西葫芦单性结实考查与生理机制初步研究

冷鹏

（临沂市农科院，山东临沂，276012）

西葫芦单性结实考查与生理机制初步研究

冷鹏

（临沂市农科院，山东临沂，276012）

以单性结实品系与普通品种或品系为研究对象，在系统考查其生物学性状与经济性状的基础上，主要进行了单性结实的鉴定与单性结实生理机制的初步研究。研究结果表明，单性结实品系与非单性结实品种相比，在夹花处理时，子房仍能以较快的速度伸长，并达到商品瓜大小（长13.0 cm，横径4.5 cm，质量0.5 kg）。C1（P×父本7）与C2（P×父本5）都没有单性结实的能力。各品种间开花当天的子房内源激素IAA和ABA含量差异显著。在IAA含量方面，以单性结实品系最高，其次为阿太和C2，早青最低。基本与各自的单性结实能力相一致。说明IAA在保持单性结实能力方面起着极其重要的作用。在ABA含量方面，以单性结实的最低，而以早青的最高。在开花前后各个时期，开始时单性结实品系与非单性结实品系子房的IAA含量均不断增加，而非单性结实的品种的子房内IAA含量在花后2 d下降，而单性结实的则一直上升。ABA的变化则较复杂。但在后期，仍是非单性结实的品种较高。

西葫芦 单性结实 内源激素

单性结实品种不受不良天气影响，不经人工授粉或激素处理也可坐果，具有坐果稳定、早期产量高、果实无籽、品质优良等特性，已引起越来越多科学工作者的关注。目前对西葫芦的单性结实品系与普通品种性状的比较研究在国内还没有报道。本试验在较深入地研究了单性结实品系与非单性结实品系的生物学与经济学性状的基础上，系统考查其生物学性状与经济性状，主要进行了单性结实的鉴定与单性结实生理机制的初步研究，以期为西葫芦的单性结实育种与生理机制研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

西葫芦单性结实自交系（P）、父本系1号、5号、6号、7号、C1（P×父本7）、C2（P×父本5）由山东省莱州市农科院蔬菜研究所（山东省莱州市西由种子公司）提供。早青、阿太由山西省农业科学院蔬菜研究所育成并提供，为杂种一代，北方西葫芦产区主栽品种，已应用推广多年。

1.2 试验方法

试验地设在华南农业大学园艺学院蔬菜站。2001年3月8日播种。高畦栽培，育苗移栽。畦高35 cm，畦宽80 cm，株行距50 cm×100 cm。随机区组设计，每处理3次重复，每个重复3畦，面积约18 m2。施足底肥，及时浇灌追肥，雨期注意排水。其他管理与当地相同。随机取样调查，小样本=10。

①单性结实性考查 用线码分别对单性结实品系普通品种进行夹花处理，观察其子房发育（伸长）情况。

②激素测定方法 在西葫芦生长中后期（2001年4月下旬至5月上旬），选择生长发育正常的的单性结实品系和早青一代各10株，挂牌标记，并于开花前3 d（-3 d），2 d（-2 d），1d（-1 d），开花当天（0 d）、花后1 d，2 d，3 d分别取样，5～10，采后立即放于-70℃超低温冰箱中保存，于11月采用酶联免疫法测定。测定方法根据南京农业大学农学系植物激素实验室ABA ELISA和IAA ELISA试剂盒说明书。

③IAA、ABA提取纯化程序 取待测材料0.5 g，分3次加入预冷的80%的甲醇共3 mL，在弱光下分次冰浴匀浆，倒入离心管中，于4℃下以5000 r/min离心10 min，残渣加0.5 mL甲醇再离心1次，取上清液，用C18胶柱法纯化。方法是：a.用5 mL针筒接在C18胶柱的上端，以5 mL 100%甲醇注入柱平衡后去除甲醇；b.以5 mL 70%的甲醇洗柱，去除漂洗液；c.加样，并收集滤液；d.用5 mL 100%的甲醇过柱，再用5 mL乙醚过柱洗去亲酯色素。再进行步骤b～d。取样品200μL，冰浴预冷，再加过量的重氮甲烷到样品呈黄色，反应10 min后，以半滴0.2 mol/L乙酸甲醇液破坏过量的重氮甲烷，用氮气吹干，加300 μL DBI溶解后进行免疫测定。

④IAA ELISA程序 包被 （每孔加ICS 100 μL，37℃过夜）→洗涤（用WB洗2次）→阻断（每孔加阻断液100 μL）→洗涤（用WB洗2次）→加样（每孔加50μL样品或标准品，50 μL抗体或NRS，37℃，45min）→洗涤（用WB洗3次）→ELISA（每孔100 μL，37℃，60 min）→洗涤（用WB洗3次）→显色（各孔加100 μL MB液，37℃，20min）→终止反应（各孔加50 μL的3 mol/L H2SO4）→读数计算（用Excel中的直线回归预测函数功能）。

⑤ABA ELISA程序：包被（每孔加ACS 100 μL，4℃过夜）→洗涤（用WB洗3次）→加（+）ABA McAb（每孔加100 μL，37℃，70 min）→洗涤 （用WB洗3次）→加样（每孔加50 μL样品或标准品，20℃左右，20 min）→加（+）ABA-HRP（每孔加50 μL，37℃，1 h）→洗涤（用WB洗3次）→显色（各孔加100 μL OPD基质液，37℃，20 min）→终止反应（各孔加50 μL的3 mol/L H2SO4）→读数计算（用Excel中的直线回归预测函数功能）。

2 结果与分析

2.1 单性结实性鉴定和遗传趋势分析

单性结实性就是子房在未授粉情况下的坐果能力。在单性结实的性状鉴别和筛选上，瓜类可在去雄或套袋之后，观察子房生长发育情况。在育种实践中也可用夹花来模拟生产中的不利于授粉受精的逆境，以子房的伸长速度与长度来鉴定其单性结实性。

单性结实品系于4月27日开花；早青于4月28日开花。5月1日左右早青、7号和C1的子房脱落；5月3日C2的子房脱落；单性结实品系子房没有脱落。

图1 夹花处理时单性结实品系与非单性结实品种子房发育情况

由图1可知，单性结实品系与非单性结实品种相比，在夹花处理时，子房仍能以较快的速度伸长，并达到商品瓜大小（长13.0 cm，横径4.5 cm，质量0.5 kg）。其他品种则不可连续伸长。早青、阿太和C2都没有单性结实能力。C1稍好，子房长度可达8.5 cm，但后期也停止生长。说明单性结实性不能在杂种一代中得到充分表达，是偏向隐性遗传的。但是可以通过选择分离的方法获得单性结实的后代。

2.2 单性结实品系与非单性结实品种子房激素水平比较

一般认为，瓜类的单性结实性与其子房内的激素含量有密切关系。本试验中，重点测定了IAA与ABA的水平，开花当天子房内源激素水平差异如图2，图3所示。其中IAA含量，P最高，早青最低；ABA含量，7号最高，P最低。子房发育各时期内源激素水平的变化如图4与图5所示。

图2 各个品种开花当天子房内源IAA水平差异

图3 各个品种开花当天子房内源ABA水平差异

由图4与图5可以看出，单性结实品系与非单性结实品种子房的IAA含量均不断增加，而非单性结实的品种子房内的IAA含量在花后2 d下降，而单性结实的则一直上升。ABA的变化则较复杂。但在后期，仍是非单性结实品种的较高。

图5 单性结实品系和非单性结实品种各时期子房内ABA含量的比较

3 小结与讨论

3.1 单性结实性的指标

在黄瓜上鉴别单性结实方法有二：一是去雄，二是夹花套袋。一般如果10节内不经授粉果实可正常发育膨大而非尖嘴形，证明该品种具有单性结实性能。Takeno等认为，在开花前1 d给雌花套袋以防授粉，每天测量子房，直至果实收获，子房长至6 cm认为其可单性结实。在西葫芦上，曾有人提出鉴别筛选单性结实品系的指标：单性结实率、每株单性结实数、每株单性结实产量[12]，并且认为绿皮品种比黄、白皮的单性结实性能好[13]。由于西葫芦子房较大，故可套袋后果实可达12 cm为数量指标。国内对瓜类果实的发育研究较早[1]，和其他瓜类类似，西葫芦子房膨大时，伸长生长先进行，再进行加粗生长，增大横径，达到商品成熟；同时本研究也表明，西葫芦果实长度与单瓜质量呈极显著正相关，故这一指标就应该是合理的。

3.2 控制瓜类单性结实主导激素及激素对单性结实的影响

一般认为果实发育必须有生长促进物质（如生长素、赤霉素）刺激，以吸引和调节营养物质，使果实膨大。某些蔬菜天然单性结实可能与子房中生长促进物质含量高有关。目前大多数研究者都赞同“生长激素论”，但对主导激素却存在分歧。一是认为CTK起主导作用。有人在黄瓜上用CTK类物质可促进子房膨大，同时检测到内源CTK浓度的增加与果实质量增加同步，说明CTK控制果实质量。二是认为生长素起主导作用。黄瓜在15℃时单性结实率最高，15℃时子房IAA含量为25℃时的2倍，16节以上雌花子房的IAA含量比7节以下高5倍，但GA类物质无明显区别，同时16节以上的单性结实率最高，说明单性结实成因激素主要是IAA[5]。另有试验表明，黄瓜由pat-2基因控制的IAA含量对单性结实有重要作用，用生长素运输抑制剂naptalam（N-1-萘-氨甲酰苯甲酸）或TIBA或DPX（苄嘧黄隆）处理，可显著提高黄瓜子房内的IAA含量，显著提高单性结实品种的无籽果实产量。切下的番茄雌花在不含生长素的含葡萄糖的培养基上单性结实，在含IBA，NAA的培养基上果实体积则增大1倍。三是认为是GA的作用或GA与生长素的共同作用诱导单性结实。Mapelli认为番茄单性结实基因pat决定了花期高浓度的GA，从而单性结实，认为GA的作用不可或缺，但只是在果实和种子发育后期起作用，而生长素则是在前期起作用。对其他蔬菜的内源激素变化与单性结实的研究目前还不多。大体上讲，黄瓜单性结实主要是IAA作用，番茄由GA和IAA共同诱导单性结实。但不管怎样，各类蔬菜的单性结实是内源生长素（主要是IAA），GA，CTK等生长促进物质与ABA等生长抑制物质相互促进或抑制综合调节的结果。许多研究认为，不同激素平衡状态对刺激子房膨大和促进果实发育的作用比单一激素的作用更大[1，3，5～6]。

本试验中的结果也表明，IAA与单性结实性呈正相关，与前人结果相同[1，9]。至于ABA与单性结实的关系，虽然由于试验条件所限，采收子房与放入冰箱中有一定时间间隔，可能会导致ABA含量上升，但试验结果仍有一定的意义，即表明ABA对单性结实是有负效应的。当然，IAA与ABA二者之间的关系也很密切，IAA可能会促进ABA的产生，同时有的研究表明单性结实的品种应该具有较高的ABA含量[1，8]，与本研究的结论不一样。可能与试材有关，即黄瓜与西葫芦的单性结实的机理不同，即ABA对西葫芦单性结实的作用没有对黄瓜的作用大。由于试验条件所限，加之存在取样误差，还需进一步研究。

另外，由上面的讨论可知，CTK类和GA类等促进性生长物质也对单性结实起到很重要的作用，应进行西葫芦子房内CTK和GA水平的检测，以得出更合理、更全面的结论。

3.3 单性结实果实内其他物质与果实发育的关系

除内源激素外，其他物质对果实的作用也不可忽视。碳氮含量等与黄瓜的单性果实发育关系密切[6]。随着果实的发育，果实内碳氮含量迅速增加，花后单果内总糖与蛋白质含量与单果质量呈正相关关系。这说明碳氮含量与蛋白质含量与果实发育呈正相关关系。曹碚生等[10]还研究过过氧化物酶与单性结实果实发育的关系。

因此，在西葫芦的单性结实生理基础的研究上，也不可拘泥于激素研究，对一切可能影响果实发育进而影响单性果实发育的内源物质都要加以研究，尤其是蛋白质含量、碳氮含量，过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶等酶的活性等。

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Preliminary Studies on the Parthenocarpic Characteristics in Summer Squash(Cucumis pepo L.)

LENG Peng

The ability to set parthenocarpic fruit and endogenous hormone level of ovaries of parthenocarpic cultivar and the non-parthenocarpic hybrids were studied.Compared to the non-parthenocarpic varieties,the parthenocarpic cultivar's ovary could grow at normal speed despite the flowers were clamped for pollination,reaching the marketable size (with a length of 13.0 cm,a diameter of 4.5 cm,and a weight of 0.5 kg).Two hybrids,C1 and C2,shown no parthenocarpic characteristics,which means the heritance of parthenocarpy is not dominant.There is a sharp difference between the endogenous IAA and ABA level of ovaries of parthenocarpic and non-parthenocarpic varieties and hybrids.The parthenocarpic cultivar had the highest level of IAA,followed by Atai and C2,while Zaoqing had the lowest IAA level.And all these accord with their abilities to set parthenocarpic fruits.This tells that IAA level plays a vital role in determining the ability of parthenocarpic fruits setting.The parthenocarpic cultivar had the lowest ABA level while Zaoqing had the highest one.During each period of blossom,the IAA level of ovaries of the parthenocarpic and non-parthenocarpic varieties and hybrids increased in the beginning,whereas that of the non-parthenocarpic varieties and hybrids decreases 2 d after blossom,while that of the parthenocarpic varieties are keeping increasing.But the changes of ABA level are not so regular as IAA level.At the later stage of the development of the ovary,the level of non-parthenocarpic varieties and hybrids was higher.

L.;Parthenocarpy;Endogenous hormones

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.22.016

冷鹏（1976-），男，农艺师，主要研究方向为西葫芦育种和栽培生理，电话：13365391999

2009-04-18