李 涵，王志偉，孫 波，鄒 甜，孫小武

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省蔬菜研究所，湖南 長(zhǎng)沙410125；3.湖南省作物研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

西瓜四倍體與二倍體正反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)源激素的變化

李 涵1,3，王志偉1,2，孫 波1，鄒 甜1，孫小武1

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省蔬菜研究所，湖南 長(zhǎng)沙410125；3.湖南省作物研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

為了探究西瓜四倍體與二倍體反交種子敗育的原因，以蜜枚的二倍體和四倍體為材料，采用酶聯(lián)免疫法（ELISA）對(duì)授粉后1～13 d果實(shí)內(nèi)赤霉素（GA）、玉米素核苷（ZR）、脫落酸（ABA）和生長(zhǎng)素（IAA）4種內(nèi)源激素進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：蜜枚二倍體與四倍體西瓜正交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，ZR和ABA呈現(xiàn)升高-降低-升高-降低的趨勢(shì)，GA3和IAA呈現(xiàn)降低-升高-降低-升高的趨勢(shì)，蜜枚二倍體與四倍體西瓜反交授粉后3～4 d ABA含量較高，授粉后7 d GA和IAA含量較低，授粉后5 d GA3平均水平低于正交。這樣的差異可能就是反交種子敗育的原因。

西瓜；四倍體；二倍體；正交；反交；內(nèi)源激素

西瓜（Citrullus lanatus）是重要的園藝作物，三倍體無(wú)籽西瓜具有抗逆性強(qiáng)、生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)西瓜的重要指標(biāo)。當(dāng)前采用的三倍體育種方法存在采種量小、發(fā)芽率和成苗率低等不足。內(nèi)源激素在調(diào)控果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要作用[1]，同基因型二倍體、三倍體和四倍體的西瓜果實(shí)發(fā)育期生長(zhǎng)素（IAA）含量表現(xiàn)為多倍體高于二倍體，脫落酸（ABA）含量無(wú)明顯規(guī)律，各倍性西瓜果實(shí)中的赤霉素（GA）含量隨著果實(shí)的發(fā)育表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢(shì)[2]。國(guó)內(nèi)學(xué)者在四倍體西瓜低稔性和不同倍性西瓜的胚胎發(fā)育方面做了大量研究[3-4]，對(duì)同源四倍體西瓜自交后花粉萌發(fā)生長(zhǎng)與內(nèi)源激素的關(guān)系也進(jìn)行了系統(tǒng)研究[5]，但對(duì)不同倍性西瓜正反交后代內(nèi)源激素水平變化的研究較少。因此，筆者以二倍體和四倍體蜜枚為材料，研究了其正反交的果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)源激素含量的變化，以期從激素水平揭示不同倍性西瓜反交不能形成正常種子的原因。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以西瓜品種蜜枚的二倍體和四倍體為材料。樣品檢測(cè)所用ELISA試劑盒由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)化控室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集 2016年春季將試驗(yàn)材料播種于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林試驗(yàn)基地，于開花期，分別進(jìn)行4（♀）×2（♂）和2（♀）×4（♂）組合授粉，開花前一天下午將次日開放的花進(jìn)行套袋隔離，第二天早晨6:30～8:00進(jìn)行授粉，授粉后套袋掛牌。授粉后1～13 d早上8:00分別取正交反交的西瓜果實(shí)3個(gè)，投入液氮中冷凍，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行內(nèi)源激素的測(cè)定。

1.2.2 樣品測(cè)定 稱取1.0 g西瓜樣品，加入內(nèi)含100mg聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的80%甲醇提取液4 mL，弱光冰浴研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入10 mL離心管，于4℃下提取4 h，1 000 r/min離心15 min，取上清液，過(guò)Sep-Pak C18柱純化2次，濾液定容至1.5 mL。參照劉丙花等[6]和李宗霆等[7]的酶聯(lián)免疫分析方法（ELISA）測(cè)定樣品中的IAA、ABA、GA、和玉米素（ZR），以鮮質(zhì)量計(jì)，樣品測(cè)定設(shè)3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中GA3的變化

如圖1所示，授粉后正交和反交果實(shí)中GA3含量的變化呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。其中，正交果實(shí)授粉后第1天GA3含量最高，隨后逐漸降低，授粉后第7天時(shí)降至最低水平，隨后又開始上升，到第10天又有所降低，隨后又開始上升；而反交果實(shí)授粉后第1天GA3含量就低于正交果實(shí)的，隨后的6 d中，GA3含量呈下降趨勢(shì)，到第7天，GA3含量開始緩慢增加，但同樣在第10天時(shí)GA3含量有所降低，達(dá)到最低水平，隨后又緩慢增加。整體來(lái)看，反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中GA3水平低于正交果實(shí)。

圖1 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中GA3含量的變化

2.2 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中ABA的變化

從圖2中可以看出，授粉后1～2 d，正交和反交果實(shí)中的ABA含量都有所上升，且水平相差不大；隨后，正交果實(shí)中的ABA含量迅速下降，授粉第4天降至最低；授粉4～10 d，ABA含量總體上呈緩慢上升趨勢(shì)，但在授粉第11天ABA含量又有所下降隨后緩慢回升；而反交果實(shí)中的ABA含量在第2天的峰值過(guò)后，總體上呈下降趨勢(shì)，在第7天和第12天時(shí)稍有所回升；其中，授粉后3～4 d，反交果實(shí)的ABA含量比正交果實(shí)的高，但其余時(shí)間一直低于正交果實(shí)。

2.3 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中ZR的變化

如圖3所示，正交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，ZR含量不斷地上升-下降，分別于授粉后2、6、8、11 d出現(xiàn)峰值，其中以第8天的ZR含量最高；反交果實(shí)中ZR含量的變化較正交果實(shí)平緩，在授粉后第2天和第8天出現(xiàn)峰值，授粉11 d后ZR含量趨于穩(wěn)定。

圖2 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中ABA含量的變化

圖3 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中ZR含量的變化

2.4 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中IAA的變化

如圖4所示，授粉后1～2 d，正交和反交果實(shí)中的IAA含量均較高；但隨后正交果實(shí)中的IAA含量顯著降低，授粉第5天時(shí)降至最低，授粉6～8 d時(shí)IAA含量呈波浪式變化，授粉9 d后IAA含量逐漸上升；反交果實(shí)授粉2 d后，IAA含量也開始下降，但是幅度不明顯，至第7天時(shí)降至最低，隨后果實(shí)中的IAA含量總體呈上升趨勢(shì)。比較來(lái)看，從授粉第5天開始，反交果實(shí)的IAA含量一直低于正交果實(shí)，維持在較低水平。

圖4 正交和反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中IAA含量的變化

3 討 論

根據(jù)不同倍性西瓜正反交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)源激素含量的比較，發(fā)現(xiàn)正交授粉后1～13 d，胚胎發(fā)育歷經(jīng)1 d合子休眠、2 d合子休眠、3 d原胚、4 d小球胚胚乳游離核、5 d小球胚、6 d球胚、7 d大球胚胚乳細(xì)胞化、8 d球胚向梨胚過(guò)渡、9 d梨胚、10 d梨胚向心形胚過(guò)渡、11 d心形胚、12 d心形胚向魚雷胚過(guò)渡、13 d魚雷胚部分胚乳解體；而反交授粉后，胚胎依次歷經(jīng)1 d未受精、2 d未受精、3 d原胚、4 d原胚、5 d小球胚胚乳游離核、6 d小球胚、7 d球胚、8 d球胚、9 d大球胚胚乳細(xì)胞化、10 d梨胚、11 d梨胚向心形胚過(guò)渡、12 d心形胚、13 d心形胚胚乳解離、14 d心形胚或魚雷胚退化[4]。球形胚期反交果實(shí)中生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)（IAA、GA）相對(duì)虧損，生長(zhǎng)抑制物質(zhì)（ABA）相對(duì)富足，對(duì)反交果實(shí)中胚胎發(fā)育產(chǎn)生了不良影響。薛志強(qiáng)等[8]在研究染色體易位少籽西瓜配子發(fā)育初期激素含量變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，西瓜授粉后的1～3 d完成雙受精作用，2～5 d合子開始第一次分裂，受精卵代謝活動(dòng)增強(qiáng)，內(nèi)源激素含量急劇增加，并在球形期達(dá)到峰值，而生長(zhǎng)促進(jìn)類激素含量不足是導(dǎo)致種子敗育的原因。該試驗(yàn)中反交種子敗育可能與授粉后3～4 d ABA含量較高以及授粉后7 d GA和IAA含量較低有關(guān)。

豆峻嶺等[9]研究表明，西瓜果實(shí)中激素含量與其生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，胚胎發(fā)育前期IAA和GA含量較高，之后均快速下降，IAA在后期出現(xiàn)一個(gè)峰值，而GA一直維持在較低的水平；ABA在授粉后15和25 d出現(xiàn)峰值；ZR一直維持在較低水平。該試驗(yàn)中，IAA 的變化與之一致。植物激素對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，該過(guò)程不僅取決于某一種激素的消長(zhǎng)及其絕對(duì)濃度的變化，內(nèi)源激素間的相互平衡及相互間的協(xié)同作用也非常重要[10]。有研究證明，GA有促進(jìn) IAA產(chǎn)生的作用[11]，該試驗(yàn)中授粉7 d以后，GA與IAA的變化規(guī)律一致，說(shuō)明在西瓜果實(shí)中GA有促進(jìn)IAA產(chǎn)生的作用。

綜上所述，蜜枚二倍體與四倍體西瓜正交果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，ZR和ABA呈現(xiàn)升高-降低-升高-降低的趨勢(shì)，GA3和IAA呈現(xiàn)降低-升高-降低-升高的趨勢(shì)，蜜枚二倍體與四倍體西瓜反交授粉后3～4 d ABA含量較高，授粉后7 d GA和IAA含量較低，授粉后5 d GA3平均水平低于正交。該研究初步闡明了二倍體與四倍體正反交果實(shí)內(nèi)源激素的變化規(guī)律，為以后外源激素調(diào)節(jié)反交果實(shí)結(jié)籽奠定了基礎(chǔ)。

[1] 唐莉娟，萬(wàn)益群. 植物激素的分析研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué)，2009，30（21）：393-398.

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（責(zé)任編輯：成 平）

The Changes of Endogenous Hormones in the Cross and Reciprocal Cross of Watermelon Tetraploid and Diploid

LI Han1,3，WANG Zhi-wei1,2，SUN Bo1，ZOU Tian1，SUN Xiao-wu1
（1. College of Horticulture, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC;2. Hunan Vegetable Research Institute, Changsha 410125, PRC;3. Hunan Crop Research Institute, Changsha 410125, PRC）

To explore the reasons of seed abortion of tetraploid and diploid crosses of watermelon,, genotypes w ith “M iMei ” of diploid and tetraploid as material, using enzyme-linked immunoassay (ELISA) for 1-13 d after pollination fruit in gibberellin (GA), zeatin nucleoside (ZR) and abscisic acid (ABA) and auxin (IAA), four kinds of endogenous hormones were determ ined. The results showed that the ZR and ABA increased-up-lower-to reduce the trend, the GA3 and IAA showed lower - higher - lower - rising trend, in the development of the orthogonal fruits of diploid and tetraploid watermelon. The content of ABA were high in 3-4 d after cross-pollination of diploid and tetraploid of “M iMei ” watermelon. A fter pollination, the content of GA and IAA was lower in 7 d, and the content of GA3 averaged lower than that of orthogonal in 5 d after pollination. Such a difference may be the reason for the reverse seed failure.

watermelon; tetraploid; diploid; the cross; reciprocal cross; endogenous hormones

S651

：A

：1006-060X（2017）06-0001-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.006.001

2017-04-28

湖南省研究生創(chuàng)新培養(yǎng)項(xiàng)目（CX2014B303）；西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-26-09）

李 涵（1987-），女，河南林州市人，博士研究生，主要從事蔬菜育種與栽培研究。

孫小武