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(xué) 1.生命科學(xué)與農(nóng)林學(xué)院，2.抗性基因工程與寒地生物多樣性保護(hù)黑龍江重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 齊齊哈爾 161006；3.齊齊哈爾市農(nóng)業(yè)技術(shù)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(nèi)廣泛種植.現(xiàn)有西瓜絕大多數(shù)品種在第2 片葉以上的每個(gè)葉腋處分生出側(cè)枝，側(cè)枝在伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的同時(shí)又會(huì)不斷分生次級(jí)側(cè)枝，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要人工整枝去除多余的側(cè)枝，這會(huì)消耗大量的勞動(dòng)力，培育短側(cè)枝或少側(cè)枝品種可以減少成本投入，實(shí)現(xiàn)西瓜輕簡(jiǎn)化栽培，對(duì)促進(jìn)我國(guó)西瓜產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)具有重要意義.

分枝在植物形態(tài)結(jié)構(gòu)建成中具有重要地位[1]，選育短側(cè)枝或少側(cè)枝品種是瓜類育種工作者的一個(gè)重要育種目標(biāo)，對(duì)此研究較多.如在黃瓜中，蔣蘇[2]等以無(wú)側(cè)枝表型品系黃瓜為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)該品系的出現(xiàn)是由于側(cè)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(gè)與黃瓜側(cè)枝數(shù)目有關(guān)的黃瓜側(cè)枝長(zhǎng)度QTL；Fazio[4]等在黃瓜連鎖圖上定位了13 個(gè)MLB 的黃瓜側(cè)枝長(zhǎng)度QTL.

在甜瓜中，Ohara[5]等研究表明，甜瓜短側(cè)枝性狀受單個(gè)隱性或不完全顯性基因控制，且其性狀表現(xiàn)和環(huán)境因素有很大的關(guān)系；Fukino[6]等以短側(cè)枝品系和正常側(cè)枝品系的F2群體為研究對(duì)象，在連鎖圖上定位了2 個(gè)與甜瓜短側(cè)枝相關(guān)的甜瓜側(cè)枝長(zhǎng)度QTL；楊森要[7]等通過(guò)側(cè)枝長(zhǎng)度差異明顯的2 個(gè)甜瓜親本構(gòu)建F2，F(xiàn)2∶3群體，在連鎖圖譜上共定位到31 個(gè)QTL 位點(diǎn)，候選到與植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)的3 個(gè)基因.

在西瓜中，黎盛顯[8]培育出適于省工密植栽培的無(wú)杈西瓜品種“無(wú)杈早”；楊永崗[9]等認(rèn)為西瓜側(cè)枝的分生與其生長(zhǎng)過(guò)程中內(nèi)源激素的含量有關(guān).

本研究比較西瓜短側(cè)枝突變體與正常長(zhǎng)側(cè)枝品系下胚軸長(zhǎng)度及其顯微結(jié)構(gòu)，以期為短側(cè)突變體的形成機(jī)理提供一定理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

短側(cè)枝突變體s1b1側(cè)枝平均長(zhǎng)度為5.5 cm，正常分枝品系GWAS-38 側(cè)枝平均長(zhǎng)度為21.2 cm.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

2020 年春季在齊齊哈爾曙光村實(shí)驗(yàn)基地大棚種植短側(cè)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(shí)，用游標(biāo)卡尺測(cè)定短側(cè)枝突變體s1b1和正常分枝品系GWAS-38 的下胚軸長(zhǎng)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(xiàn)[10]基礎(chǔ)上略有改動(dòng)，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(guò)程；石蠟溶液和二甲苯等體積浸蠟，在恒溫箱中60 ℃最少進(jìn)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(diào)到62 ℃（比石蠟融點(diǎn)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(jīng)100%，95%，85%，70%各級(jí)酒精復(fù)水各5 min，番紅染色12 h 后，各級(jí)酒精脫水2 min，0.1%固綠染色30 s，封片，拍照.

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel2013 軟件對(duì)測(cè)得的下胚軸長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，運(yùn)用SPSS Statistics 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和差異顯著性分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 短側(cè)枝突變體下胚軸長(zhǎng)度比較

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

圖1 短側(cè)枝s1b1 與長(zhǎng)側(cè)枝GWAS-38 表型

2.2 下胚軸顯微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xì)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(xì)胞（見圖2d）.s1b1細(xì)胞比GWAS-38 細(xì)胞更大，其數(shù)值見表1.

圖2 下胚軸橫切顯微結(jié)構(gòu)比較

表1 s1b1 及GWAS-38 下胚軸橫切結(jié)構(gòu)數(shù)值 μm

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

圖3 下胚軸縱切顯微結(jié)構(gòu)比較

3 討論

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的西瓜短側(cè)枝突變體s1b1材料為西瓜短側(cè)枝品種的選育提供了珍貴的育種材料，西瓜短側(cè)枝品種選育可適度增加種植栽培密度，提高單位面積產(chǎn)量，大大減少整枝的勞力投入，降低西瓜生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)西瓜簡(jiǎn)約化生產(chǎn).此突變體與正常長(zhǎng)側(cè)枝品系GWAS-38 比較，在下胚軸長(zhǎng)度及其橫縱向顯微結(jié)構(gòu)均有明顯不同，這些可能與此突變體形成有關(guān).

在顯微結(jié)構(gòu)方面，s1b1下胚軸縱切細(xì)胞明顯伸長(zhǎng)，排列疏松、有序；GWAS-38 的細(xì)胞排列緊密.推測(cè)兩者下胚軸長(zhǎng)度差異的形成可能與細(xì)胞間的排列方式有關(guān).

與“無(wú)杈早”比較[8]2發(fā)現(xiàn)，“無(wú)杈早”幼苗期生長(zhǎng)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(cè)蔓能正常生長(zhǎng)，第1 片真葉和第5 片真葉的腋芽長(zhǎng)出1 個(gè)葉片后即停止生長(zhǎng).生長(zhǎng)較弱的植株，第3 片真葉至第5 片真葉的腋芽抽出的側(cè)蔓能正常生長(zhǎng)，第1 片和第2 片真葉的腋芽處于隱芽狀態(tài).從第6 片真葉開始抽蔓后，莖蔓上所有的側(cè)蔓、卷須退化，葉腋間再不著生側(cè)蔓.而本研究中的短側(cè)枝品系s1b1主蔓腋芽長(zhǎng)出約1～2cm 的短枝，葉片并未長(zhǎng)大即停止生長(zhǎng)，基部無(wú)側(cè)枝.可見，與“無(wú)杈早”的分枝習(xí)性不同.