蛇瓜(Trichosanthes cucumerina Linn.)同源四倍体诱导及其形态解剖学特征研究

本研究针对蛇瓜种质资源创新需求，通过秋水仙素诱导获得同源四倍体新材料，建立高效再生体系。研究人员采用0.05%秋水仙素处理72小时获得最高诱导率(31.33%)，通过流式细胞术(FCM)和根尖染色体计数确认四倍体(2n=4x=44)，优化出最佳增殖培养基(MS+3.0 mg/L 6-BA+3.0 mg/L KT+1.0 mg/L NAA)和生根培养基(MS+1.0 mg/L NAA)。四倍体植株表现出显著的"巨型效应"，营养器官增大，气孔尺寸增加而密度降低，叶片栅栏组织、海绵组织及维管系统更发达。该研究为葫芦科作物多倍体育种提供了新思路。

　　

在亚洲多个国家，蛇瓜(Trichosanthes cucumerina Linn.)是一种兼具食用、药用和工业价值的重要经济作物。其果实富含维生素、膳食纤维和番茄红素等抗氧化物质，在蔬菜供应淡季能有效填补市场空缺；根部具有通便、利尿等药用功效，叶片提取物还被证实具有促进毛发生长的作用。然而，野生资源稀缺、遗传基础狭窄、抗逆性弱等关键问题长期制约着其产业化发展。面对全球农业生物多样性保护的迫切需求，如何通过种质创新培育高产抗逆新品种，成为研究人员亟待解决的课题。

云南中医药大学濒危道地药材培育研发中心的研究人员独辟蹊径，将突破口锁定在染色体多倍化调控上。借鉴西瓜、甜瓜等葫芦科作物多倍体育种经验，他们尝试通过同源四倍体诱导技术，构建整合高产、抗病、无籽等特性的种质创新模型。相关研究成果发表在《BMC Plant Biology》期刊。

研究主要采用三大关键技术：1)以茎段为外植体进行秋水仙素浸泡处理，建立化学诱变体系；2)通过流式细胞术(FCM)结合根尖染色体计数进行倍性鉴定；3)采用正交试验设计优化植物生长调节剂(PGRs)组合，建立四倍体高效再生体系。所有实验材料均来源于同一母本植株的组培苗，经4次继代培养确保遗传一致性。

结果与发现

Autotetraploid induction of T. cucumerina

研究发现0.05%秋水仙素处理72小时为最佳诱导条件，存活率70.67%，四倍体诱导率31.33%，共获得145株纯合四倍体植株。流式细胞术检测显示二倍体峰值为50通道，四倍体为100通道，染色体计数证实二倍体2n=2x=22，四倍体2n=4x=44。

Establishment of regeneration system

正交试验揭示6-BA对丛生芽诱导影响最显著(P<0.05)，最优培养基为MS+3.0 mg/L 6-BA+3.0 mg/L KT+1.0 mg/L NAA，增殖系数达6.43。四倍体在MS+1.0 mg/L NAA培养基中生根率达100%，移栽成活率92%，显著高于二倍体(84.67%)。

Morphological and microscopic observations

四倍体表现出典型"巨型效应"：叶片宽度(81.29 mm vs 62.08 mm)、茎粗(7.73 mm vs 3.85 mm)、根鲜重(18.2 g vs 9.82 g)等指标显著增加。解剖学特征显示四倍体气孔长度(48.00 μm)和宽度(13.40 μm)大于二倍体(32.00 μm, 8.90 μm)，但密度降低。叶片横切面显示栅栏组织、海绵组织厚度增加39.2%和28.6%，维管系统更发达。根粉末显微特征中四倍体薄壁细胞、网纹导管和木栓细胞均显著增大。

这项研究成功创建了蛇瓜同源四倍体诱导技术体系，首次系统揭示了多倍化对其形态解剖特征的影响规律。四倍体植株表现出的器官增大、组织结构强化等特性，为后续高产抗逆品种选育奠定了材料基础。特别值得注意的是，四倍体植株未出现二倍体组培中常见的茎尖坏死(STN)现象，暗示多倍化可能增强细胞稳定性。研究建立的FCM早期鉴定技术和高效再生体系，为葫芦科作物多倍体育种提供了可借鉴的技术路线。这些创新种质不仅有助于解决蛇瓜产业化面临的遗传资源匮乏问题，也为研究植物多倍化进化机制提供了理想模型。