秋水仙素诱导西瓜多倍体的研究

施先锋，彭金光，王宏太，李煜华，曾红霞，张安华，杨皓琼

（武汉市农业科学研究所，湖北武汉，430051）

秋水仙素诱导西瓜多倍体的研究

施先锋，彭金光，王宏太，李煜华，曾红霞，张安华，杨皓琼

（武汉市农业科学研究所，湖北武汉，430051）

研究了不同浓度秋水仙素处理对3个西瓜品系幼苗染色体加倍的诱导效应，通过形态观察、染色体计数以及流式细胞仪等方法进行了倍性鉴定。结果表明，秋水仙素诱导3个西瓜品系均得到了四倍体，0.3%的秋水仙素处理幼苗的变异率较高，其中以0.3%秋水仙素处理黄小玉母本的变异率最高，达15.1%。四倍体表现出叶片长、宽、厚均增大，花瓣大小和果皮厚度均较二倍体明显增加。根尖染色体压片检查表明，四倍体染色体数为2n=4x=44，二倍体对照为2n=2x=22。流式细胞仪检测结果表明，诱导不仅产生四倍体，还有嵌合体。

西瓜；秋水仙素；多倍体；诱导；鉴定

无籽西瓜的果实由于没有籽，品质好，食用方便，高产抗病，耐贮运，深受生产者、经营者和消费者欢迎。目前，全国各地均有栽培，生产上栽培的无籽西瓜是三倍体，它是由四倍体西瓜作母本，二倍体西瓜作父本进行杂交而产生的一代杂种[1]。因此，秋水仙素诱导西瓜四倍体成为无籽西瓜育种成功与否的关键。

秋水仙素处理部位可为种子、幼苗茎尖、幼苗生长点等，诱变率一般在0.1%～1.0%[2]。谭素英等[3]通过剥去生长点外幼叶后用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处理，显著提高了西瓜变异频率和秋水仙素处理效果。周泉[4]根据多年的生产经验认为，采用0.25%秋水仙素溶液滴苗处理西瓜效果最好，处理期间温度控制在18～25℃。本试验研究了不同浓度秋水仙素对3个西瓜品系的染色体加倍效应，并探索西瓜多倍体鉴定的方法，以期为西瓜多倍体育种提供新材料和为生产提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验以“黄小玉母本”、“黄小玉父本”和“黑美人自交系”3个品系为材料，编号分别为D66、D67及F35，均为武汉市农业科学研究所提供。

1.2 试验方法

①滴苗处理诱导西瓜多倍体 2009年3月18日催芽播种于武汉市维尔福种苗公司育苗大棚内。在幼苗子叶展平破心之前，用滴管将浓度为A1（0.1%）、A2（0.2%）、A3（0.3%）、A4（0.4%）秋水仙素及清水（作对照CK，计为A0）滴浸幼苗生长点，每次一滴，每天早晚各1次，连续5 d。每处理40株，3次重复。处理及缓苗期间，应将植株置于散光下，以免日光直接照射，致使秋水仙素分解破坏。4月29日定植于武汉市农业科学研究所武湖基地单栋塑料大棚内，株行距40 cm×120 cm，立架栽培，管理同其他西瓜大棚立体栽培。

②倍性鉴定方法 根据植物多倍体形态特征[5]，结合田间生长情况，以植株生长缓慢、叶色浓绿、叶片较厚、叶片变大变宽、叶质地粗糙、花瓣大小及果皮厚度等特征进行初步鉴定。采用德国Partec公司的PA流式细胞仪检测倍性，检测方法参考张俊娥等[6]的方法。染色体制片方法采用去壁低渗法[7]，在Olympus BH-2型显微镜下观察和照相记录。

表1 秋水仙素对3个西瓜品系滴苗诱导效应

1.3 数据分析

利用SAS统计软件对各个处理的形态变异率经反正弦后进行方差分析。

图1 不同倍性西瓜叶片中DNA含量分布曲线

图2 根尖染色体

2 结果与分析

2.1 秋水仙素对西瓜的诱导效应

以植株生长缓慢、叶色浓绿、叶片较厚、叶片变大变宽、叶质地粗糙等为形态变异标准，统计形态变异率（表1），统计分析结果表明，随秋水仙素浓度的升高，3个西瓜品系的死亡率均呈现出不同程度的升高。各个处理的形态变异率经反正弦后进行方差分析结果表明，当秋水仙素浓度为0.3%时，3个西瓜品系的形态变异率显著高于其他处理，说明0.3%的秋水仙素诱导效果最好；此时，黄小玉母本的变异率显著高于黄小玉父本和黑美人自交系，但黄小玉父本和黑美人自交系之间无显著性差异。

2.2 倍性鉴定

①形态学观察 四倍体植株伸蔓期比二倍体植株生长要缓慢些，但幼苗出现分枝后，快速生长。四倍体的叶片比二倍体的叶片大而且厚，颜色也较深；雄花花瓣大且厚，颜色更为鲜艳，花柄更长和粗。

②流式细胞仪倍性鉴定 以二倍体植株叶片主峰荧光强度位于50（图1-A）作对照，经流式细胞仪鉴定得到四倍体主峰荧光强度位于100（图1-B）的植株17株，其中黄小玉母本9株，黄小玉父本5株，黑美人自交系3株，另有嵌合体（图1-C）14株。

③染色体数目鉴定 对照植株的根尖染色体数为2n=2x=22，为二倍体（图2-a）。和对照相比，变异株细胞体积、核仁明显增大，染色体数明显加倍，计数变异植株的根尖染色体数为2n=4x=44，为四倍体（图2-b）。

3 小结

本试验在滴苗诱导西瓜四倍体过程中，随秋水仙素浓度的升高，3个材料死亡率均逐渐升高。当秋水仙素浓度为0.3%时诱导效果最好。诱导得到的多倍体植株中，四倍体17株，嵌合体14株。在西瓜多倍体诱导过程中，倍性鉴定是重要的过程之一。先根据多倍体的特征通过田间的观察初步鉴定是有必要的，这样可以从一定程度上减小工作量。本试验的结果表明，常规染色体压片法在细胞学研究和倍性鉴定中发挥了巨大作用。通过流式细胞仪检测变异植株，可以快速鉴定出加倍植株。

[1]施先锋，彭金光，汪李平.用西瓜叶片气孔保卫细胞叶绿体数鉴定西瓜染色体倍性[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2009，35（6）：640-642.

[2]黄平.多倍体形成的途径[J].生物学教学，1998（9）：35.

[3]谭素英，黄秀强，刘济伟.提高西瓜四倍体诱导率的研究[J].华北农学报，1993，8（4）：12-15.

[4]周泉.全缘叶四倍体QB-3西瓜选育初报[J].中国西瓜甜瓜，1993（2）：6-8.

[5]王志敏，牛义，宋明，等.多倍体诱导在蔬菜育种上的应用[J].生物学杂志，2004，21（6）：35-38.

[6]张俊娥，刘继红，邓秀新.采用倍性分析仪鉴定柑橘愈伤组织的遗传变异[J].遗传学报，2003，30（2）：169-174.

[7]马双武，刘君璞，王吉明，等.西瓜种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，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

武汉市晨光计划（200950431212）

施先锋（1981-），男，硕士，主要从事西甜瓜育种及技术推广，电话：13871542551。E-mail：shixf124@163.com

2010-03-18