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基于软X射线辐照的西瓜单性结实机理研究

蓝善荣  
【摘要】:西瓜在全世界都广泛种植,西瓜一直都深受人们喜爱的水果之一,其籽粒偏多也给食用造成了一定的不便,单性结实的无籽西瓜有助于提升西瓜的食用品质和商业价值。目前,西瓜主要还是通过四倍西瓜和二倍体西瓜杂交而获得的三倍体无籽西瓜,但其育种过程时间长、育种成本高、育种过程复杂,难以使其普遍推广。本研究确定了用软X射线照射后的花粉可以诱导产生单性结实,并且进一步研究西瓜单性结实的机理。通过单性结实内源激素的变化、外源激素的处理、激素抑制剂的施用、相关激素合成及响应基因的表达分析,得到了研究成果如下:1.X射线辐照西瓜花粉后再去授粉可导致西瓜单性结实用软x辐射的花粉,辐射总量为200Gy、400Gy、600Gy、800Gy,用这些花粉去授粉西瓜子房。并且随辐照剂量的增加,种子数减少。800Gy的软x射线辐照西瓜花粉能成功诱导完全无籽的单性结实,并且与正常结实的西瓜果实相比,其性状、大小没有多大差异。这是一种诱导西瓜单性结实稳定的技术。经过软X射线照射后的花粉将会丧失掉功能,将此花粉授粉后不能完成正常的受精过程。而未授粉的西瓜果实不能自发地膨大发育,即西瓜不存在天然的单性结实的情况。2.生长素、细胞分裂素在单性结实的西瓜果实起着重要作用本研究以液质联用(LC-MS)的方法检测了未授粉、正常授粉结实、软X射线处理花粉诱导产生的单性结实的西瓜果实中的激素含量。生长素IAA和细胞分裂素IP(异戊烯基腺嘌呤)、ZR(反式玉米素)在单性结实的西瓜果实的早期明显上升,而都在6-9天时开始下降;而赤霉素GA4在正常结实和单性结实中含量增加。而未授粉的西瓜果实中的生长素、赤霉素、细胞分裂素保持低水平。表明生长素、赤霉素、细胞分裂素参与到西瓜单性结实的发育过程中。并且生长素、细胞分裂素的合成基因在单性结实的西瓜中表达量增加。生长素合成途径吲哚丙酮酸途径中的限速酶黄素单加氧酶编码基因ClYUCAA4 ClYUCCA6表达量剧增。细胞分裂素合成基因ClIPT3 ClIPT5在西瓜授粉后的单性结实中表达量增加。并且,外用生长素和细胞分裂素可以诱导未授粉的西瓜果实膨大。因此,生长素和细胞分裂素在单性结实的西瓜果实起着重要作用。3.赤霉素是调控西瓜果实后期的膨大本研究用单一植物激素及植物激素类似物去处理未授粉的西瓜子房。GA3、GA4无法诱导西瓜单性结实;用赤霉素抑制剂PCB、CCC去处理正常结实和单性结实的果实,无论是正常结实还是单性结实果实其早期坐果并不受到影响,但后期的膨大会受到抑制。而在外用高浓度的细胞分裂素的条件下这种抑制作用会消除,因此推测赤霉素可能与单性结无关,而与西瓜后期的膨大相关。


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