西瓜短側枝突變體下胚軸形態特征

趙欣，冉麗麗，蔣海燕，包秀萍，郭宇，高美玲，2，劉秀杰，劉繼秀，高越

（齊齊哈爾大學 1.生命科學與農林學院，2.抗性基因工程與寒地生物多樣性保護黑龍江重點實驗室，黑龍江 齊齊哈爾 161006；3.齊齊哈爾市農業技術推廣中心，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

西瓜（Citrullus lanatus）是葫蘆科的重要園藝作物之一，在全球內廣泛種植.現有西瓜絕大多數品種在第2 片葉以上的每個葉腋處分生出側枝，側枝在伸長生長的同時又會不斷分生次級側枝，因此在實際生產過程中，需要人工整枝去除多余的側枝，這會消耗大量的勞動力，培育短側枝或少側枝品種可以減少成本投入，實現西瓜輕簡化栽培，對促進我國西瓜產業經濟具有重要意義.

分枝在植物形態結構建成中具有重要地位[1]，選育短側枝或少側枝品種是瓜類育種工作者的一個重要育種目標，對此研究較多.如在黃瓜中，蔣蘇[2]等以無側枝表型品系黃瓜為研究對象，發現該品系的出現是由于側生分生組織全部向花芽方向分化造成的；Serquen[3]等在連鎖圖譜上定位了4 個與黃瓜側枝數目有關的黃瓜側枝長度QTL；Fazio[4]等在黃瓜連鎖圖上定位了13 個MLB 的黃瓜側枝長度QTL.

在甜瓜中，Ohara[5]等研究表明，甜瓜短側枝性狀受單個隱性或不完全顯性基因控制，且其性狀表現和環境因素有很大的關系；Fukino[6]等以短側枝品系和正常側枝品系的F2群體為研究對象，在連鎖圖上定位了2 個與甜瓜短側枝相關的甜瓜側枝長度QTL；楊森要[7]等通過側枝長度差異明顯的2 個甜瓜親本構建F2，F2∶3群體，在連鎖圖譜上共定位到31 個QTL 位點，候選到與植物激素信號轉導途徑相關的3 個基因.

在西瓜中，黎盛顯[8]培育出適于省工密植栽培的無杈西瓜品種“無杈早”；楊永崗[9]等認為西瓜側枝的分生與其生長過程中內源激素的含量有關.

本研究比較西瓜短側枝突變體與正常長側枝品系下胚軸長度及其顯微結構，以期為短側突變體的形成機理提供一定理論依據.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

短側枝突變體s1b1側枝平均長度為5.5 cm，正常分枝品系GWAS-38 側枝平均長度為21.2 cm.

1.2 實驗方法

2020 年春季在齊齊哈爾曙光村實驗基地大棚種植短側枝突變體品系s1b1和正常分枝品系GWAS-38各48 株，株行距為0.5 m×1.0 m，地膜覆蓋，滴灌栽培.

幼苗出土子葉展平時，用游標卡尺測定短側枝突變體s1b1和正常分枝品系GWAS-38 的下胚軸長度，并且取兩者下胚軸分別保存于FAA 固定液中，放入4 ℃冰箱保存.石蠟切片方法參考文獻[10]基礎上略有改動，具體為：采用不同濃度梯度乙醇脫水50%（2 h）—70%（1.5 h）—85%（1.5 h）—95%（1.5 h）—100%（1 h）—100%（0.5 h）；透明采取二甲苯與乙醇混合方法，分為二甲苯與乙醇（1∶1）（30 min）—純二甲苯（20 min）—純二甲苯（10 min）3 次透明過程；石蠟溶液和二甲苯等體積浸蠟，在恒溫箱中60 ℃最少進行6 h.隨后把材料取出放在100%的石蠟溶液中，并將溫箱溫度調到62 ℃（比石蠟融點略高）再浸泡2～4 h，期間100%石蠟溶液換蠟2～4 次，包埋、修理蠟塊、切片.在涂抹甘油、蛋清混合物的載玻片上展片，晾干后二甲苯脫蠟，經100%，95%，85%，70%各級酒精復水各5 min，番紅染色12 h 后，各級酒精脫水2 min，0.1%固綠染色30 s，封片，拍照.

1.3 數據處理與分析

利用Microsoft Excel2013 軟件對測得的下胚軸長度數據進行整理，運用SPSS Statistics 軟件對數據進行單因素方差分析和差異顯著性分析.

2 結果與分析

2.1 短側枝突變體下胚軸長度比較

短側枝s1b1與長側枝GWAS-38 分枝長度比較.短側枝突變體的側枝（見圖1a）明顯短于長側枝（見圖1b）品系.在下胚軸長度比較中（見圖1c），s1b1下胚軸長度（6.92±0.37）cm，顯著大于長側枝品系下胚軸長度（5.36±0.28）cm.

圖1 短側枝s1b1 與長側枝GWAS-38 表型

2.2 下胚軸顯微結構觀察比較

2.2.1 下胚軸橫切顯微特征s1b1與GWAS-38 下胚軸橫切顯微結構比較見圖2.由圖2 可見，s1b1下胚軸橫切髓部所占比例（見圖2a）比GWAS-38（見圖2b）下胚軸橫切髓部所占比例較大；s1b1髓的外部有一圈小的細胞相連接，把髄的部分包裹在里面（見圖2c），而GWAS-38 髓的外部沒有這層細胞（見圖2d）.s1b1細胞比GWAS-38 細胞更大，其數值見表1.

圖2 下胚軸橫切顯微結構比較

表1 s1b1 及GWAS-38 下胚軸橫切結構數值 μm

2.2.2 縱切顯微特征s1b1與GWAS-38 下胚軸縱切顯微結構比較見圖3.由圖3 可見，相同部位同一倍鏡下s1b1（見圖3a）細胞數量明顯少于GWAS-38 細胞數量（見圖3b），s1b1細胞明顯伸長，且排列疏松，細胞排列有序，植株表皮層較薄.GWAS-38 的細胞排列緊密，形狀大小不一致，表皮細胞細長.

圖3 下胚軸縱切顯微結構比較

3 討論

實驗發現的西瓜短側枝突變體s1b1材料為西瓜短側枝品種的選育提供了珍貴的育種材料，西瓜短側枝品種選育可適度增加種植栽培密度，提高單位面積產量，大大減少整枝的勞力投入，降低西瓜生產成本，實現西瓜簡約化生產.此突變體與正常長側枝品系GWAS-38 比較，在下胚軸長度及其橫縱向顯微結構均有明顯不同，這些可能與此突變體形成有關.

在顯微結構方面，s1b1下胚軸縱切細胞明顯伸長，排列疏松、有序；GWAS-38 的細胞排列緊密.推測兩者下胚軸長度差異的形成可能與細胞間的排列方式有關.

與“無杈早”比較[8]2發現，“無杈早”幼苗期生長正常的植株，主蔓第2 片真葉至第4 片真葉的腋芽抽出的側蔓能正常生長，第1 片真葉和第5 片真葉的腋芽長出1 個葉片后即停止生長.生長較弱的植株，第3 片真葉至第5 片真葉的腋芽抽出的側蔓能正常生長，第1 片和第2 片真葉的腋芽處于隱芽狀態.從第6 片真葉開始抽蔓后，莖蔓上所有的側蔓、卷須退化，葉腋間再不著生側蔓.而本研究中的短側枝品系s1b1主蔓腋芽長出約1～2cm 的短枝，葉片并未長大即停止生長，基部無側枝.可見，與“無杈早”的分枝習性不同.