全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (3) : 632～634
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 07 - 25; 修回日期 : 2005 - 09 - 26
基金项目 : 国家 ‘863’计划子课题项目 (2004AA241170) ; 河南省自然科学基金项目 (0511030800)
西瓜倍性回复突变研究
谭素英　刘文革　阎志红　赵胜杰　何　楠　马双武　王吉明
(中国农业科学院郑州果树研究所 , 河南郑州 450009)
摘 　要 : 2001年和 2002年在四倍体西瓜品种 790010、日 み66、91E7和 770007中各发现 1份类似二倍
体西瓜的种子 , 对这 4份突变体进行了形态学和细胞学的观察和鉴定。结果表明 : 突变体的茎、叶、花、
果实和种子的形态特征与对照四倍体有明显差异。显微特征也有差异 , 其花粉粒直径和保卫细胞均较小 ,
叶绿体数也减少 , 体细胞具 22条染色体 , 是对照四倍体的一半 , 具典型的二倍体西瓜特征 , 同时还具原品
种特征 , 因此确定 4份突变体均由四倍体西瓜回复突变而来。
关键词 : 西瓜 ; 倍性 ; 回复突变
中图分类号 : S 651　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0320632203
Stud ies on W a term elon Plo idy Revertan t
Tan Suying, L iu W enpige, Yan Zhihong, Zhao Shengjie, He Nan, Ma Shuangwu, and W ang J im ing
( Zhengzhou Fruit Research Institu te, Chinese A cadem y of A gricultural Sciences, Zhengzhou, Henan 450009, Ch ina)
Abstract: Four mutants were discovered in autotetrap loid watermelon varieties 790010, 日 み66, 91E7
and 770007 in 2001 and 2002. Their morphological and cytological characteristics were observed and identi2
fied, comparing with original autotetrap loid watermelon. The morphological traits of the mutants had been ob2
vious characteristics of dip loid watermelon and original variety. The pollen size and leaf guard cell size of the
mutants become smaller and chlorop lasts number in guard cell dim inished, and chromosomes number of the
mutants somatic cell were 22, which were half of autotetrap loid watermelon. Finally four mutants were con2
firmed revertants of autotetrap loid watermelon.
Key words: W atermelon; Ploidy; Revertant
1　目的、材料与方法
自然或人工方法产生的作物突变体发生回复突变的现象在水稻上有报道〔1〕, 在西瓜上未见报道。
然而在三倍体无籽西瓜的生产栽培中常发现果实外观和果肉与无籽西瓜完全一样的有籽西瓜 ———同型
异倍体。并由此引发一些种子纠纷 , 给无籽西瓜的发展造成不良后果。分析其原因 , 可能是由母本四
倍体西瓜回复突变成二倍体所致 , 但没有试验证明。作者就此于 2003年进行了试验。供试材料 ‘返
祖 1号 ’是 2001年从四倍体西瓜品种 790010 (杂交育成 , CK1 ) 中发现的 1份类似二倍体西瓜的种
子。‘返祖 2号 ’、‘返祖 3号 ’和 ‘返祖 4号 ’是 2002年分别从 ‘日 み66’ (国外引进 , CK2 )、
91E7 (用秋水仙素诱导育成 , CK3 ) 和 770007 (杂交育成 , CK4 ) 四倍体西瓜品种中各发现的 1份类
似二倍体西瓜的种子。
田间试验于 2003年在中国农业科学院郑州果树研究所试验地进行 , 春播 , 小区栽培 , 每份试材
种植 1个小区 , 顺序排列。茎、叶、花、果实和种子的形态特征的观察比较采用常规方法。反交试验
每组合杂交 5朵花。果实成熟时剖取其中部种子 , 剥开种皮 , 观察种胚有无 ; 花粉粒大小的测量于盛
花期进行 , 每样本测量 50个花粉粒 ; 叶片保卫细胞大小及叶绿体数的测定在开花坐果期进行 , 每样
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　3期 谭素英等 : 西瓜倍性回复突变研究 　
本测量 50对细胞 ; 染色体观察采用改良 F2BSG法。以种子胚根为试材 , 每品种制片 20张 , 在 O lym2
pus显微镜下观察、计数染色体并摄影。
2　结果分析与讨论
211　形态特征
西瓜四倍体与二倍体的茎、叶、花、果实和种子的形态差异是鉴别倍性和确定亲缘关系的重要依
据〔2, 3〕。4个返祖西瓜与其对照四倍体同为匍匐蔓生茎 , 羽状缺裂叶 (返祖 1号与 CK1 的叶为全缘
叶 ) , 黄色雌雄同株单性花 , 3心皮瓠果。果实的形状与果肉的颜色、果皮和种皮的颜色与花纹 4个
返祖西瓜与其对照四倍体一致 , 但均比对照茎细柔、节间长、机械组织发达 ; 叶片长而薄、纵径
与横径的比值大 , 裂片窄、裂刻浅 (返祖 1号与 CK1 除外 )、叶柄细柔、叶色浅、叶脉细、裂片
尖、 (图版 , 1、2) ; 花色浅 , 花冠、雌蕊、子房和雄蕊等花器均小 , 花瓣薄而平展 , 其上的维管
束细 (图版 , 3 ) ; 果形偏高圆 , 果柄细、花痕小 , 果皮薄 , 其上的花纹细而窄 (图版 , 4、5, 表
1) ; 种子小、椭圆形、种子纵径与横径的比值大、种皮薄、种眼不突出、种脐部窄而尖、单瓜种
子数多、千粒质量小 (图版 , 6 , 表 2)。表明返祖西瓜具原品种形态特征的同时 , 具典型的二倍
体特征。
表 1　“返祖西瓜”与对照四倍体西瓜果实特征比较
Table 1　The com par ison of fru it character istics between “reversiona l wa term elon”and or ig ina l tetraplo id wa term elon
试材
Material
单果质量
Mass per fruit ( kg)
纵径 /横径
Length /W idth
果皮 Fruit rind
花纹宽度 Stripes width 厚度 Thickness ( cm)
果肉颜色
Flesh color
返祖 1号 Fanzu 1 312 1110 放射条 , 窄 Interm ittent stripes, narrow 017 红 Red
CK1 219 1100 放射条 , 宽 Interm ittent stripes, wide 110 红 Red
返祖 2号 Fanzu 2 510 1109 齿条 , 窄 Tooth stripes, narrow 018 红 Red
CK2 315 1100 齿条 , 宽 Tooth stripes, wide 110 红 Red
返祖 3号 Fanzu 3 412 1108 网条 , 窄 Netty stripes, narrow 110 大红 Deep red
CK3 319 1102 网条 , 宽 Netty stripes, wide 112 大红 Deep red
返祖 4号 Fanzu 4 410 1112 全黑 B lack 110 黄 Yellow
CK4 310 1101 全黑 B lack 113 黄 Yellow
212　反交试验
我们采用反交法〔3〕, 以 “返祖西瓜 ”为母本 , 四倍体西瓜为父本杂交 , 当年均结无籽果实 , 其
秕子大而厚 (图版 , 7) , 表明 4个 “返祖西瓜 ”均为二倍体。
表 2　“返祖西瓜”与对照四倍体西瓜种子特征比较
Table 2　The com par ison of seed character istics between “reversiona l wa term elon”and or ig ina l tetraplo id wa term elon
试材
Material
纵径 /横径
Length /width
种脐宽 H ilum
width (mm)
种皮底色和花纹 Seed rind
ground color and surface color
单瓜种子数
Seeds per fruit
千粒质量 Mass of
one thousand seeds ( g)
返祖 1号 Fanzu 1 11581 3118 黄 , 光 Yellow, smooth 590 4618
CK1 11261 4176 黄 , 光 Yellow, smooth 135 7110
返祖 2号 Fanzu 2 11592 3110 黑褐 , 光 B lack2brown, smooth 541 5111
CK2 11357 4154 黑褐 , 光 B lack2brown, smooth 107 6016
返祖 3号 Fanzu 3 11613 2196 黑 , 光 B lack, smooth 766 3615
CK3 11328 3182 黑 , 光 B lack, smooth 121 4715
返祖 4号 Fanzu 4 11577 3107 黄 , 黑点 Yellow, black speck 588 4316
CK4 11295 4139 黄 , 黑点 Yellow, black speck 102 5519
213　显微特征
西瓜花粉粒和叶保卫细胞的大小及叶绿体数的多少是鉴别倍性的重要依据 , 而细胞中的染色体数
是鉴别西瓜倍性最直接、最可靠的证据〔2～4〕。4个突变体西瓜的花粉粒直径在 55～62μm之间 , 是对
照的 78% ～89% ; 叶保卫细胞的长度、宽度及其中的叶绿体数分别为 24～27μm、17～20μm 和
10～12粒 , 对照四倍体西瓜分别为 30～33μm、21～23μm和 18～20粒。经适合性测定突变体与四
倍体西瓜叶绿体数的比为 1∶2 (表 3) , 4个返祖西瓜的花粉粒和叶保卫细胞小 , 叶绿体数目少 , 具二
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
倍体西瓜的特征。4个返祖西瓜根尖细胞的染色体数均为 22条 , 而对照四倍体西瓜为 44条 (图版 ,
8、9) , 确定突变体为二倍体西瓜。
表 3　“返祖西瓜”与对照四倍体西瓜花粉粒和叶保卫细胞的比较
Table 3　The com par ison of pollen and leaf guard cells between “reversiona l wa term elon”and or ig ina l tetraplo id wa term elon
试材
Material
花粉粒 Pollen
直径 D iameter(μm) 为对照的百分比Percent of control(% )
保卫细胞 Guard cell
长度 Length (μm) 宽度 W idth (μm)
叶绿体数
Chlorop last number
返祖 1号 Fanzu 1 61167 ±3179 8910 25107 ±3160 18106 ±1196 11150 ±0162
CK1 69129 ±5112 - 30177 ±4129 20128 ±2132 18100 ±1126
返祖 2号 Fanzu 2 58184 ±3107 8113 24156 ±4113 18130 ±2151 10180 ±0166
CK2 72136 ±5142 - 31176 ±4192 21106 ±1190 18175 ±0184
返祖 3号 Fanzu 3 60100 ±4176 8317 25192 ±3147 17184 ±2177 11105 ±0151
CK3 71167 ±5122 - 30190 ±2177 20122 ±2111 19170 ±1113
返祖 4号 Fanzu 4 55175 ±3167 7815 25100 ±3145 18199 ±2120 11115 ±0167
CK4 71100 ±4151 - 32130 ±3152 22145 ±2185 19142 ±0195
通过 “返祖西瓜 ”与对照四倍体的形态特征比较 , 花粉粒和叶保卫细胞大小及根尖细胞的染色
体观察鉴定 , 表明突变体具原四倍体品种特征的同时 , 形态特征和显微特征发生了显著的变化。突变
体具典型二倍体西瓜的形态特征 ; 花粉粒直径和叶保卫细胞均较小 , 体细胞具 22条染色体 , 是典型
二倍体西瓜。以突变体作母本与四倍体西瓜杂交产生空瘪子 , 进一步确定 4个突变体是由四倍体西瓜
回复突变而来的二倍体西瓜。
多倍体植物会自然发生变异 , 因为染色体数目和结构的变异可以自然发生〔2〕。四倍体西瓜在减
数分裂时 , 同源染色体不配对或配对消失 , 提早分离和不平衡分离 , 产生单价体、二价体、三价体和
四价体。当单价体雌雄配子结合时 , 就形成二倍体种子。这种几率虽然很小 , 但异常环境的干扰会增
加这种几率。
参考文献 :
1　Burton G W. Fertile sterility maintainer mutants in cytolasm ic male sterile pearim illet. Crop Sci. , 1977, 17: 635～637
2　王　鸣 , 杨鼎新. 染色体和瓜类育种. 郑州 : 河南科学技术出版社 , 1981. 46～173
W ang M, Yang D X. Chromosome and melon breeding. Zhengzhou: Henan Science and Technology Press, 1981. 46～173 ( in Chinese)
3　谭素英主编. 无籽西瓜栽培与育种. 北京 : 中国农业出版社 , 2004. 37～65
Tan S Y. Seedless watermelon p lantation and breeding. Beijing: China Agriculture Press, 2004. 37～65 ( in Chinese)
4　McCuistion G, Elm strom G W. Identifying polyp loids of various cucurbits. Proc. Fla. State. Hort. Soc. , 1993, 106: 155～157
图版说明 : 1. 返祖 1号与 CK1 的叶片 ; 2. 返祖 3号与 CK3 的叶片 ; 3. 返祖 2号与 CK2 的花 ; 4. 返祖 3号与 CK3 的果实外观 ; 5. 返
祖 3号与 CK3 的果实剖面 ; 6. 返祖 3号与 CK3 的种子 ; 7. 返祖 3号 ×4x与 CK3 的种子 ; 8. 返祖 1号的染色体 ; 9. CK1 的染色体。
Explana tion of pla tes: 1. The leaves of Fanzu 1 and CK1 ; 2. The leaves of Fanzu 3 and CK3 ; 3. The flowers of Fanzu 2 and CK2 ; 4. The fruit
surface of Fanzu 3 and CK3 ; 5. The fruit flesh of Fanzu 3 and CK3 ; 3. The seeds of Fanzu 3 and CK3 ; 7. The seeds of Fanzu 3 ×4x and CK3 ;
8. The chromosome number of Fanzu 1; 9. The chromosome number of CK1.
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