“三倍体无子西瓜”有子现象及其原因探讨
2019-04-16钟贵文
钟贵文
摘要结合高中生物教材内容，对三倍体无子西瓜有子现象进行了探究，对现象背后的原因，分着色有胚种子、着色秕子和白色种子三方面进行了分析。
关键词三倍体无子西瓜有子现象
中图分类号Q-49 文献标志码E
人教版高中生物《必修2·遗传与进化》中第89页提到，四倍體西瓜（4n=44）作母本，二倍体（2n=22）普通西瓜作父本，进行杂交，能在四倍体植株上结出三倍体西瓜种子（3n=33）。将三倍体西瓜种子种植，植株成熟后，生殖器官中的孢子母细胞进行减数分裂，同源染色体联会紊乱，通常不能形成配子。用二倍体西瓜花粉授粉，三倍体西瓜的子房能够发育成果实，子房内因没有形成受精卯，没有对应的种子，理论上能结出无子西瓜。
现实生活中，三倍体西瓜果实常常出现种子，这是为什么？
1着色有胚种子及其原因分析
三倍体无子西瓜果实中，出现少数几粒真正的种子，种子饱满，种皮着色，内部有胚，若种植，可育。产生这种现象的原因是什么呢？
三倍体西瓜植株的性母细胞在减数分裂过程中，有22条染色体可正常联会并形成11个四分体，每个四分体的两条同源染色体平分到两个子细胞中，另11条没有配对的染色体随机移向两个子细胞。随机分配的方式多种：11条染色体全部进入一个子细胞，另一个子细胞中无;10条染色体进入一个子细胞，另一个子细胞中有1条染色体;9条染色体进入一个子细胞，另一个子细胞中有2条染色体……在上述各种情况中，除11条染色体全部进入一个子细胞外，其他情况都会使子细胞没有整倍数的染色体，最终形成的配子生活力低下，不能受精，不能形成受精卵，不产生胚。而11条染色体进入一个子细胞，形成的配子染色体数11或22，染色体是整倍数，形成这种配子的概率很低。一旦形成，这样的配子有正常生活能力，可形成受精卵，受精卯发育成胚的过程中，自身能产生生长素，促进胚珠的发育，形成完整种子，这就是无子西瓜中有少量着色真正种子的原因。
2着色秕子及其原因分析
三倍体西瓜所出现的种子是“着色秕子”，即种子有种皮，种皮有颜色，内部没有胚，或胚不完整，不育。人们把这样的种子称为“假种子”或“空种子”。这种现象是什么原因造成的？
着色秕子的形成的可能原因有以下两种：
（1）用二倍体花粉给三倍体西瓜授粉，花粉在三倍体西瓜的雌蕊柱头上萌发过程中，把自身所含的少量生长素带入子房，同时，花粉含有色氨酸转变为吲哚乙酸的酶系，这些酶系到三倍体西瓜的子房中，引起子房合成生长素并作用于种皮，使之发育、变硬、着色。
（2）三倍体西瓜在减数分裂后形成不正常的配子参与受精。受精后，虽然受精卵内染色体数目不正常，但受精卵初期还能进行一些生理活动，产生生长素，促进珠被发育成种皮。但是，受精卵后期细胞分裂等生理活动受到干扰，最终受精卵发生败育死亡，结果只剩下前期发育成的外层种皮，形成着色秕子。在生产上，这种“败育种子”出现的多少、有无、着色深浅等现象，与所用的二倍体不同品种的花粉有关，具体说来，与不同二倍体花粉对三倍体西瓜亲和力强弱有关。
另外，秕子颜色的深浅受低温、磷肥的施用量等外界环境因素影响。种子在生长发育过程中，当气温适宜、光照充足时，有利于种皮的着色，形成着色秕子的时间长，秕子大，颜色深;反之，气温偏低，雨水较多，光照不足，不利于种皮着色，形成着色秕子的时间短，秕子小，颜色浅。着色秕子的形成也与营养物质有关，如矿质元素磷能促进生长发育，当磷肥施用过多，产生的秕子多，秕子的颜色深。
3白色种子及其原因分析
三倍体西瓜中出现白子。那又是什么原因呢？
一年中种瓜时间早，或者在大棚内种瓜，由于受季节、环境等因素的影响，传粉昆虫很少或者没有，雌花不能授粉，或者授粉不充分。这种情况下，三倍体西瓜缺乏必要的花粉刺激，胚珠只能早期短暂发育，没有达到着色时间就停止了发育，无法完成完整的发育过程，结果，胚珠偏小，变成“白子”。
瓜农为了西瓜早日上市，在果实没有成熟时，施用促进果实成熟的植物激素，结果，促进果实成熟的激素偏多，促进生长发育的激素偏少，导致生长发育的时间短，果实成熟加快，胚珠不能完成完整的发育过程，造成了人们所看到的“白子西瓜”。