赤霉素和乙烯利對甜瓜4種性型分化的影響

孫思瓊 王惠林 王志文 徐寶林

摘? ? 要：為了探索赤霉素和乙烯利對厚皮甜瓜（Cucumis melo L.）不同性型雌雄花分化及不同節位段分布的影響，采用不同濃度的赤霉素和乙烯利對4種性型的厚皮甜瓜材料在2葉1心期開始進行處理。結果表明：赤霉素和乙烯利可以顯著降低全雌系雌花數;赤霉素對全兩性花株性型無影響，而乙烯利會降低該性型植株的兩性花數量;赤霉素可以使雌雄異花同株性型的雄花數量減少，而500 mg·L-1赤霉素會增加雄花兩性花同株性型的雄花數量;乙烯利對雌雄異花同株和雄花兩性花同株這2種性型的雄花有抑制作用，使這2個性型雄花數顯著降低。其中400 mL·L-1乙烯利處理可使雌雄異花同株性型植株主蔓6～15節不出現雄花，效果最佳。

關鍵詞：甜瓜;赤霉素;乙烯利;性型分化

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）11-068-06

Effects of gibberellin and ethephon on sex differentiation in four sex types of melon

SUN Siqiong1， WANG Huilin1， WANG Zhiwen1， XU Baolin2

（1. Forestry and Gardening College， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052，Xinjiang，China; 2. Xinjiang Xiyu Seed Industry Limited Company， Changji 831100， Xinjiang， China）

Abstract：To investigate the effects of gibberellin and ethephon on differentiation of various sex types flowers and the distribution of different segments in melon（Cucumis melo L.）. Four sex types melon was treated by different concentrations of gibberellin and ethephon at 2nd true leaf period. Results showed that the number of female flowers in the gynoecious reduced significantly by using gibberellin and ethephon; The number of bisexual flowers decreased after treating with the ethephon in the hermaphrodite， while gibberellin had no effect on it; the number of male flowers reduced in the monoecious by spraying gibberellin， while the number of male flowers increased in the andromonoecious with 500 mg·L-1 gibberellin ; Ethephon significantly reduced the number of male flowers in both monoecious and andromonoecious. The best effect of preventing the occurrence of male flowers from the 6 th to 15 th node in the monoecious was achieved by spraying 400 mL·L-1 ethephon.

Key words： Melon; Gibberellin; Ethephon; Sex differentiation

甜瓜（Cucumis melo L.），為葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬（Cucumis Linn.）一年生草本植物，是一種世界性重要水果，在世界各地和我國廣泛種植[1]。甜瓜存在性別分化，主要花型分3種：雄花、雌花和完全花。不同的花型組合使甜瓜的性型較為豐富，目前已知的性型大致分為以下7種：雄花兩性花同株（雄全同株，andromonoecious）、雌花兩性花同株（雌全同株，gynomonoecious）、雌雄異花同株（單性花，monoecious）、兩性花株（完全株，hermaphrodite）、雌花雄花兩性花同株（三性混合株，trimonoecious）、全雌株（gynoecious）和全雄株（androecious）[2-3]。目前生產上栽培的甜瓜多為雌雄異花同株和雄花兩性花同株性型。近年來，甜瓜雜種一代品種已廣泛應用于生產，雜種一代具有比較明顯的優勢，然而甜瓜雜交制種完全靠人工，人工去雄和授粉環節大大提高了雜交種制種成本[4]。在甜瓜人工雜交制種成本不斷升高的今天，如何降低生產成本一直是種業界關注的熱點，前人研究發現乙烯利和赤霉素等植物生長調節劑會影響雌雄性別的分化[5]，從而實現簡化制種，關于這方面的研究主要集中在黃瓜、西瓜上[6-8]。

魏秉培等[9]在研究中發現節瓜強雌系在第二真葉期分別噴施300、500、1000 mg·L-1的赤霉素后，其中500 mg·L-1誘導產生的雄花數量最多，效果最好，1000 mg·L-1的赤霉素誘導產生雄花效果明顯，但質量濃度過高，會對植株造成傷害，300 mg·L-1赤霉素的效果不明顯;高俊華等[10]在黃瓜3片葉噴施不同質量濃度的赤霉素，使用1000 mg·L-1及以上質量濃度的赤霉素處理的全雌型黃瓜植株，雄花出現的節位較低，數量較少，使用500 mg·L-1的赤霉素，植株平均從第12節開始產生大量的雌花和雄花交替的性狀;葛長軍等[11]和于曉瑩等[7]等研究發現，在黃瓜雌性系2葉1心至3葉1心期噴施900 mg·kg-1赤霉素3次，誘導產生的雄花數最多，雌雄比最高，該試驗中還發現赤霉素濃度進一步增高會降低雌雄比，噴施時期也會影響雄花產生的數量，苗齡越大，雄花數隨之減少;史建廷等[12]在西瓜雌雄異花同株性型和雌性系材料上噴施赤霉素的試驗中發現，赤霉素可以促進雌雄異花同株性型材料產生更多的雄花，但對全雌系材料無明顯效果。

李曉麗等[13]研究發現黃瓜雌雄異花同株性型噴施乙烯利后，顯著降低了低節位雄花數;李慶飛等[14]研究發現乙烯利處理可以顯著降低南瓜第1雌花節位，增加植株20節內的雌花數量;孔維良等[15]發現通過一定濃度的乙烯利處理黃瓜幼苗，可以使植株18節以內全為雌花，從而省去去雄環節，可大大降低制種成本;李曉明等[16]分別在性型為雄花兩性花同株的薄皮和厚皮甜瓜材料上噴施2次100～200 mL·L-1乙烯利，發現在植株開花初期可以穩定地使兩性花轉化成雌花;李云飛等[17]通過在薄皮甜瓜3葉1心期噴施乙烯利，發現400 mL·L-1乙烯利在生產上比較理想，可以增加雌花數，濃度進一步增大會對植株造成傷害，不利于生產。

本研究中赤霉素濃度的設置參考了魏秉培等[9]和葛長軍等[11]文獻中的最佳濃度，乙烯利濃度的設置參考了李曉明等[16]和李云飛等[17]文獻中的理想濃度，通過使用這2種植物生長調節劑，對4種不同性型甜瓜材料進行處理，比較分析赤霉素和乙烯利對不同甜瓜性型分化的影響，旨在為甜瓜雜交種簡化制種提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的厚皮甜瓜4種性型材料分別為：全雌系（編號TX1）和全兩性花株（編號TX2），種子由新疆西域種業股份公司提供，雌雄異花同株（編號TX4）和雄花兩性花同株（編號TX6），種子由新疆農業大學林學與園藝學院園藝系提供。供試的試劑為90%赤霉素（上海滬江生化有限公司生產）和40%乙烯利（江蘇安邦電化有限公司生產）。

1.2 試劑濃度設置和配制

赤霉素配制的質量濃度為500 mg·L-1（GA500）和900 mg·L-1（GA900），赤霉素先用少量無水乙醇溶解，再用蒸餾水稀釋;乙烯利配制的體積分數為300 mL·L-1（ETH300）和400 mL·L-1（ETH400），40%乙烯利水劑用蒸餾水進行稀釋，試驗所用試劑均現配現用。

1.3 方法

1.3.1 赤霉素和乙烯利的處理方法 試驗于2020年4—8月在新疆西域種業股份有限公司育種試驗地進行，試驗材料按照常規的生產方法播種于田間，在甜瓜幼苗生長至2葉1心時進行藥劑處理。對2種藥劑分別設置不同的濃度，赤霉素2個處理（GA500、GA900），乙烯利2個處理（ETH300、ETH400），以上藥劑處理均采用清水為對照（CK）。每個處理3次重復，每個重復18株，每個處理小區完全隨機設計，每隔3 d噴施1次，共噴施3次，噴施量以藥劑布滿葉面和生長點至滴下即可，每次噴施時間選擇在20：00以后進行。

1.3.2 指標統計 從植株進入伸蔓開花期開始，每天觀察統計植株主蔓第1～第15節及其子蔓上第1節位上的雌花、雄花、兩性花和敗育花（生長發育停止未正常開放者）的數量，統計每個處理小區的全部植株。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進行匯總，采用SPSS 19.0數據分析軟件對統計結果進行差異顯著性分析，試驗數據統計結果用平均值±標準誤表示。

2 結果與分析

2.1 不同濃度赤霉素處理對不同甜瓜性型分化的影響

赤霉素對不同性型甜瓜雌雄花分化的影響不同（表1）。對TX4的影響：500 mg·L-1赤霉素處理雌花數最多，顯著高于其他2個處理;900 mg·L-1赤霉素處理與對照間雌花數無顯著差異。對照處理雄花數量最多，顯著高于赤霉素處理;不同濃度赤霉素處理間雄花數差異不顯著。3個處理間敗育花數無顯著差異。對TX6的影響：500 mg·L-1赤霉素處理雄花數量最高，有33.5朵，顯著高于其他處理;900 mg·L-1赤霉素處理雄花數最少，為27.44朵;900 mg·L-1赤霉素處理與對照間無顯著差異。3個處理間兩性花數和敗育花數差異均不顯著。

赤霉素處理對TX1表現為：對照處理雌花數最多，顯著高于其他處理;其他處理間雌花數無顯著差異;900 mg·L-1赤霉素處理兩性花數最多，顯著高于其他2個處理;對照處理無兩性花，500 mg·L-1赤霉素處理與對照間兩性花數差異不顯著;這說明赤霉素可以誘導全雌系產生兩性花，但誘導出兩性花的數量很少，赤霉素誘雄效果可能不佳。赤霉素處理對TX2表現為：3個處理間兩性花數無顯著差異，這說明赤霉素可能對全兩性花株性型無影響。

2.2 不同濃度乙烯利處理對不同甜瓜性型分化的影響

乙烯利對不同性型甜瓜雌雄花分化的影響不同（表2）。對TX4的影響：300 mL·L-1乙烯利處理雌花數最高，400 mL·L-1乙烯利處理次之，均顯著高于對照處理，這兩個處理間雌花數也存在顯著差異，雌花數隨乙烯利濃度的升高而顯著下降。對照處理雄花數最高，為48.17朵，顯著高于其他處理;400 mL·L-1乙烯利處理雄花數最少，為0.61朵;乙烯利處理間雄花數存在顯著差異，雄花數隨乙烯利濃度的升高而顯著降低。400 mL·L-1乙烯利處理敗育花數最高，顯著高于其他處理;300 mL·L-1乙烯利處理與對照間敗育花數無顯著差異。這說明乙烯利可以增加雌雄異花同株性型雌花數，而對雄花數有抑制作用，隨乙烯利濃度的升高，抑制作用增強。乙烯利處理對TX6表現為：乙烯利處理雄花數顯著低于對照處理，不同濃度乙烯利處理間雄花數無顯著差異;400 mL·L-1乙烯利處理兩性花數最低，顯著低于其他處理;300 mL·L-1乙烯利處理與對照間無顯著差異;對照處理敗育花數最低，顯著低于其他處理，不同濃度乙烯利處理間敗育花數不存在顯著差異。

乙烯利處理對TX1表現為：對照處理雌花數最高，顯著高于其他處理;乙烯利不同濃度處理間雌花數無顯著差異;3個處理間敗育花無顯著差異。對TX2表現為：對照處理兩性花數最高，顯著高于其他處理;乙烯利不同濃度處理間兩性花數無顯著差異;3個處理間敗育花數不存在顯著差異。

2.3 不同濃度赤霉素和乙烯利對雌雄異花同株（TX4）甜瓜材料不同節位段性型分化分布的影響

由圖1可看出，赤霉素對TX4不同節位的雌花數影響不同。赤霉素處理對甜瓜植株第1～10節雌花數量沒有影響;11～15節，500 mg·L-1赤霉素處理雌花數達到最高值，與對照存在顯著差異，雌花數量顯著上升。由圖2可知，不同濃度赤霉素處理均顯著降低了1～5節的雄花數量;6～10節，不同濃度赤霉素處理與對照間雄花數無顯著差異;11～15節，500 mL·L-1赤霉素處理雄花數達到最低值，900 mL·L-1赤霉素處理次之，均與對照存在顯著差異，顯著減少該節位的雄花數。由圖3可看出，在同節位段中，300 mL·L-1乙烯利處理雌花數達到最高值，顯著高于其他處理;6～15節，不同濃度乙烯利處理雌花數顯著高于對照;11～15節，乙烯利不同濃度處理間雌花數無顯著差異。從圖4可知，在同節位段中，乙烯利處理雄花數均低于對照，雄花數顯著降低;其中400 mL·L-1乙烯利處理的6～15節植株無雄花出現，效果達到最好。

2.4 不同濃度赤霉素和乙烯利對雄花、兩性花同株（TX6）材料不同節位段性型分化分布的影響

由圖5可看出，1～10節，赤霉素不同濃度處理與對照間雄花數無顯著差異，11～15節，500 mg·L-1赤霉素處理與對照相比雄花數顯著增加，而900 mg·L-1赤霉素處理與對照相比明顯降低，赤霉素不同濃度處理間雄花數也存在顯著差異。由圖6可知，在同節位段中，赤霉素不同濃度處理與對照間兩性花數無顯著差異，可見赤霉素處理對兩性花數量可能無影響。由圖7可看出，在相同節位段中，乙烯利處理與對照處理雄花數差異顯著，各節位段雄花數量顯著降低;其中300 mL·L-1和400 mL·L-1乙烯利處理的植株1～10節無雄花發生，效果達到最好。從圖8可知，乙烯利處理的兩性花在6～10節中達到最高值，與對照處理差異顯著，兩性花數量顯著增加;而1～5節中，乙烯利處理兩性花數量與對照處理相比，兩性花數量顯著降低;11～15節，300 mL·L-1乙烯利處理的兩性花數量與對照相比無顯著差異，而400 mL·L-1乙烯利處理的兩性花數量顯著降低。

3 討論與結論

3.1 不同濃度赤霉素處理對不同甜瓜性型分化的影響

本研究結果表明，在雌雄異花同株性型甜瓜中，赤霉素處理的雄花數量低于對照，與前人研究赤霉素促進雌雄異花同株性型產生更多雄花的結果存在差異[18-19]，而在雄花兩性花同株性型中，500 mg·L-1赤霉素處理的雄花數與對照相比顯著上升，而900 mg·L-1赤霉素處理的雄花數低于對照，與前人研究赤霉素促進雄花的發育和植株產生更多雄花的結果存在一些差異[19-21]，可能與噴施材料和赤霉素濃度有關。赤霉素處理對全雌系材料的雌花數有影響，雌花數顯著降低，但不改變性型，這一結果與史建廷等[12]的研究結果一致。甜瓜花的雌雄雖然是由遺傳因素決定的，但也會因某些環境因素而改變，例如短日照、弱光、低夜溫等均會促進雌花發生，相反條件則會促進雄花發生[5]。

3.2 不同濃度乙烯利處理對不同甜瓜性型分化的影響

本試驗結果表明，乙烯利處理能夠抑制雌雄異花同株和雄花兩性花同株低節位雄花發生，大大降低了甜瓜植株1～15節位內的雄花數，這與前人研究結果一致[13]。乙烯利處理，增加了雌雄異花同株甜瓜植株15節內雌花數，這與前人研究乙烯利能夠促進早春茬黃瓜[22]、西葫蘆[23]、甜瓜[24]等作物的雌花分化結果一致。在雌雄異花同株性型中，400 mL·L-1乙烯利處理抑制雄花數量效果最佳，該結果與李云飛等[16]研究結果一致。但在雄花兩性花同株性型中，300 mL·L-1乙烯利處理抑制雄花數量最佳。不同性型甜瓜材料間有所差異，這與李慶飛等[14]研究結果一致。在雄花兩性花同株和全兩性花株性型中，乙烯利在開花初期并未促使兩性花分化成雌花，這與李曉明等[15]的研究結果有所差異，說明不同材料間影響不同，乙烯利可能不適用于所有雄花兩性花同株和全兩性花株甜瓜材料簡化制種，對于其他材料是否適宜還需進一步試驗研究。

綜上所述：藥劑對不同性型甜瓜雌雄花影響不同，赤霉素和乙烯利顯著降低全雌系雌花數;對于雌雄異花同株性型材料和雄花兩性花同株材料，在甜瓜幼苗2葉1心時開始噴施3次300 mL·L-1和400 mL·L-1乙烯利，可以顯著地降低植株低節位雄花的發生，尤其對雌雄異花同株性型的甜瓜材料，用乙烯利處理后摘心能夠簡化制種程序，從而為甜瓜雜交種簡化制種提供技術參考。

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