甜瓜自然单性结实性研究初报

摘要：为探讨甜瓜（Cucumis melo L.）自然单性结实性，采用自然开放授粉（OP）、蕾期去雄套袋（EM）以及花期人工授粉（AP）3种处理方法，研究并评价了不同类型的24个甜瓜自交系的结实能力。结果表明，在供试的24个甜瓜自交系中，有6个自交系可以在蕾期去雄套袋的情况下坐果（坐果率5.50%～43.76%，坐果株率20%～37.5%），且果实成熟后无饱满种子，说明这6个自交系具有自然单性结实能力。除A715外，另5个甜瓜自交系经蕾期去雄套袋处理的成熟果实纵径、横径、单瓜质量、果肉厚度和中心可溶性固形物含量与人工授粉处理结果差异不显著。综上，在甜瓜中存在自然单性结实性，具有自然单性结实性的甜瓜品种可以在未经授粉的情况下生产出与人工授粉处理产量和品质相当的甜瓜果实。

关键词：甜瓜;自然单性结实;果实纵径;果实横径;单瓜质量;可溶性固形物含量

中图分类号：S652文献标志码：A文章编号：1673-2871（2022）09-016-07

Preliminary study on parthenocarpy of Cucumis melo L.

GONG Huimin1，YE Hongxia1，ZHANG Caiyu2，WANG Bingliang1

（1. Institute of Vegetable Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，Zhejiang，China;2. Agriculture Experiment Station，Zhejiang University，Hangzhou 310058，Zhejiang，China）

Abstract：In order to investigate the natural parthenocarpic ability of different melon （Cucumis melo L.）germplasms，24 melon inbred lines were selected to evaluate the parthenocarpic ability by three treatments：open pollination（OP），emasculation and bagging（EM）and artificial pollination（AP）. It was found that six inbred lines were able to set seedless fruits in EM treatment，the percentage of fruit setting （percentage of parthenocarpy）ranged from 5.50% to 43.75%，and the percentage of fruit setting plants ranged from 20% to 37.5%. Moreover，no significant difference of fruit size，flesh thickness and soluble solid content were observed between the EM and AP treatment among the 5 inbred lines，except A715. Results suggest that some melon cultivars have parthenocarpic characteristic，and melon inbred lines are able to develop normal fruits without artificial pollination.

Key words：Melon;Natural parthenocarpy;Fruit length：Fruit diameter;Fruit weight;Soluble solid content

单性结实（parthenocarpy）指未经受精但能够发育成无籽果实的现象，该术语最早是由Noll于1902年提出[1-2]。事实上，单性结实包括天然单性结实（或自然单性结实）和诱导性单性结实（刺激性单性结实）两种类型[3]。自然单性结实是未经受精、无需外因刺激即可坐果并发育成无籽果实的现象，目前已在番茄、茄子、辣椒、黄瓜、西葫芦、荔枝、柑橘、人参果、苹果、梨、烟草等作物中发现自然单性结实现象，且这种自然单性结实已在黄瓜、樱桃番茄等作物的育种和生产中得到应用[4-18]。刺激性单性结实是未经受精，但需在外界因素（如植物生长调节剂）刺激下子房膨大发育成无籽果实的现象，目前也已经在茄果类[19-21]、瓜类[22-25]及梨[26]等作物生产中得到普遍应用。

甜瓜（Cucumis melo L.）为异花授粉植物，自然授粉结果率较低，因此，生产中传统的坐果方式是采用人工授粉[23]。但在甜瓜早熟栽培中经常发生低温、弱光等不良天气，导致花粉量少、活力低，人工授粉结果率也很低。因此，通过自然授粉或人工授粉方式较难控制坐果部位且十分费工，进而影响甜瓜的产量、品质及果实成熟期[23]。为控制甜瓜坐果部位，利用氯吡脲（主要成分为CPPU）处理促进坐果是目前甜瓜栽培上普遍采用的方法[27]。然而CPPU在促进坐果的同时，也会引起畸形果率上升，外观品质和食用品质下降等问题[28]。值得关注的是与甜瓜同为Cucumis属的黄瓜具有自然单性结实性[9，17]。但迄今为止，尚未见甜瓜自然单性结实性的研究报道。笔者在长期甜瓜育种过程中观察到部分甜瓜材料可能存在单性结实性。为了确定甜瓜是否存在自然单性结实性，笔者选择了部分甜瓜自交系进行甜瓜自然单性结实性的鉴定与评价，挖掘自然单性结实性甜瓜资源进而为优良单性结实甜瓜新品种选育奠定基础。

1材料与方法

1.1材料

供试甜瓜材料共24份（A701-A724），均为浙江大学蔬菜研究所甜瓜育种课题组拥有的自交系，材料名称、来源及主要特点见表1。

1.2方法

试验于2021年7—11月在浙江大学农业试验站进行。7月20日直播于跨度8 m的单体大棚内（仅覆盖顶膜），畦宽连沟2 m，株距45 cm，单蔓整枝，主蔓11节位以下侧枝及主蔓15节位以上侧枝全部摘除，利用主蔓12～15节位坐果，主蔓28节打顶。每个品种设置3个处理：（1）自然开放授粉（OP）：开花前3 d左右每个结果枝保留2片叶后摘心（其他2个处理相同），任其自然结果;（2）人工去雄（EM）：开花前2 d早上去雄后套袋;（3）人工授粉（AP）：开花当天早上用同株雄花授粉。采用完全随机试验设计，每个品种每个处理8～14株。处理5～10 d后，观察坐果情况，凡果实能正常膨大的即定为能够坐果，每株保留1个果实，将其他果实连同侧枝摘除，未坐果的侧枝全部摘除。其他管理同一般甜瓜生产。

果实成熟期，对蕾期去雄套袋能够结果的品种，分别测定各处理果实的纵径、横径、单瓜质量、果肉厚度、中心可溶性固形物含量，并调查其饱满种子数。

1.3数据处理

自然单性结实性的评判标准：对于EM处理能够坐果的植株，只要植株有1个结果枝结果，且果实内无饱满种子，即判定为具有自然单性结实性。

坐果率/%=能结果并正常膨大的花朵数/每个处理的花朵数×100;

坐果株率/%=能结果并正常膨大的植株数/每个处理的植株数×100。

所有测定性状均以平均值±标准差表示，每个品种各性状在OP、EM、AP间的差异采用LSD测验。

2结果与分析

2.1不同处理对坐果率的影响

观察结果发现，参试各品种（除A708外）和每个品种各坐果处理的结果株率均存在差异。由图1可知，只有4个品种自由开放授粉处理（OP）后坐果率在50%以上，其中品种A708达到100%;13个品种OP处理后的坐果率在20%～50%;7个品种OP处理后的坐果率小于20%，其中A719坐果率为0。人工授粉（AP）可大幅度提高坐果率，在24个品种中，AP处理后16个品种（占比2/3）的坐果率在50%以上，其中A703、A705、A715和A720坐果率均在80%以上，A708的坐果率为100%，只有A713和A719的坐果率低于20%。6个品种（A703、A705、A706、A708、A715、A720）在蕾期去雄并套袋隔离的情况下，仍有5.50%～43.76%的坐果率和20%～37.5%坐果株率，初步推测这些品种可能具有自然单性结实性。OP坐果率高的品种，其AP的坐果率也相对较高。统计结果也表明，OP的坐果率与AP的坐果率之间的相关系数达到0.7460***（p<0.001），OP与EM及EM与AP之间的相关系数也分别达到0.7019***和0.6600***。

通过比较坐果率（图1-A）和坐果株率（图1-B）发现，只有A705、A712品种的OP处理和A708、A715品种的EM处理坐果株率低于坐果率，A715的AP处理坐果株率也是略低于坐果率，其他品种的坐果株率均高于坐果率。

2.2不同处理对单果种子数的影响

对各处理的坐果（株）率统计发现，有6个品种在蕾期去雄套袋后仍有一定比例的植株能够坐果，为了确定这些品种是否具有自然单性结实性，对成熟果实的平均单果种子数进行统计。由图2可以看出，A703等6个品种EM处理后所坐果实内均无饱满种子。OP处理平均单果种子数低于AP处理，其中A703、A705、A706以及A720经OP处理的平均单果种子数显著少于AP处理。由图3可以看出，A706在EM处理下仍能坐果，种子数量正常，但均不饱满。

2.3不同处理对果实大小的影响

由图4可以看出，6个甜瓜品种不同坐果处理后果实的纵径、横径存在差异。对6个品种甜瓜果实纵径统计发现，只有品种A708经OP处理的果实纵径显著大于AP处理的果实纵径，其他5个品种甜瓜进行2种处理后的果实纵径无显著差异;6个品种甜瓜经EM处理的果实纵径与AP处理的果实纵径也无显著差异。在果实横径方面，仅A720品种甜瓜经OP处理后果实横径显著小于AP处理后的果实横径，其他5个品种经2种处理后的果实横径无显著差异;A715品种甜瓜经EM处理后的果实横径显著小于AP处理后的果实横径，其他5个品种甜瓜进行2种处理后的果实横径无显著差异。

由图5可以看出，相同处理下6个甜瓜品种平均单瓜质量存在较大差异。虽然同一品种不同坐果处理平均单瓜质量有一定的差异，但无论是OP还是EM处理，平均单瓜质量与AP处理之间差异均不显著。

综合各处理的果实纵径、果实横径及平均单瓜质量来看，不同坐果处理对果实大小的影响不大。

2.4不同处理对甜瓜果肉厚度及果实中心可溶性固形物含量的影响

果肉厚度和果实中心可溶性固形物含量是衡量甜瓜果实品质的两个重要指标。由图6可以看出，不同品种的果肉厚度和果实中心可溶性固形物含量存在明显差异。但同一个品种不同坐果处理对果肉厚度和果实中心可溶性固形物含量影响不大，OP、EM与AP处理下甜瓜果肉厚度和果实中心可溶性固形物含量均无显著差异。

3讨论与结论

笔者发现，在24个不同类型的甜瓜自交系中有6个自交系即使在蕾期进行去雄套袋处理，也仍有无饱满种子的正常发育的果实。根据Ponti[29]提出的单性结实率计算公式（单性结实果实数/总雌花数×100%）进行统计，这6个甜瓜自交系的单性结实率为5.50%～43.76%，表明在甜瓜中确实存在自然单性结实现象。

两性花去雄隔离或截断柱头及单性花束花是鉴定植物自然单性结实性最基本、最直接的方法，这些鉴定方法前人在番茄、烟草、黄瓜、梨、茄子、西葫芦等植物上均有应用;也有利用逆境条件进行单性结实性鉴定的，如番茄[15，16，30-35]。虽然甜瓜有雄花、雌花和两性花3种花朵性别，并存在雄花两性花同株（雄全株）、雌雄异花同株等7种性别株型[36]，但自然界中多数甜瓜资源为雄全株、雌雄异花同株和两性花株这3种类型。因此，甜瓜单性结实性的鉴定可以采用去雄套袋（雄全株、两性花株）或束花（雌雄同株）的方法。甜瓜柱头大而短，无法采用截断柱头的方法进行自然单性结实性鉴定。去雄操作可能会对子房（包括柱头）造成损伤，进而对坐果率产生影响。因此，本研究中的6个自交系的实际单性结实率可能更高。另一方面，甜瓜以成熟果实为产品器官，且厚皮甜瓜一般每蔓同期只保留一个果实（薄皮甜瓜每蔓可以保留2个果实），这与以幼嫩果实为产品的黄瓜、茄子、西葫芦等不同，也与番茄、梨、荔枝等以成熟果实为产品的作物不同，这些作物的单株就可以同时坐大量的果实，容易得出更加准确的结果，而甜瓜自然单性结实性的鉴定较其他园艺作物更为复杂。