西瓜短侧枝突变体下胚轴形态特征

赵欣，冉丽丽，蒋海燕，包秀萍，郭宇，高美玲，2，刘秀杰，刘继秀，高越

（齐齐哈尔大学 1.生命科学与农林学院，2.抗性基因工程与寒地生物多样性保护黑龙江重点实验室，黑龙江 齐齐哈尔 161006；3.齐齐哈尔市农业技术推广中心，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

西瓜（Citrullus lanatus）是葫芦科的重要园艺作物之一，在全球内广泛种植.现有西瓜绝大多数品种在第2 片叶以上的每个叶腋处分生出侧枝，侧枝在伸长生长的同时又会不断分生次级侧枝，因此在实际生产过程中，需要人工整枝去除多余的侧枝，这会消耗大量的劳动力，培育短侧枝或少侧枝品种可以减少成本投入，实现西瓜轻简化栽培，对促进我国西瓜产业经济具有重要意义.

分枝在植物形态结构建成中具有重要地位[1]，选育短侧枝或少侧枝品种是瓜类育种工作者的一个重要育种目标，对此研究较多.如在黄瓜中，蒋苏[2]等以无侧枝表型品系黄瓜为研究对象，发现该品系的出现是由于侧生分生组织全部向花芽方向分化造成的；Serquen[3]等在连锁图谱上定位了4 个与黄瓜侧枝数目有关的黄瓜侧枝长度QTL；Fazio[4]等在黄瓜连锁图上定位了13 个MLB 的黄瓜侧枝长度QTL.

在甜瓜中，Ohara[5]等研究表明，甜瓜短侧枝性状受单个隐性或不完全显性基因控制，且其性状表现和环境因素有很大的关系；Fukino[6]等以短侧枝品系和正常侧枝品系的F2群体为研究对象，在连锁图上定位了2 个与甜瓜短侧枝相关的甜瓜侧枝长度QTL；杨森要[7]等通过侧枝长度差异明显的2 个甜瓜亲本构建F2，F2∶3群体，在连锁图谱上共定位到31 个QTL 位点，候选到与植物激素信号转导途径相关的3 个基因.

在西瓜中，黎盛显[8]培育出适于省工密植栽培的无杈西瓜品种“无杈早”；杨永岗[9]等认为西瓜侧枝的分生与其生长过程中内源激素的含量有关.

本研究比较西瓜短侧枝突变体与正常长侧枝品系下胚轴长度及其显微结构，以期为短侧突变体的形成机理提供一定理论依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

短侧枝突变体s1b1侧枝平均长度为5.5 cm，正常分枝品系GWAS-38 侧枝平均长度为21.2 cm.

1.2 实验方法

2020 年春季在齐齐哈尔曙光村实验基地大棚种植短侧枝突变体品系s1b1和正常分枝品系GWAS-38各48 株，株行距为0.5 m×1.0 m，地膜覆盖，滴灌栽培.

幼苗出土子叶展平时，用游标卡尺测定短侧枝突变体s1b1和正常分枝品系GWAS-38 的下胚轴长度，并且取两者下胚轴分别保存于FAA 固定液中，放入4 ℃冰箱保存.石蜡切片方法参考文献[10]基础上略有改动，具体为：采用不同浓度梯度乙醇脱水50%（2 h）—70%（1.5 h）—85%（1.5 h）—95%（1.5 h）—100%（1 h）—100%（0.5 h）；透明采取二甲苯与乙醇混合方法，分为二甲苯与乙醇（1∶1）（30 min）—纯二甲苯（20 min）—纯二甲苯（10 min）3 次透明过程；石蜡溶液和二甲苯等体积浸蜡，在恒温箱中60 ℃最少进行6 h.随后把材料取出放在100%的石蜡溶液中，并将温箱温度调到62 ℃（比石蜡融点略高）再浸泡2～4 h，期间100%石蜡溶液换蜡2～4 次，包埋、修理蜡块、切片.在涂抹甘油、蛋清混合物的载玻片上展片，晾干后二甲苯脱蜡，经100%，95%，85%，70%各级酒精复水各5 min，番红染色12 h 后，各级酒精脱水2 min，0.1%固绿染色30 s，封片，拍照.

1.3 数据处理与分析

利用Microsoft Excel2013 软件对测得的下胚轴长度数据进行整理，运用SPSS Statistics 软件对数据进行单因素方差分析和差异显著性分析.

2 结果与分析

2.1 短侧枝突变体下胚轴长度比较

短侧枝s1b1与长侧枝GWAS-38 分枝长度比较.短侧枝突变体的侧枝（见图1a）明显短于长侧枝（见图1b）品系.在下胚轴长度比较中（见图1c），s1b1下胚轴长度（6.92±0.37）cm，显著大于长侧枝品系下胚轴长度（5.36±0.28）cm.

图1 短侧枝s1b1 与长侧枝GWAS-38 表型

2.2 下胚轴显微结构观察比较

2.2.1 下胚轴横切显微特征s1b1与GWAS-38 下胚轴横切显微结构比较见图2.由图2 可见，s1b1下胚轴横切髓部所占比例（见图2a）比GWAS-38（见图2b）下胚轴横切髓部所占比例较大；s1b1髓的外部有一圈小的细胞相连接，把髄的部分包裹在里面（见图2c），而GWAS-38 髓的外部没有这层细胞（见图2d）.s1b1细胞比GWAS-38 细胞更大，其数值见表1.

图2 下胚轴横切显微结构比较

表1 s1b1 及GWAS-38 下胚轴横切结构数值 μm

2.2.2 纵切显微特征s1b1与GWAS-38 下胚轴纵切显微结构比较见图3.由图3 可见，相同部位同一倍镜下s1b1（见图3a）细胞数量明显少于GWAS-38 细胞数量（见图3b），s1b1细胞明显伸长，且排列疏松，细胞排列有序，植株表皮层较薄.GWAS-38 的细胞排列紧密，形状大小不一致，表皮细胞细长.

图3 下胚轴纵切显微结构比较

3 讨论

实验发现的西瓜短侧枝突变体s1b1材料为西瓜短侧枝品种的选育提供了珍贵的育种材料，西瓜短侧枝品种选育可适度增加种植栽培密度，提高单位面积产量，大大减少整枝的劳力投入，降低西瓜生产成本，实现西瓜简约化生产.此突变体与正常长侧枝品系GWAS-38 比较，在下胚轴长度及其横纵向显微结构均有明显不同，这些可能与此突变体形成有关.

在显微结构方面，s1b1下胚轴纵切细胞明显伸长，排列疏松、有序；GWAS-38 的细胞排列紧密.推测两者下胚轴长度差异的形成可能与细胞间的排列方式有关.

与“无杈早”比较[8]2发现，“无杈早”幼苗期生长正常的植株，主蔓第2 片真叶至第4 片真叶的腋芽抽出的侧蔓能正常生长，第1 片真叶和第5 片真叶的腋芽长出1 个叶片后即停止生长.生长较弱的植株，第3 片真叶至第5 片真叶的腋芽抽出的侧蔓能正常生长，第1 片和第2 片真叶的腋芽处于隐芽状态.从第6 片真叶开始抽蔓后，茎蔓上所有的侧蔓、卷须退化，叶腋间再不着生侧蔓.而本研究中的短侧枝品系s1b1主蔓腋芽长出约1～2cm 的短枝，叶片并未长大即停止生长，基部无侧枝.可见，与“无杈早”的分枝习性不同.