一、西瓜的根
西瓜属葫芦科、西瓜属一年生蔓性草本植物。西瓜为主根系，属圆锥根，由主根、多次侧根、根毛组成。
西瓜根系深广，在土层深厚、土质疏松、地下水位低及直播条件下，根系的分布范围横向达3m，深达2m，主要根群分布在20～30cm的耕作层内。茎节处能形成不定根。胚根顶端0.6～1.0mm处是根冠的分生组织，是根细胞和组织分化区，由表皮细胞延伸为根毛，从中柱分生侧根，逐渐形成根系。在耕作层的主根上发生20多条侧根，二次根与一次根在同一土层，与主根呈40°～70°的角度发生。
西瓜根系的特点是，初生根发生较少，纤细，易损伤，木栓化程度较高，再生能力弱，不耐移植。西瓜根系的分布因品种、土质及栽培条件的不同有很大的差异。
二、西瓜的茎
蔓性，幼苗期节间极短缩；叶片紧凑，呈直立状。4～5片真叶后节间伸长，匍匐生长。茎的分枝性强，每个叶腋均形成分枝，可形成3～4级侧枝，其分枝特点是，在主蔓上2～5节叶腋形成子蔓，长势接近主蔓，为第一次分枝；在主蔓第二雌花后若干节抽生子蔓，生长也较旺盛，为第二次分枝高峰，其后因植株挂果，分枝力减弱。丛生西瓜节间短缩，分枝较少，由于节间短而成丛生状。无杈西瓜主蔓基部很少形成侧蔓，因此栽培时无需整枝。
茎的胚轴由表及里为表皮、厚壁组织（5～6层，具叶绿体）、厚角组织及薄壁组织。在薄壁细胞中，维管束纵向排列，中央髓部出现空腔。胚轴有6束维管束，横切面椭圆，子叶方向较宽。茎横切面呈五棱形，具10束维管束。瓜类茎的解剖特点是，双韧维管束，木质部内、外侧都有韧皮部，具有大输导管。
三、西瓜的叶
单叶，互生，由叶柄、叶脉和叶身组成。成长叶为掌状深裂，边缘有细锯齿，全叶披茸毛。子叶椭圆形，子叶大小与种子大小有关。第一片真叶小，近矩形，裂刻不明显，叶片短而宽；其后逐渐增大，裂刻由少到多，4叶至5叶后裂刻较深，叶形具品种特征。根据裂刻的深浅和裂片的大小，可分成狭裂叶型、宽裂叶型和全缘叶型（甜瓜叶型）。西瓜叶片的大小因品种、长势、着生位置的不同变化很大。
四、西瓜的花
西瓜的花为单性花，有雌花、雄花，雌雄同株。有些品种少数雌花的雄蕊发育完全，其花粉具有正常的活力，为雌型两性花。
雌型两性花的发生因品种不同而异。花单生，着生于叶腋。雄花发生较雌花早，雄花在主蔓第3节叶腋间开始发生，而雌花着生节位因品种而异，早熟品种在主蔓第5～7节出现第一雌花，中熟品种在主蔓第7～9节出现第一雌花，晚熟品种在主蔓第10节或第11节以上出现第一雌花。雄花萼片5片，绿色，花瓣5枚，黄色，基部连成筒状，花药3个，呈扭曲状。雌花柱头宽4～5mm，先端3裂。
雌花柱头和雄花花药均具蜜腺，靠昆虫传粉，为典型的异花授粉作物。在自然生长条件下形成200～300朵花，但雌花仅占10％左右。主蔓上雌花率占3.5％～4.0％，子蔓上雌花率占16％，而孙蔓雌花率高达27％。子蔓出现雌花的绝对值最多，约占全株雌花数的一半。子房形状与果形有关，长果形品种子房长圆筒形，圆果形品种子房圆形。
五、西瓜的果实
果实由子房发育而成，瓠果。果实大小品种间差异悬殊，形态多样。果实形状可分为圆形、高圆形、短圆筒形、长圆筒形。果实大小差异很大，大的可达15～20kg，如新红宝等；而小的只有0.5～1.0kg，如早春红玉、特小凤等。
果皮色泽可分为淡绿色、黄色、深绿色或墨绿色。果实上具细网纹，或有隐条，或覆深绿色或墨绿色条带，条带又分窄带和宽带。其果肉色泽有淡黄色、深黄色、淡红色、玫瑰红色与大红色等。肉质有疏松、致密之分，前者易沙、空心，不耐储运；后者不易空心、倒瓤。果皮厚度及硬度因品种而异。
西瓜果实由下位子房发育而成，三心皮构成三室。心皮与心皮处组织没有明显的界线，心皮的排列多数认为是侧膜胎座。发育的种子包埋在薄壁组织里，并不划分出腔室。子房中央具有典型的倒生侧心皮束，而且轻轻地撕开充塞在腔内的组织，可以显出胚珠和果壁分离，着生在向内弯曲的组织片上。 果实由果皮、果肉和带种子的胎座3部分组成。
果皮由子房壁发育而成，细胞组织紧密，具有比较复杂的结构。最外一层为密排的表皮细胞，表皮上有气孔，外面有一层角质层，表皮下面配置8～10层细胞的叶绿素带或无色细胞，即为外果皮。紧接着是几层由厚壁木质化的石细胞组成的机械组织，其厚度与木质化程度决定品种间果皮的硬度。其内是肉质薄壁细胞组成的中果皮，通常无色，组织紧密，多水，可溶性固形物含量不高，即习惯上所称的瓜皮。果肉即通常所称的瓜瓤，主要由薄壁细胞组成，细胞间隙大，形成大量的巨形含汁薄壁细胞，其最大的细胞直径可达300～500nm。
果实外部的颜色因表皮下薄壁组织的质体不同而异，绿色果实的质体是叶绿素，黄色果实的质体是有色体。
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