黑皮冬瓜是华南、华东地区主栽蔬菜品种之一,在调节蔬菜夏秋淡季、保证周年供应以及南菜北运方面发挥着重要作用。经过前期试验,利用秋水仙素诱变获得的多份同源四倍体黑皮冬瓜材料均表现出果肉变厚,平均单瓜重增加,耐贮性增强等优势性状,但也存在座果率低、产籽量急剧下降等缺点。为系统摸清同源四倍体黑皮冬瓜的诱变条件、生理特性及低稔性机理,加强其利用与开发,本论文开展了以下的研究:(1)以二倍体黑皮冬瓜多代自交系(6-2x)为试料,利用不同浓度的秋水仙素和ORYZALIN在不同时间段处理幼苗,探索在常温下获得同源四倍体黑皮冬瓜的最适方法组合;(2)对同源四倍体黑皮冬瓜(0911-1012-6-4x)及其起源二倍体(6-2x)自交系的植物学特性、营养品质与耐贮性、光合特性进行比较研究;(3)从孢粉学、胚胎学及激素水平等方面来探讨同源四倍体黑皮冬瓜低稔性机理;(4)初步探索提高同源四倍体黑皮冬瓜座果率和产籽量的方法。所获主要结果如下:1.利用不同浓度的秋水仙素和ORYZALIN在不同时间段内“滴苗”处理幼苗生长点,均有一定的诱变效果,但秋水仙素.诱变率整体高于ORYZALIN处理,且以0.2%的秋水仙素在上午6:00-7:00处理的诱变率最高,达 32.18%。2.同源四倍体与起源二倍体黑皮冬瓜的植物学性状存在明显差异,同源四倍体黑皮冬瓜表现出明显的多倍体优势。同源四倍体黑皮冬瓜表现出主蔓分枝能力显著减弱,茎粗、叶宽、叶厚、叶面积、叶柄粗显著增加,生活力增强;第一雄花和雌花节位下降,开放时间比二倍体提前,雌花总数比二倍体显著增加,成熟雌花的横径及纵茎显著增加;雄花花瓣明显变大;座果节位显著降低;平均单瓜重、瓜纵茎、瓜横径、肉厚、种腔纵茎、果肉硬度及肉质致密性显著高于二倍体,种腔横径比二倍体缩小,种子比二倍体大,平均单瓜种子量急剧减少。3.同源四倍体黑皮冬瓜的营养品质和耐贮性优于起源二倍体。同源四倍体黑皮冬瓜果肉在采收期及贮藏期内的干物质、维生素C、可溶性总糖、可溶性蛋白质含量、果肉硬度、肉质致密性均分别比二倍体增加:17.190%和 10.939%、20.95%和 7.39%、5.13%和 30.13%、22.94%和 40.71%、11.92%和25.45%、6.30%和4.78%;含水量在采收期及贮藏期均明显比二倍体减少0.666%和 0.457%。4.同源四倍体黑皮冬瓜最适的光合—光响应模型和光合—C02响应模型分别为分段函数和直角双曲线修正模型。通过对最适模型拟合得到的光合特征参数、叶片总叶绿素含量、叶片叶绿素荧光参数及叶片超微结构分析表明:同源四倍体黑皮冬瓜较起源二倍体具有更优良的光合性能。5.引起同源四倍体黑皮冬瓜自交低稔性的原因有如下四点:(1)同源四倍体黑皮冬瓜花粉粒大,异形花粉较多,畸形率达42.43%;花粉萌发率低,自交授粉3h后萌发率仅62.04%;花粉管生长缓慢,授粉后12h仍未进入子房,生长过程中出现双花粉管、扭曲、缠绕、先端膨大等现象。这与四倍体黑皮瓜花粉和雌蕊中ZR和IPA含量过低,ABA含量过高及(IAA+GA3+ZR+IPA)/ABA比值过低有关。(2)同源四倍体黑皮冬瓜存在明显的胚囊解体、退化或败育现象,异常胚囊率约占40%。(3)同源四倍体黑皮冬瓜自交双受精过程正常,但胚囊受精率低,在授粉后96h仅32.48%。(4)同源四倍体黑皮冬瓜自交材料合子休眠期长,胚的发育进程比二倍体晚5d;在胚胎发育过程存在较高频率的胚胎发育滞后、不正常发育的合子、大量巨型胚乳游离核及游离核或胚乳细胞在合子期到球胚期大量提前解体、退化现象,由于胚乳的异常,导致胚的败育。6.通过4代优选严格单株自交和3代姊妹系内混交均没有显著提高同源四倍体黑皮冬瓜的座果率及产籽量;在花期喷施含硼的“高利达”微肥,能显著提高同源四倍体黑皮冬瓜的座瓜率,但并未显著提高同源四倍体黑皮冬瓜的平均单瓜产籽量;喷施含硼较多的“多聚硼”则显著降低了同源四倍体黑皮冬瓜的座瓜率,且未收到饱满种子。