全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 10期，2009年 10月 977
收稿 2009-08-20 修定 　2009-09-24
资助 河南省科技攻关项目(0624100004)和河南省重点科技攻
关项目(9 210 211 016 )。
* 通讯作者(E-mail: ssr365@sina.com; Tel: 0371-63558096)。
几种生理因素对子房未授粉南瓜胚形成的影响
孙守如 *, 翟庆慧, 胡建斌, 陈解放, 章鹏
河南农业大学园艺学院, 郑州 450002
提要: 以南瓜品种‘蜜本’为试材, 研究生理因素影响未授粉南瓜胚形成的结果表明: 开花前1 d的子房最适宜于胚的诱导;
胚诱导前以35 ℃高温处理6 d后胚形成能力显著提高; 高浓度2,4-D促进胚的发生, 抑制愈伤组织的形成; 加有4.0 mg·L-1
2,4-D、0.5 mg·L-1 NAA和0.5 mg·L-1 6-BA的MS培养基上的出胚率最高(20.6±3.8)%, 每个子房块的平均出胚数达11.3±3.2。
关键词: 南瓜; 未受精子房; 胚形成
Effects of Several Physiological Factors on Embryo Formation in Unpollinated
Ovary Culture of Pumpkin (Cucurbita moschata Duch. ex Poiret)
SUN Shou-Ru*, ZHAI Qing-Hui, HU Jian-Bin, CHEN Jie-Fang, ZHANG Peng
College of Horticulture, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Effects of several physiological factors on embryo formation in unpollinated pumpkin ovary culture
were studied using ‘Miben’ pumpkin (Cucurbita moschata) as experimental material. The results showed that
the ovaries at the stage of 1 d before anthesis were optimal for embryo induction. Heat treatment of 35 ℃ for 6 d
before embryo induction remarkably enhanced the potential of embryo formation in unpollinated ovary. High
concentration of 2,4-D promoted embryo formation in unpollinated ovary and inhibited callus formation. The
ovary explants cultured in MS medium containing 4.0 mg·L-1 2,4-D, 0.5 mg·L-1 NAA and 0.5 mg·L-1 6-BA gave
highest embryo formation rate [(20.6±3.8)%] with the mean embryo number of 11.3±3.2 per ovary segment.
Key words: pumpkin; unpollinated ovary; embryo formation
南瓜种质资源十分丰富, 地理分布也极为广泛,
且适应性强、耐储运。尽管我国南瓜的栽培面积
广、产量高, 但其育种研究(如种质创制、主要农
艺性状遗传机制和标记开发等)相对滞后。目前市
场上商业化的南瓜品种数量远不如黄瓜、甜瓜和
苦瓜等同科的同类作物(罗伯祥等 2006)。一般认
为, 杂交育种是获得作物新品种的途径之一, 培育
高纯度的亲本自交系是杂交育种的首要前提, 但传
统的自交选择方法费力耗时, 且亲本性状的表现常
受环境的影响, 致使育种工作难度增大。而在离体
条件下, 采用培养未授粉的子房促使雌核发育获得
单倍体植株(加倍后得到双单倍体), 是较短时间内
获得高纯度亲本的快速而有效的方法。迄今人们
已在黄瓜(Gemes-Juhasz等 2002; 刁卫平等 2008)、
西葫芦(Metwally等1998; 谢冰等2006)和甜瓜(Lotfi
等2003)等葫芦科作物中采用未授粉的子房进行培
养的手段已获得了胚或再生植株, 但在南瓜中还未
见有这方面的报道。本文就几种生理因素对未授
粉的子房中胚发生的影响进行了研究, 以期为建立
高效南瓜单倍体培养体系以及单倍体育种技术提供
基础性资料。
材料与方法
南瓜(Cucurbita moschata Duch. ex Poiret)品种
‘蜜本 ’, 由本校豫艺种业有限公司提供。2008年
3月中旬育苗, 4月 1日定植于本校教学实验基地。
盛花期(约 5月中旬)采取生长健壮、无病虫害植株
的开花前 2 d、1 d和 12 h的子房。在超净工作
台上用75%的酒精浸泡30 s, 然后用1 g·L-1的HgCl2
浸泡 8~10 min, 无菌水冲洗 4次后, 切去子房两端
约 1 cm的部分, 剩余部分横切成 2 mm薄片, 接种
到培养基上进行胚诱导。
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试验采用MS培养基配方, 添加 7 g·L-1琼脂、
30 g·L-1蔗糖以及不同浓度的2,4-D、NAA和6-BA,
pH 调至 5.8, 121 ℃高压灭菌 15 min。试验设置
以下5种影响因素, 以研究它们对南瓜子房中的胚
形成的影响。(1)不同发育时期的材料: 开花前 2 d、
1 d和 12 h; (2)不同时间的高温处理: 在 35 ℃黑暗
条件下分别培养 3、5和 7 d, 同时以室温 25 ℃为
对照; (3)不同浓度的2,4-D: MS培养基中加入不同
浓度的 2,4-D, 分别为 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、
3.5、4.0和 4.5 mg·L-1, 并附加 0.5 mg·L-1 NAA、
1.0 mg·L-1 6-BA和 30 g·L-1蔗糖; (4)不同组合的植
物生长调节物质: 从试验(3)中筛选出的适宜 2,4-D
浓度与 0.25和 0.5 mg·L-1 NAA以及 0.5和 1.0 mg·L-1
6-BA组合, 培养基中附加 30 g·L-1蔗糖。将形成
的胚连同切块转移至上述处理(3)和(4)中效果最好
的培养基中, 但不加 2,4-D, 进行植株再生。培养
条件为: 室温 25 ℃; 光照强度为 40 μmol·m-2·s-1, 光
照时间为 14 h·d-1。
子房的切块接种于装有培养基的培养皿中, 每
皿 6个子房块, 每处理 6皿(36块), 重复 3次, 即每
个处理有 108个子房块。培养 15 d后统计数据, 计
算出胚率(形成胚的子房块/接种子房块总数×100%)
和平均出胚数(平均每个子房块出胚数)。出胚率
转换成反正弦后进行方差分析。
结果与讨论
1 不同发育时期的子房对胚形成的影响
接种到不同胚诱导培养基上的子房块均有胚
的形成, 但不同发育时期的子房出胚率并不一致。
统计3种不同诱导培养基上的出胚率和出胚数的结
果(表1)表明, 开花前1 d的子房出胚普遍好于开花
前 2 d和 12 h的子房, 分别接种在M1、M2和M3
三种培养基上的开花前 1 d的子房块, 其平均出胚
数和出胚率均高于开花前 2 d和 12 h的, 它们的出
胚率差异达到显著水平, 出胚数(除M2以外)也是如
此。据此以下实验均选用开花前 1 d的子房作为
外植体。
2 不同高温处理时间对胚形成的影响
根据热处理促进雌花核发育启动的报道
(Gemes-Juhasz等2002), 我们以室温(25 ℃)为对照,
观察接种于M3培养基(MS+4.5 mg·L-1 2,4-D+0.5
mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA)中的子房块, 经不同
时间高温处理后的出胚率和平均出胚数的结果(表
2)表明, 经过高温(35 ℃)处理的出胚率和平均出胚
数显著高于常温(25 ℃)和未进行高温处理的, 说明
表 1 不同发育时期的子房对胚形成的影响
Table 1 Effects of ovaries at different developmental periods on embryo formation
开花前时间 诱导培养基 平均出胚数 /个 出胚率 /%
2 d M1 (MS+1.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 3.1±1.2c 2.5±0.7d
M2 (MS+3.0 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 2.8±0.7cd 3.1±0.6d
M3 (MS+4.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 3.3±0.6c 3.6±1.3c
1 d M1 (MS+1.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 4.2±0.9b 4.6±1.4b
M2 (MS+3.0 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 3.4±0.7c 3.9±1.2c
M3 (MS+4.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 5.0±1.3a 5.6±1.7a
12 h M1 (MS+1.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 2.2±0.6d 3.1±0.6d
M2 (MS+3.0 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 2.6±0.5cd 2.9±0.7d
M3 (MS+4.5 mg·L-1 2,4-D+0.5 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA) 3.1±1.0c 4.0±1.1c
　　表中数据所附不同字母表示经邓肯氏新复极差法检验为显著水平(P=0.0 5)。
高温促进南瓜未授粉子房中胚的形成。高温处理
5 d的效果最佳, 出胚率[(22.6±6.3)%]和平均出胚数
(4.8±1.1)均最高, 明显好于 3和 7 d处理的。
3 不同浓度的 2,4-D对胚形成的影响
未添加 2,4-D的培养基几乎不能诱导胚的形
成, 而接种在添加 2,4-D的培养基中的子房块时有
胚的形成, 说明外源 2,4-D对未授粉南瓜子房内胚
的形成是必要的。高浓度的 2,4-D (≥ 3.5 mg·L-1)
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有利于胚的形成。添加 3.5、4.0和 4.5 mg·L-1 2,4-D
的培养基上的出胚率均在 5%以上, 出胚数大于或
等于 3。培养基中 2,4-D浓度降低后, 出胚率和平
均出胚数均显著下降(表 3)。此外, 在低浓度 2,4-D
条件下, 子房块愈伤组织化速度快, 生长也快, 而含有
高浓度2,4-D培养基上的愈伤组织生长反而减缓。这
些结果说明, 在未授粉的南瓜子房培养过程中, 高浓
度 2,4-D (≥ 3.5 mg·L-1)对愈伤组织形成不利。
表 4 不同植物生长调节物质组合对胚形成的影响
Table 4 Effects of different plant growth regulator combinations on embryo formation
2,4-D浓度 /mg·L-1 NAA浓度 /mg·L-1 6-BA浓度 /mg·L-1 平均出胚数 /个 出胚率 /%
3.5 0.25 0.5 2.5±1.3e 7.3±1.6e
3.5 0.25 1.0 2.6±0.7e 10.1±2.5d
3.5 0.5 0.5 5.1±2.3e 19.4±3.6a
3.5 0.5 1.0 2.9±1.1e 13.3±2.1c
4.0 0.25 0.5 3.5±0.8d 15.9±3.0bc
4.0 0.25 1.0 5.2±1.0b 16.7±3.3b
4.0 0.5 0.5 11.3±3.2a 20.6±3.8a
4.0 0.5 1.0 3.6±0.6d 15.6±2.2bc
4.5 0.25 0.5 4.1±0.5c 17.1±2.3b
4.5 0.25 1.0 5.5±1.3b 11.2±0.3d
4.5 0.5 0.5 4.5±0.8bc 14.5±2.2c
4.5 0.5 1.0 3.4±0.4d 8.8±1.4e
　　表中数据所附不同字母表示经邓肯氏新复极差法检验为显著水平(P=0.0 5)。
表 3 不同浓度的 2,4-D对胚形成的影响
Table 3 Effects of different concentrations
of 2,4-D on embryo formation
2,4-D浓度 /mg·L-1 平均出胚数 /个 出胚率 /%
1.0 1.5±0.3c 4.0±1.2c
1.5 1.7±0.6c 3.6±0.5cd
2.0 2.1±0.4b 4.0±0.8c
2.5 1.6±0.4c 3.2±0.6d
3.0 2.0±0.5b 3.7±0.6cd
3.5 3.2±0.7a 5.9±1.3a
4.0 3.0±0.6a 5.1±1.5a
4.5 3.4±1.0a 5.6±0.9a
　　表中数据所附不同字母表示经邓肯氏新复极差法检验为显著
水平(P= 0.0 5)。
和 0.5 mg·L-1)和 6-BA (0.5和 1.0 mg·L-1)进行随机
组合的结果(表 4)表明, 4.0 mg·L-1 2,4-D、0.5 mg·L-1
NAA和 0.5 mg·L-1 6-BA的胚诱导效果最好, 其出
胚率为(20.6±3.8)%, 平均出胚数达 11.3±3.2。
附带提一下的是, 我们将已形成的胚连同子房
块转至不加 2,4-D (加有 0.5 mg·L-1 NAA和 0.5 mg·L-1
6-BA)的培养基上, 5~7 d后部分胚从母体组织脱落,
大约 3周后形成完整的小植株。但胚转化成小植
株的频率不足 5%。在下一步的研究中, 我们将改
进胚的诱导条件, 进一步提高子房块的出胚率和植
株转化率。
表 2 不同高温处理时间对胚形成的影响
Table 2 Effects of different times of heat treatment
on embryo formation
处理时间 /d 温度 /℃ 平均出胚数 /个 出胚率 /%
0 2 5 1.4±0.5e 1.7±0.4c
3 5 1.5±0.4e 2.1±0.3c
3 2 5 1.6±0.3e 3.4±0.5c
3 5 3.1±0.7b 19.2±3.8b
5 2 5 2.1±0.4d 3.1±0.7c
3 5 4.8±1.1a 22.6±6.3a
7 2 5 2.3±0.5cd 4.1±1.0c
3 5 2.6±0.5c 15.6±0.6b
　　表中数据所附不同字母表示经邓肯氏新复极差法检验为显著
水平(P= 0.0 5)。
4 不同生长调节物质组合对胚状体诱导的影响
我们选取胚诱导效果较好的 3种浓度 2,4-D
(3.5、4.0和 4.5 mg·L-1), 与不同浓度 NAA (0.25
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