赤霉素和乙烯利对甜瓜4种性型分化的影响

孙思琼 王惠林 王志文 徐宝林

摘    要：为了探索赤霉素和乙烯利对厚皮甜瓜（Cucumis melo L.）不同性型雌雄花分化及不同节位段分布的影响，采用不同浓度的赤霉素和乙烯利对4种性型的厚皮甜瓜材料在2叶1心期开始进行处理。结果表明：赤霉素和乙烯利可以显著降低全雌系雌花数;赤霉素对全两性花株性型无影响，而乙烯利会降低该性型植株的两性花数量;赤霉素可以使雌雄异花同株性型的雄花数量减少，而500 mg·L-1赤霉素会增加雄花两性花同株性型的雄花数量;乙烯利对雌雄异花同株和雄花两性花同株这2种性型的雄花有抑制作用，使这2个性型雄花数显著降低。其中400 mL·L-1乙烯利处理可使雌雄异花同株性型植株主蔓6～15节不出现雄花，效果最佳。

关键词：甜瓜;赤霉素;乙烯利;性型分化

中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）11-068-06

Effects of gibberellin and ethephon on sex differentiation in four sex types of melon

SUN Siqiong1， WANG Huilin1， WANG Zhiwen1， XU Baolin2

（1. Forestry and Gardening College， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052，Xinjiang，China; 2. Xinjiang Xiyu Seed Industry Limited Company， Changji 831100， Xinjiang， China）

Abstract：To investigate the effects of gibberellin and ethephon on differentiation of various sex types flowers and the distribution of different segments in melon（Cucumis melo L.）. Four sex types melon was treated by different concentrations of gibberellin and ethephon at 2nd true leaf period. Results showed that the number of female flowers in the gynoecious reduced significantly by using gibberellin and ethephon; The number of bisexual flowers decreased after treating with the ethephon in the hermaphrodite， while gibberellin had no effect on it; the number of male flowers reduced in the monoecious by spraying gibberellin， while the number of male flowers increased in the andromonoecious with 500 mg·L-1 gibberellin ; Ethephon significantly reduced the number of male flowers in both monoecious and andromonoecious. The best effect of preventing the occurrence of male flowers from the 6 th to 15 th node in the monoecious was achieved by spraying 400 mL·L-1 ethephon.

Key words： Melon; Gibberellin; Ethephon; Sex differentiation

甜瓜（Cucumis melo L.），為葫芦科（Cucurbitaceae）甜瓜属（Cucumis Linn.）一年生草本植物，是一种世界性重要水果，在世界各地和我国广泛种植[1]。甜瓜存在性别分化，主要花型分3种：雄花、雌花和完全花。不同的花型组合使甜瓜的性型较为丰富，目前已知的性型大致分为以下7种：雄花两性花同株（雄全同株，andromonoecious）、雌花两性花同株（雌全同株，gynomonoecious）、雌雄异花同株（单性花，monoecious）、两性花株（完全株，hermaphrodite）、雌花雄花两性花同株（三性混合株，trimonoecious）、全雌株（gynoecious）和全雄株（androecious）[2-3]。目前生产上栽培的甜瓜多为雌雄异花同株和雄花两性花同株性型。近年来，甜瓜杂种一代品种已广泛应用于生产，杂种一代具有比较明显的优势，然而甜瓜杂交制种完全靠人工，人工去雄和授粉环节大大提高了杂交种制种成本[4]。在甜瓜人工杂交制种成本不断升高的今天，如何降低生产成本一直是种业界关注的热点，前人研究发现乙烯利和赤霉素等植物生长调节剂会影响雌雄性别的分化[5]，从而实现简化制种，关于这方面的研究主要集中在黄瓜、西瓜上[6-8]。

魏秉培等[9]在研究中发现节瓜强雌系在第二真叶期分别喷施300、500、1000 mg·L-1的赤霉素后，其中500 mg·L-1诱导产生的雄花数量最多，效果最好，1000 mg·L-1的赤霉素诱导产生雄花效果明显，但质量浓度过高，会对植株造成伤害，300 mg·L-1赤霉素的效果不明显;高俊华等[10]在黄瓜3片叶喷施不同质量浓度的赤霉素，使用1000 mg·L-1及以上质量浓度的赤霉素处理的全雌型黄瓜植株，雄花出现的节位较低，数量较少，使用500 mg·L-1的赤霉素，植株平均从第12节开始产生大量的雌花和雄花交替的性状;葛长军等[11]和于晓莹等[7]等研究发现，在黄瓜雌性系2叶1心至3叶1心期喷施900 mg·kg-1赤霉素3次，诱导产生的雄花数最多，雌雄比最高，该试验中还发现赤霉素浓度进一步增高会降低雌雄比，喷施时期也会影响雄花产生的数量，苗龄越大，雄花数随之减少;史建廷等[12]在西瓜雌雄异花同株性型和雌性系材料上喷施赤霉素的试验中发现，赤霉素可以促进雌雄异花同株性型材料产生更多的雄花，但对全雌系材料无明显效果。

李晓丽等[13]研究发现黄瓜雌雄异花同株性型喷施乙烯利后，显著降低了低节位雄花数;李庆飞等[14]研究发现乙烯利处理可以显著降低南瓜第1雌花节位，增加植株20节内的雌花数量;孔维良等[15]发现通过一定浓度的乙烯利处理黄瓜幼苗，可以使植株18节以内全为雌花，从而省去去雄环节，可大大降低制种成本;李晓明等[16]分别在性型为雄花两性花同株的薄皮和厚皮甜瓜材料上喷施2次100～200 mL·L-1乙烯利，发现在植株开花初期可以稳定地使两性花转化成雌花;李云飞等[17]通过在薄皮甜瓜3叶1心期喷施乙烯利，发现400 mL·L-1乙烯利在生产上比较理想，可以增加雌花数，浓度进一步增大会对植株造成伤害，不利于生产。

本研究中赤霉素浓度的设置参考了魏秉培等[9]和葛长军等[11]文献中的最佳浓度，乙烯利浓度的设置参考了李晓明等[16]和李云飞等[17]文献中的理想浓度，通过使用这2种植物生长调节剂，对4种不同性型甜瓜材料进行处理，比较分析赤霉素和乙烯利对不同甜瓜性型分化的影响，旨在为甜瓜杂交种简化制种提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的厚皮甜瓜4种性型材料分别为：全雌系（编号TX1）和全两性花株（编号TX2），种子由新疆西域种业股份公司提供，雌雄异花同株（编号TX4）和雄花两性花同株（编号TX6），种子由新疆农业大学林学与园艺学院园艺系提供。供试的试剂为90%赤霉素（上海沪江生化有限公司生产）和40%乙烯利（江苏安邦电化有限公司生产）。

1.2 试剂浓度设置和配制

赤霉素配制的质量浓度为500 mg·L-1（GA500）和900 mg·L-1（GA900），赤霉素先用少量无水乙醇溶解，再用蒸馏水稀释;乙烯利配制的体积分数为300 mL·L-1（ETH300）和400 mL·L-1（ETH400），40%乙烯利水剂用蒸馏水进行稀释，试验所用试剂均现配现用。

1.3 方法

1.3.1 赤霉素和乙烯利的处理方法 试验于2020年4—8月在新疆西域种业股份有限公司育种试验地进行，试验材料按照常规的生产方法播种于田间，在甜瓜幼苗生长至2叶1心时进行药剂处理。对2种药剂分别设置不同的浓度，赤霉素2个处理（GA500、GA900），乙烯利2个处理（ETH300、ETH400），以上药剂处理均采用清水为对照（CK）。每个处理3次重复，每个重复18株，每个处理小区完全随机设计，每隔3 d喷施1次，共喷施3次，喷施量以药剂布满叶面和生长点至滴下即可，每次喷施时间选择在20：00以后进行。

1.3.2 指标统计 从植株进入伸蔓开花期开始，每天观察统计植株主蔓第1～第15节及其子蔓上第1节位上的雌花、雄花、两性花和败育花（生长发育停止未正常开放者）的数量，统计每个处理小区的全部植株。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件进行汇总，采用SPSS 19.0数据分析软件对统计结果进行差异显著性分析，试验数据统计结果用平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 不同浓度赤霉素处理对不同甜瓜性型分化的影响

赤霉素对不同性型甜瓜雌雄花分化的影响不同（表1）。对TX4的影响：500 mg·L-1赤霉素处理雌花数最多，显著高于其他2个处理;900 mg·L-1赤霉素处理与对照间雌花数无显著差异。对照处理雄花数量最多，显著高于赤霉素处理;不同浓度赤霉素处理间雄花数差异不显著。3个处理间败育花数无显著差异。对TX6的影響：500 mg·L-1赤霉素处理雄花数量最高，有33.5朵，显著高于其他处理;900 mg·L-1赤霉素处理雄花数最少，为27.44朵;900 mg·L-1赤霉素处理与对照间无显著差异。3个处理间两性花数和败育花数差异均不显著。

赤霉素处理对TX1表现为：对照处理雌花数最多，显著高于其他处理;其他处理间雌花数无显著差异;900 mg·L-1赤霉素处理两性花数最多，显著高于其他2个处理;对照处理无两性花，500 mg·L-1赤霉素处理与对照间两性花数差异不显著;这说明赤霉素可以诱导全雌系产生两性花，但诱导出两性花的数量很少，赤霉素诱雄效果可能不佳。赤霉素处理对TX2表现为：3个处理间两性花数无显著差异，这说明赤霉素可能对全两性花株性型无影响。

2.2 不同浓度乙烯利处理对不同甜瓜性型分化的影响

乙烯利对不同性型甜瓜雌雄花分化的影响不同（表2）。对TX4的影响：300 mL·L-1乙烯利处理雌花数最高，400 mL·L-1乙烯利处理次之，均显著高于对照处理，这两个处理间雌花数也存在显著差异，雌花数随乙烯利浓度的升高而显著下降。对照处理雄花数最高，为48.17朵，显著高于其他处理;400 mL·L-1乙烯利处理雄花数最少，为0.61朵;乙烯利处理间雄花数存在显著差异，雄花数随乙烯利浓度的升高而显著降低。400 mL·L-1乙烯利处理败育花数最高，显著高于其他处理;300 mL·L-1乙烯利处理与对照间败育花数无显著差异。这说明乙烯利可以增加雌雄异花同株性型雌花数，而对雄花数有抑制作用，随乙烯利浓度的升高，抑制作用增强。乙烯利处理对TX6表现为：乙烯利处理雄花数显著低于对照处理，不同浓度乙烯利处理间雄花数无显著差异;400 mL·L-1乙烯利处理两性花数最低，显著低于其他处理;300 mL·L-1乙烯利处理与对照间无显著差异;对照处理败育花数最低，显著低于其他处理，不同浓度乙烯利处理间败育花数不存在显著差异。

乙烯利处理对TX1表现为：对照处理雌花数最高，显著高于其他处理;乙烯利不同浓度处理间雌花数无显著差异;3个处理间败育花无显著差异。对TX2表现为：对照处理两性花数最高，显著高于其他处理;乙烯利不同浓度处理间两性花数无显著差异;3个处理间败育花数不存在显著差异。

2.3 不同浓度赤霉素和乙烯利对雌雄异花同株（TX4）甜瓜材料不同节位段性型分化分布的影响

由图1可看出，赤霉素对TX4不同节位的雌花数影响不同。赤霉素处理对甜瓜植株第1～10节雌花数量没有影响;11～15节，500 mg·L-1赤霉素处理雌花数达到最高值，与对照存在显著差异，雌花数量显著上升。由图2可知，不同浓度赤霉素处理均显著降低了1～5节的雄花数量;6～10节，不同浓度赤霉素处理与对照间雄花数无显著差异;11～15节，500 mL·L-1赤霉素处理雄花数达到最低值，900 mL·L-1赤霉素处理次之，均与对照存在显著差异，显著减少该节位的雄花数。由图3可看出，在同节位段中，300 mL·L-1乙烯利处理雌花数达到最高值，显著高于其他处理;6～15节，不同浓度乙烯利处理雌花数显著高于对照;11～15节，乙烯利不同浓度处理间雌花数无显著差异。从图4可知，在同节位段中，乙烯利处理雄花数均低于对照，雄花数显著降低;其中400 mL·L-1乙烯利处理的6～15节植株无雄花出现，效果达到最好。

2.4 不同浓度赤霉素和乙烯利对雄花、两性花同株（TX6）材料不同节位段性型分化分布的影响

由图5可看出，1～10节，赤霉素不同浓度处理与对照间雄花数无显著差异，11～15节，500 mg·L-1赤霉素处理与对照相比雄花数显著增加，而900 mg·L-1赤霉素处理与对照相比明显降低，赤霉素不同浓度处理间雄花数也存在显著差异。由圖6可知，在同节位段中，赤霉素不同浓度处理与对照间两性花数无显著差异，可见赤霉素处理对两性花数量可能无影响。由图7可看出，在相同节位段中，乙烯利处理与对照处理雄花数差异显著，各节位段雄花数量显著降低;其中300 mL·L-1和400 mL·L-1乙烯利处理的植株1～10节无雄花发生，效果达到最好。从图8可知，乙烯利处理的两性花在6～10节中达到最高值，与对照处理差异显著，两性花数量显著增加;而1～5节中，乙烯利处理两性花数量与对照处理相比，两性花数量显著降低;11～15节，300 mL·L-1乙烯利处理的两性花数量与对照相比无显著差异，而400 mL·L-1乙烯利处理的两性花数量显著降低。

3 讨论与结论

3.1 不同浓度赤霉素处理对不同甜瓜性型分化的影响

本研究结果表明，在雌雄异花同株性型甜瓜中，赤霉素处理的雄花数量低于对照，与前人研究赤霉素促进雌雄异花同株性型产生更多雄花的结果存在差异[18-19]，而在雄花两性花同株性型中，500 mg·L-1赤霉素处理的雄花数与对照相比显著上升，而900 mg·L-1赤霉素处理的雄花数低于对照，与前人研究赤霉素促进雄花的发育和植株产生更多雄花的结果存在一些差异[19-21]，可能与喷施材料和赤霉素浓度有关。赤霉素处理对全雌系材料的雌花数有影响，雌花数显著降低，但不改变性型，这一结果与史建廷等[12]的研究结果一致。甜瓜花的雌雄虽然是由遗传因素决定的，但也会因某些环境因素而改变，例如短日照、弱光、低夜温等均会促进雌花发生，相反条件则会促进雄花发生[5]。

3.2 不同浓度乙烯利处理对不同甜瓜性型分化的影响

本试验结果表明，乙烯利处理能够抑制雌雄异花同株和雄花两性花同株低节位雄花发生，大大降低了甜瓜植株1～15节位内的雄花数，这与前人研究结果一致[13]。乙烯利处理，增加了雌雄异花同株甜瓜植株15节内雌花数，这与前人研究乙烯利能够促进早春茬黄瓜[22]、西葫芦[23]、甜瓜[24]等作物的雌花分化结果一致。在雌雄异花同株性型中，400 mL·L-1乙烯利处理抑制雄花数量效果最佳，该结果与李云飞等[16]研究结果一致。但在雄花两性花同株性型中，300 mL·L-1乙烯利处理抑制雄花数量最佳。不同性型甜瓜材料间有所差异，这与李庆飞等[14]研究结果一致。在雄花两性花同株和全两性花株性型中，乙烯利在开花初期并未促使两性花分化成雌花，这与李晓明等[15]的研究结果有所差异，说明不同材料间影响不同，乙烯利可能不适用于所有雄花两性花同株和全两性花株甜瓜材料简化制种，对于其他材料是否适宜还需进一步试验研究。

综上所述：药剂对不同性型甜瓜雌雄花影响不同，赤霉素和乙烯利显著降低全雌系雌花数;对于雌雄异花同株性型材料和雄花两性花同株材料，在甜瓜幼苗2叶1心时开始喷施3次300 mL·L-1和400 mL·L-1乙烯利，可以显著地降低植株低节位雄花的发生，尤其对雌雄异花同株性型的甜瓜材料，用乙烯利处理后摘心能够简化制种程序，从而为甜瓜杂交种简化制种提供技术参考。

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