自古以来,西瓜都有种子。在炎热的夏季,当人们大嚼味甜多汁的西瓜以消暑解渴之际,却不得不频频地吐出西瓜子,实有厌烦之感。因此,人们早就渴望获得无子西瓜,以除美中不足。随着近代生物育种技术的发展,无子西瓜已成为盛夏消暑的佳品。

 


一、无子西瓜的分类

  根据无子西瓜的原理和机制的不同,可将无子西瓜分三类:激素无子西瓜、染色体易位无子(或少子)西瓜及三倍体无子西瓜。

  1.激素无子西瓜

  它是利用天然或人工合成的激素处理普通二倍体有子西瓜的雌花,诱导单性结实获得的无子西瓜。这项工作开展较早,但历经几十年的努力,激素无子西瓜迄今仍末能用于生产,其主要问题在于该种方法培育无子西瓜需要每天清晨不间断地进行处理,并经常同株异性果,手续繁杂,费工费时。

  2.染色体易位无子西瓜

  这种方法也称易位少子西瓜。这类西瓜是用X或γ射线照射二倍体西瓜种子,诱发体细胞的染色体易位,经过培育和选择、育成纯合易位系西瓜。再用其与二倍体西瓜杂交,育成杂交易位少子西瓜。最早研究易位西瓜是日本的西村和板口(1960)和冈等(1967),二十世纪70年代以后,我国西北农业大学与甘肃农业大学合作用γ射线诱导染色体易位,选育了育性程度不同的染色体易位西瓜,广东省农业大学也先后开展了研究,育成了易红1号,育成2号无子西瓜品种。

  3.三倍体无子西瓜

  用化学诱导等方法使普通二倍体有子西瓜体细胞染色体加倍,变为四倍体西瓜。再以四倍体西瓜作母体与普通二倍体有子西瓜杂交,这类西瓜具有三套染色体,果实中无种子,因而称为三倍无子西瓜。三倍体无子西瓜具有诸多优势,是目前生产上为唯一栽培的无子西瓜型。


二、三倍体无子西瓜的研究历史

  1937年,勃莱克斯利(BLAKSLEE)和艾弗瑞(Averry)发现秋水素(colchicine)诱导染色体加倍效果以后,掀起了用秋水仙素诱变多倍体育种的热潮。

  1939年,日本木原均和山下孝介于均发表关于获得四倍体西瓜的报告,由此进入了多倍体西瓜育种的新时代。

  1947年木原均、西山市三发表“利用三倍体的无子西瓜之研究”,正式宣告了三倍体无子西瓜的育成。

  我国内地从20世纪50年代末开始多倍体西瓜的研究,虽起步晚但发展快、成绩显著。1957江苏省农业科学院年首次诱变成功我国第一个四倍体西瓜华东24四倍体,并以之为母本获得三倍体无子西瓜新秋3号。1963年中国农业科学院果树研究所瓜类室育成无子西瓜品种无子3号,60年代中期至70年代在我国大面积生产栽培、出口和内销,是我国第一个有生产价值和经济效益的无子西瓜品种。1974年在南宁召开了“全国第一次无子西瓜科研协作会”,掀起了我国70年代无子西瓜科研和生产热潮。1990年在湖北荆州和河南孟津等建立无子、少子西瓜生产示范基地。



三、三倍体无子西瓜的培育过程

  体细胞中含有2个染色体组的个体叫做二倍体。体细胞中含有3个染色体组的个体叫做三倍体。人们平常食用的有子的西瓜是二倍体,共有22个染色体,每个染色体组有11个染色体。普通西瓜中的染色体和分组情况可以看下面的动画:

  【想一想】什么叫染色体组呢?

  

 

  培育出三倍体无子西瓜需要两年的时间。

  第一年,在二倍体西瓜的幼苗期,用秋水仙素处理,可以得到四倍体植株。然后,用四倍体植株作母本,用二倍体植株作父本,进行杂交,得到的种子细胞中含有三个染色体组。

  第二年,把第一年得到的种子种下去,就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中,染色体的联会发生紊乱,因而不能形成正常的生殖细胞。当三倍体植株开花时,需要授给普通西瓜(二倍体)成熟的花粉,刺激子房发育而成为果实(西瓜)。因为胚珠并不发育成为种子,所以这种西瓜叫做无子西瓜。

  从上面的过程可以看到,得到无子西瓜的种子只需一年的时间。详细过程请看下面的动画:


、自我检测

1.图示了在二倍体西瓜的幼苗期,用秋水仙素处理,下列描述不正确的是(  )。

  A.秋水仙素要滴在幼苗期或萌发的种子

  B.被滴加秋水仙素可以是父本或者是母本

  C.秋水仙素能抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成,造成体细胞染色体加倍

  D.图示的两颗西瓜幼苗均为二倍体

 


2.二倍体西瓜被秋水仙素处理后变成了四倍体,图示四倍体母本形成卵细胞过程的片断,下列描述不正确的是(  )。

  A.图示细胞中的红色和蓝色椭圆表示染色体组

  B.减数分裂可以分为减数第一次分裂和减数第二次分裂

  C.卵细胞中有22个染色体

  D.此时的母本体细胞仍然是22个染色体

 


3. 用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的子一代植株开化后,经适当处理,则(   )

  A.能产生正常配子,结出种子形成果实

  B.结出的果实为四倍体

  C.不能产生正常配子,但可形成三倍体无子西瓜

  D.结出的果实为二倍体

 


4.下图表示:无子西瓜培育的第二年,需要给三倍体植株授以二倍体的成熟花粉。关于此图,下列说法不正确的(   )

  A.母本是三倍体,父本是二倍体

  B.授以成熟花粉的主要目的是提供精子

  C.授以成熟花粉是为西瓜的形成提供了合成酶需要

  D.母本上长出的西瓜将会是无子西瓜

 


5.下图第二年杂交的标注中,“联会紊乱”标注的位置合适吗?为什么?