長，這與前人研究相吻合。但調查還發現，春季低溫、短日照的環境條件下，西瓜雄花雌花完全花性型植株的雌花比率更高。反之，夏季高溫、長日照的環境條件下，完全花的比率顯著升高。這個現象表明，西瓜花器官在夏季更傾向發育雄性器官。這個現象還說明，控制雄花雌花完全花同株性型的tm基因應是一個對溫度、光照等環境因子反應敏感的基因。tm基因的機制可能與擬南芥花發育路徑中的Go類基因相似，即通過感知光照、溫度的變化來調控激素的表達，從而對植株花器官的性別比率產生影響。