瓜瓜相連—西瓜與瓠瓜的嫁接
研究動機
前年在老師的指導下進行葫蘆科植物的嫁接實驗，其中仍然有許多尚未解決的問題，經過一年多的重複實驗總算有了心得，便再次參加科學展覽活動。
研究目的
(一)、西瓜嫁接的原因和步驟。(二)、嫁接後組織癒合的變化及幼苗生長紀錄。
(三)、嫁接苗成功或失敗的判別。
三、實驗器材：
瓠瓜幼苗 西瓜幼苗砧木穿孔器小刀複式顯微鏡照相機紅墨水
四、實驗步驟：
(一)、將優良品種的西瓜種子栽種在培育盤中，放進溫控30度的暗室。當3至7日後，種子發芽並抽高約10公分，而且子葉尚未展開時，選取莖較直立的幼苗以小刀先截取8公分長的小苗，再放入清水中浸泡1小時後，馬上再切成3至5公分作為接穗苗。
(二)、把瓠瓜種子種在穴植盤中以100棵為1個單位，放在苗圃覆蓋透明塑膠布。7天後當第一片本葉展開時，徒手將第一片本葉及心芽摘除，並放置2小時後待傷口稍微癒合不再流出汁液後，作為砧木使用。
(三)、以瓠瓜幼苗為砧木，西瓜幼苗為接穗，利用特殊扇錐形砧木鑽孔器﹝見照片一﹞鑽一嫁接孔，然後把接穗苗放入嫁接孔中，嫁接好的幼苗則移入遮光苗圃中成長。紀錄生長情況。
照片一:特殊砧木鑽孔器;長8公分,尖端寬0.1公分
(四)、嫁接流程：
砧木瓠瓜種子發芽→第一本葉張開而第二本葉尚未張開前→摘心→鑽孔→切取接穗﹝8公分長的小苗﹞→泡水→再切成3至5公分作為接穗→接合→暗室放置→黑網遮光栽培→一般照光栽培→第二次摘心→田間種植。﹝見照片二﹞﹝照片三﹞
(五)、另外把瓠瓜、西瓜種子各10棵種在穴植盤中，作為直播苗比較對照之用。紀錄生長情況。﹝見照片四﹞
(六)、將砧木及接穗的直播苗在子葉交接處﹝見圖一﹞徒手橫切、縱切、斜切製作成3片玻片，再把子葉往上和往下各1公分處的莖﹝見圖一﹞徒手橫切製作成玻片，最後紀錄根部在水中分布最大範圍，並測量根部溼重。
(七)、再把砧木及接穗的直播苗放入紅墨水中，同步驟(六)的切片方式觀察輸水組織，並將步驟(六)中的玻片加碘液染色觀察澱粉儲存狀況。
(八)、將嫁接2日後及7日後可田間種植的嫁接苗切片同步驟 (六)和步驟(七)。
照片二：上圖插穗發芽三日，未受光照處理，左圖插穗泡水後斜切下2公分插穗
照片三:上圖砧木直播苗,中圖摘心,下圖鑽孔嫁接
照片四：上圖接穗品種直播苗的根系下圖砧木直播苗的根系，盤根情形較接穗苗好
實驗結果與討論：
目前國內常用的嫁接方式有靠接、劈接、十字嫁接、腹接等方法。葫蘆科植物則以劈接和十字嫁接方式較多。十字嫁接則適合用在接穗莖較細的植物如西瓜，傷口小容易癒合，但是這種方法砧木也容易再長新芽，不利接穗生長。劈接習慣用在接穗莖較粗的植物如苦瓜，傷口大較不容易癒合失敗率也比較高，但砧木也不容易再長新芽。國內使用靠接方式大多用在木本植物，草本植物尚無人推廣，因為溼度大易造成傷口感染。至於腹接方式則在東部地區使用較多，各有其利弊。表一種子發芽出土的時間：
﹝環境溫度攝氏28度，以100棵種子平均時間﹞
種子名稱種子出土時間﹝天﹞第一本葉展開時間﹝天﹞
瓠瓜7.113.8
西瓜4.711.4
(一)、由於西瓜、瓠瓜均選用第一子代的種子所以發芽率和出土時間幾乎相近，發芽時間較一致發芽後幾乎在二日內全部都會出土﹝見附表一﹞。所以砧木種子的選擇以根系強健，抗病力強為主要考量，商業利用還必須考慮發芽率、成長的一致性，以利大規模的嫁接生產。
(二)、嫁接後的瓜苗必須遮光2日，黑暗中植物生長激素較容易分泌讓新長出的細胞不會太快老化，傷口更容易癒合，並使接穗能夠抽長。嫁接後二日砧木和接穗癒合處會產生許多細小的細胞，這些細胞若無法繼續成長而轉換成厚壁細胞時，紅墨水就無法繼續往上運送，嫁接便會失敗。遮光的結果可使嫁接成功率達97.6%。
(三)、嫁接7日後是另外一個嫁接成功與否的關卡，因為砧木與接穗間彼此會競爭生長，在癒合組織的對側砧木會長出新芽，此時便需摘除砧木長出的新芽，否則接穗會停止生長甚至於會死亡。(見表二)。
表二西瓜嫁接苗與直播苗生長高度變化(10棵平均)
嫁接當日2日後7日後14日後21日後28日後
嫁接苗(全株)10.5cm11.4cm11.9cm13.5cm15.1cm18.0cm
砧木苗(直播)9.3 cm11.3cm13.3cm15.8cm17.7cm19.5cm
接穗苗(直播)11.7cm11.8cm13.6cm15.7cm死亡死亡
(五)、嫁接苗在組織癒合的前七天生長速度有減緩現象，接穗苗抗病力差不耐單獨生長常常有死亡的現象，砧木苗原本就選擇生長力較強的品種所以生長最健壯。(見照片五)
照片五:嫁接失敗的苗，上圖a處接穗較其它短小，下圖b處嫁接失敗的接穗變深綠色。
表三不同部位在不同生長時間的組織切片比較(見照片)
切片位置嫁接當日2日後7日後
接合處 細胞小、密集、細胞壁薄導管接合方式：
1.接穗維管束延長深入砧木的薄壁組織中。2.接穗維管束延長彎曲和砧木的維管束靠近中間以薄壁細胞填充。並產生厚壁細胞。
接穗﹝癒合處往上1cm﹞維管束環狀排列、薄壁細胞多。薄壁細胞多、莖開始呈中空莖中空維管束變大
砧木﹝癒合處往下1cm﹞維管束環狀、薄壁細胞多莖中空、已有厚壁細胞莖中空有厚壁細胞
直播苗維管束環狀莖中空、橫切面厚壁細胞多莖中空、橫切面厚壁細胞多
(六)、在維管束染色部分，以紅墨水較不傷害植株，徒手切片的觀察也相當清晰。碘液、藍墨水、甲基藍的效果均不甚理想。
(七)、嫁接前砧木和接穗均必須有較多的薄壁細胞，以利組織的癒合使用，當莖呈現中空時，厚壁細胞也就增多反而不利組織的癒合，就會導致嫁接失敗。(見照片六)
照片六：砧木過老的情形，上圖斜切莖形成中空；下圖縱切，中心成為中空，紅色部分為紅墨水染紅的木質部
(八)、利用紅墨水染色的切片，在嫁接2日時，接穗維管束斜切切片只見到很淡的紅色可見導管尚未完全接合，紅墨水未繼續往上輸送。在嫁接7日後，橫切及縱切的切片均可見到接穗維管束呈紅色；癒合處斜切的切片也可見到紅墨水範圍變大而且有轉彎的現象，有的縱切切片可見到接穗維管束呈紅色周圍聚集許多紅色砧木的薄壁細胞，證明維管束已產生癒合可以輸送水分。唯前者接穗葉片葉脈成深紅色；後者葉脈只呈淡紅色(見照片七)
(九)、接穗要選在子葉未張開，砧木第一本葉張開時，根據普通植物學、植物生理學、百科全書中得到的結論如下：
照片中顯示，子葉未張開時，次生分生組織不明顯，薄壁細胞多，維管束尚未完全分化，有助細胞的癒合能力。砧木第一本葉張開時，根系的發展已經相當健全，水分供給不至於匱乏。
此時植物的呼吸作用、生長速率、分化速度最快；酵素及激素種類最多。
接穗、砧木子葉尚存，養分的供應可各自獨立。
(十)、剛嫁接完成的種苗，必須遮光和覆蓋塑膠布其目的是為了植物缺乏光線時，便無法光合作用，醣類就不易累積在細胞壁上形成厚壁細胞。
生長激素分泌不易因光照而變質，細胞分裂和成長比較快，癒合組織的形成也比較快。
覆蓋塑膠布為了維持溼度及溫度不易變化，覆蓋內部的溫度較外界高1至2度，有助酵素活性作用，而且可以防止風、霜、大雨、低溫的侵害。
(十一)、嫁接成長過程中出現一些非常有趣的現象，如果鑽孔器所造的傷口必須和接穗斜切的傷口密接吻合，否則嫁接一定失敗。嫁接後2日如果接穗沒有抽長、子葉顏色呈現墨綠色則代表兩株植物各自生長，並未癒合，照光幾日後就會死亡。﹝照片八﹞﹝照片九-切片﹞。結論：
(一)、目前國內品種改良嫁接技術研究，我們只找到同科間的嫁接成功報告，尚未有人突破同目間的嫁接，當然我們也嘗試過同目間的嫁接全都失敗。
(二)、嫁接技術的應用可彌補兩種植物間的缺失，結合其優點而未改變雙方的遺傳基因，不會有目前英國基因工程作物的爭議。
(三)、嫁接成功與否取決於傷口吻合密接、癒合組織形成、分化速度、酵素及激素分泌、薄壁細胞數量多寡、摘心次數。外在環境要考慮光線、溼度及溫度的控制。
照片七:嫁接成功的瓜苗癒處切片，上圖左a處接穗木質部，b處砧木和接穗維管束癒合，紅墨水可往上升，上圖右縱切，c 處接穗維管束末端部分延伸入砧木組織，下圖斜切a接穗木質部，b砧木木質部有彎曲癒合現象
照片八:上圖剛嫁接二日，正接受遮光較長
下圖嫁接七日可以照光較長，嫁接處完全癒合
照片九:嫁接失敗的瓜苗切片，上圖a為接穗，b處可見產生許多細小細胞的環繞，使運輸受阻，c為癒合處許多細小細胞，下圖斜切，a為接穗和砧木，b處形成分隔
(四)、嫁接後2日可知傷口是否癒合、7日可知是否嫁接成功、培育28日後就可田間種植。
(五)、紅墨水利用在輸導組織徒手切片觀察導管癒合情況上是一個相當好的染劑。
參考資料：
(一)、易希道等6人編著，民72年7月四版，普通植物學，環球出版社印行。(二)、吳昭其著，民77，台灣的蔬菜(一) (二) (三)，渡假出版社。
(三)、張柱總編輯，1998，植物，TIME LIFE ，ASIA。
(四)、薛聰賢編著，民74，蔬香果樂，薛氏家庭園藝出版部。
(五)、薛聰賢編著，民80，圖解栽培繁殖技術，薛氏家庭園藝出版部。
(六)、列昂納.本特編著，1995，植物的力量，文風出版有限公司。
(七)、王進生，民85.3，台灣西瓜嫁接栽培，台灣之種苗。
(八)、戴順發，民88.9，瓜果類蔬菜嫁接栽培，高雄區農業專訊。
