西瓜性型遗传规律

    纪高洁 张洁 宫国义 史建廷 张海英 任毅 郭绍贵 高俊平 沈火林 许勇

    

    目的与意义： 与葫芦科其他作物相比，西瓜性型遗传规律和性别决定机制的研究相对落后。利用不同性型的西瓜材料进行相互杂交获得了5组六世代分离群体，深入分析其后代分离规律及季节对材料性型的影响并揭示西瓜性型遗传规律，有助于促进优良雌性系的发现，并改进西瓜杂交种子生产。此外，为发现控制西瓜性别表达的分子机制奠定基础。

    材料与方法： 利用3种西瓜性型的4个材料一共构建了5组六世代群体：Group1的母本为‘SL3H，父本为‘XHB;Group2母本为‘AKKZW，父本为‘XHB;Group3母本为‘XHBGM，父本为‘XHB;Group4母本为‘XHBGM，父本为‘SL3H;Group5母本为‘XHBGM，父本为‘AKKZW，植物材料的表型与基因型见原表2。群体分别于2012年春季和2012年夏季种植于北京市农林科学院蔬菜研究中心育种基地，其中春季为露地栽培，夏季为保护地栽培。鉴定每一个植株前30个节位着生的花器官后，按照1990Kenigsbuch和Cohen发表的文献对植株性型进行定义。

    结果与分析： 季节变化会影响西瓜植株第1朵雌花/完全花的着生节位，即同一种材料定植于春季的植株上第1朵雌花（完全花）着生节位均低于定植于夏季的植株。春季定植西瓜植株的雌花/完全花比率显著高于夏季定植植株。此外，2个季节间，相同西瓜材料的植株性型一致。这说明季节变化不影响单株性型特征，但影响单株着生花器官的性别比率。西瓜雄花完全花同株性型受等位基因a控制。此外，以上数据还表明，西瓜雄花雌花完全花同株性型受另一个隐性基因控制，该基因被命名为tm，a是tm的隐性上位基因。西瓜全雌株性型是受一个单隐性基因控制，这与早期研究结果一致，该基因被称为gy基因;西瓜性型是由a、gy和tm 3对等位基因控制。其中a基因控制雄花完全花同株性型;tm基因控制雄花雌花完全花同株性型;gy基因控制全雌株性型。a是tm的隐性上位基因。西瓜6种性型植株对应的基因型为（原表2）：雌雄异花同株性型（A_Gy_Tm_）;雄花雌花完全花同株性型（A_Gy_tmtm）;雌花完全花同株性型（aaGy_Tm_或aaGy_tmtm）;全雌株性型（A_gygyTm_）;雌花完全花同株性型（A_gygytmtm）以及完全花株性型（aagygyTm_或aagygytmtm）。本研究中所用材料的基因型分别为：SL3H和AKKZW（aaGyGytmtm）、XHB（AAGyGyTmTm）、XHBGM（AAgygyTmTm）。

    结? ? 论：与黄瓜、甜瓜相比，西瓜在性型遗传规律上的特征主要有：（1）3个葫芦科主要作物均受3对等位基因控制;（2）西瓜tm基因的作用与甜瓜m基因的作用是相似的，均控制着雄花雌花完全花同株性型，而黄瓜a基因控制著全雄株性型;（3）西瓜与甜瓜的全雌基因均受隐性基因控制，而黄瓜的全雌基因F是一个显性基因。这说明，在遗传规律上，西瓜与甜瓜更相似，所以将甜瓜性型研究成果作为重要参考。定植于春季的西瓜植株上着生雌花（完全花）的比率显著高于夏季。这说明春季短日照、弱光照和低夜温的环境条件更适合雌花和完全花的生长，这与前人研究相吻合。但调查还发现，春季低温、短日照的环境条件下，西瓜雄花雌花完全花性型植株的雌花比率更高。反之，夏季高温、长日照的环境条件下，完全花的比率显著升高。这个现象表明，西瓜花器官在夏季更倾向发育雄性器官。这个现象还说明，控制雄花雌花完全花同株性型的tm基因应是一个对温度、光照等环境因子反应敏感的基因。tm基因的机制可能与拟南芥花发育路径中的Go类基因相似，即通过感知光照、温度的变化来调控激素的表达，从而对植株花器官的性别比率产生影响。