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越橘“Legacy”离体培养及秋水仙素诱变研究初报



全 文 :第37卷第5期          西 南 大 学 学 报 (自然科学版)           2015年5月
Vol.37 No.5 Journal of Southwest University(Natural Science Edition) May. 2015
DOI:10.13718/j.cnki.xdzk.2015.05.008
越橘“Legacy”离体培养及
秋水仙素诱变研究初报

李雪松, 赵 康, 李 凌
西南大学 园艺园林学院,重庆400716
摘要:以越橘栽培品种“Legacy”茎段为外植体建立离体快繁体系后,研究了秋水仙素处理对“Legacy”组培苗的诱
变影响.结果表明:4℃低温冷藏茎段24h后,用0.15% HgCl2 消毒8min,可获得越橘“Legacy”无菌材料.0.10%
秋水仙素浸泡茎尖24h诱变效果最佳,变异率达到10%,变异株均为嵌合体.0.05%秋水仙素处理茎尖24h后,
继代后代增殖率与对照植株呈极显著差异,继代后代之间无显著性差异,其他越橘品种并没有表现出此现象.
关 键 词:越橘;离体培养;秋水仙素;多倍体
中图分类号:S663.9    文献标志码:A    文章编号:1673-9868(2015)05-0051-07
越橘又称蓝莓、蓝浆果,为杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vacciniumspp.)灌木.果实为蓝色浆果,具
有很高的营养价值和药用价值,富含多种维生素、微量元素及花青素、黄酮等生理活性成分[1].越橘原
产北美,为世界最大栽培区.目前越橘属植物在全世界约450种以上,我国约有90种、24变种、2亚种,
南北方均有野生资源分布,主要在西南、华南及东北地区[2].越橘对土壤选择性很强,适宜栽培在酸性
土壤中.目前我国北方栽培的越橘品种和面积均较南方多,适应我国南方气候特点的越橘品种大多果实
较小,但长势较旺.具有北高丛和南高丛遗传物质的越橘品种“Legacy”果实大、口感好,适合鲜食;果实
易贮藏,便于运输.“Legacy”已引进重庆并适应性栽培达5年,表现出抗病性中等、长势中庸、果实较大
且品质较好等特点.
多倍体具有巨大型、抗病性强、适应性广、生长旺盛等优点[3].离体培养与秋水仙素诱导多倍体相结合
较常规杂交育种而言周期短,能够较快地得到植物新品种.本试验研究越橘品种“Legacy”外植体预处理及
消毒方法,建立越橘品种“Legacy”组培快繁体系;并研究秋水仙素处理离体茎尖的初步诱变效果,为越橘
“Legacy”倍性育种提供基础数据和材料储备.
1 材料与方法
1.1 材 料
本试验材料选用越橘品种“Legacy”(2n=2x=24).离体茎段取自西南大学园艺园林学院园林植物与栽
培育种实验室苗圃地.
初代培养基及增殖培养基均为改良wpm基本培养基+0.75mg/L的玉米素(Zeatin,ZT),20g/L的
① 收稿日期:2014-06-25
基金项目:重庆市科技成果转化项目(cstc2013jcsf-nycgzhA80001).
作者简介:李雪松(1989-),女,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事花卉种植资源与遗传育种研究.
通信作者:李 凌,教授,硕士研究生导师.
蔗糖,5.2g/L的琼脂,pH=5.0.
1.2 方 法
1.2.1 无菌体系建立
选取生长旺盛,腋芽饱满的一年生半木质化枝条作为外植体.剪取枝条后在4℃下冷藏预处理,设置
时间梯度为0,1,2,3d,保持枝条湿润.处理完成后,剪成5cm左右茎段.用洗衣粉清洗茎段表面10min,
再用流水冲洗茎段1h以上[4].将冲洗好的茎段置于超净工作台上用75%乙醇浸泡20s,无菌水冲洗4~5
次,然后用0.15% HgCl2 消毒5,8,12min,无菌水冲洗4~5次,用无菌滤纸将茎段表面的水分吸干,将
其剪成约1cm左右的茎段,接种于配置好的培养基中.当芽萌发后,继代2~3次后进行诱变.
1.2.2 诱变方法
根据石佳、李宏平等人的相关研究[5-6]可知,浸渍法诱导植株的变异率及成活率均高于培养基添加法
和离体诱导法.因此本试验采用浸渍法诱导处理试验材料.
在超净工作台上将秋水仙素过滤灭菌,配置成0.05%,0.10%,0.15%,0.20%等4种浓度.选取生长健
壮的无菌组培苗,剪取茎尖约0.5cm,分别浸泡在4种浓度的秋水仙素溶液中,后置于摇床(100r/min)震
荡.处理时间为12,24,36,48h,处理温度为(26±1)℃.处理完成后,用无菌水冲洗3~5次,再用无菌滤
纸将茎尖表面的水吸干,转接到不含秋水仙素的培养基中[7-8].每组处理为50株.
1.3 秋水仙素处理对越橘组培苗的诱变研究
1.3.1 多倍体诱变
1.3.1.1 形态鉴定
植物性状变化(叶、芽、茎、花、果实)是鉴定多倍体最直接、最直观、最简便的方法,也是最粗略的方
法[9].通过观察处理后的植株茎叶变化:茎增粗、节间变短、叶色变深、叶表皮毛增多等外部形态特征变
化,初步筛选出可能变异的植株进行细胞学鉴定.
1.3.1.2 叶片气孔特征
撕取植株叶片下表皮制片,用1%碘-碘化钾染色5min后在Leica DM1000光学显微镜下观察保卫细
胞长度、宽度及气孔数目.
1.3.1.3 染色体计数
采用去壁低渗-火焰干燥法[10]进行制片:上午9-11点剪取茎尖或茎旁幼叶,将材料放入0.002%
的8-羟基喹啉中遮光处理5h,用去离子水冲洗两次,转移到固定液(V(甲醇)∶V(冰醋酸)=3∶1)中固
定24h,冲洗材料直到没有固定液气味,将材料转移到酶溶液(6%纤维素酶+1.2%果胶酶,pH=5.5)
中,在25~30℃下酶解3.5h,用去离子水冲洗材料后浸泡在去离子水中10min,再固定1h,敲片,用
Na2HPO4 预染45min,用5% Giemsa染液(pH=7)染色5min,镜检.
1.3.2 诱变后植株生长情况观察
观察经秋水仙素诱变后植株的生长情况,观察记录生长数据,与二倍体对照进行比较.
2 结果与分析
2.1 冷藏预处理与消毒时间对外植体污染率及成活率的影响
接种3~7d后,未彻底消毒的带菌外植体腋芽处或培养基上会出现多种菌落.75%乙醇和0.15%升汞
在灭菌的同时也会使茎段褐化死亡.分别在15d和30d后统计污染率与存活率(表1).与对照组相比,外
植体冷藏预处理后污染率降低,存活率增加.从污染率和存活率两方面综合考虑,本试验选取灭菌处理组
合为预处理1d后用0.15%的 HgCl2 消毒8min.
2.2 秋水仙素对越橘组培苗的诱变研究
2.2.1 秋水仙素对多倍体诱导及细胞学鉴定
经秋水仙素处理35d后茎尖干枯呈黑褐色停止生长并死亡为统计死亡率的标准;通过形态鉴定统计
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形态变异率;以去壁低渗-火焰干燥法[10]对形态变异植株进行染色体计数,统计变异率.
表1 冷藏预处理与消毒时间对外植体的影响
冷藏预处理时间/

消毒时间/
min
接种数/

污染数/

污染率/

存活数/

存活率/

0  5  30  28  93.3  2  6.7
8  30  13  43.3  12  40.0
12  30  9  30.0  5  16.7
1  5  30  25  83.3  4  13.3
8  30  8  26.7  20  66.7
12  30  4  13.3  7  23.3
2  5  30  23  76.7  4  13.3
8  30  8  26.7  16  53.3
12  30  4  13.3  8  26.7
3  5  30  20  66.7  3  10
8  30  8  26.7  12  40.0
12  30  3  10.0  8  26.7
  取二倍体和全部形态变化明显的越橘茎尖,进行染色体数目计数.结果显示,越橘“Legacy”二倍体细
胞染色体数目为2n=2x=24;经诱导的植株出现了加倍现象,即染色体数为2n=4x=48(图1);同时诱导
后植株均表现为嵌合体,即二倍体细胞与四倍体细胞混合生长.统计变异株中多倍体细胞的比例,发现多
倍体细胞最高为49.06%.
随着秋水仙素的质量浓度增加,其对植株的毒害作用增加,死亡率升高.在低质量浓度情况下,随
着处理时间增加,形态变异率和变异率增高,但时间大于36h后植株形态变异率和变异率降低.其中经
0.10%秋水仙素处理,越橘的变异率相对较高,处理24h后形态变异率为16%,变异率为10%,诱导
效果最佳(表2).
图1 二倍体与四倍体染色体数目比较
2.2.2 秋水仙素对越橘组培苗增殖影响
0.05%秋水仙素处理24h,越橘茎尖恢复生长后,表现出分枝量明显增多的现象(图2).该现象继代4
代后仍不消失.分枝能力增强的现象并未随着继代次数的增多而减弱.统计分析表明(表3),处理后萌芽数
与增殖率均与对照植株在1%水平呈现极显著差异,继代各代之间萌芽数与增殖率均无显著差异.处理后
的植株后代生长中均出现茎杆变红的现象.
在试验过程中发现此现象后,取本实验室中已有的越橘组培苗品种Sharpblue和M5,采用本试验中各
个质量浓度的秋水仙素浸泡24h,对存活植株的后代继代培养,同样出现茎杆变红的现象,但并未发现诱
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变处理后出现分枝量明显增多的植株(表4).石佳、李宏平等人的相关研究[5-6]中也未见对此现象的报道.
越橘“Legacy”茎尖在低浓度秋水仙素诱变处理后,表现出连续多代分枝能力、生长势增强的现象.引发此
现象的具体原因有待进一步研究.
表2 不同秋水仙素质量浓度和处理时间对越橘组培苗的影响
秋水仙素的质量
浓度/(mg·L-1)
处理
时间/h
处理茎
尖数/个
死亡
数/个
死亡
率/%
形态变
异数/个
形态变
异率/%
嵌合体
数/个
变异
率/%
0  0  50  0  0  0  0  0  0
0.05  12  50  0  0  0  0  0  0
24  50  15  30  0  0  0  0
36  50  23  46  1  2  0  0
48  50  35  70  0  0  0  0
0.10  12  50  17  34  4  8  4  8
24  50  24  48  8  16  5  10
36  50  30  60  2  4  2  4
48  50  38  76  0  0  0  0
0.15  12  50  20  40  3  6  2  4
24  50  32  64  2  4  1  2
36  50  38  76  0  0  0  0
48  50  46  92  0  0  0  0
0.20  12  50  28  56  1  2  0  0
24  50  35  70  0  0  0  0
36  50  50  100  0  0  0  0
48  50  50  100  0  0  0  0
图2 秋水仙素诱变株与对照株增殖情况对比
表3 秋水仙素对越橘“Legacy”丛生芽增殖影响
继代数/

接种数/

萌芽数/

增殖率/

生 长 情 况
Ck  8  25.10±2.079bB  3.14±0.260bB 茎杆绿,生长正常,愈伤正常约0.4cm
1  8  54.60±2.757aA  6.83±0.345aA
2  8  53.30±4.547aA  6.66±0.568aA 茎杆变红但未增粗,分蘖多,叶绿,
3  8  53.40±5.358aA  6.68±0.670aA 愈伤增大约0.7cm
4  8  54.20±4.185aA  6.78±0.523aA
  注:a,b表示p<0.05差异性分析,A,B表示p<0.01差异性分析.
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表4 秋水仙素对越橘“Sharpblue”“M5”丛生芽增殖影响
品 种
接种数/

萌芽数/

增殖率/

生 长 情 况
Sharpblue对照 8  17.10±0.738a 2.14±0.092a 茎杆绿,生长正常,愈伤正常约为0.4cm
Sharpblue处理 8  17.50±0.850a 2.19±0.106a 茎杆变红,生长开始较慢逐渐恢复正常,愈伤正常约为0.4cm
M5对照 8  15.90±0.994b 1.99±0.124b 茎杆绿,生长正常,愈伤正常约为0.4cm
M5处理 8  16.18±1.079b 2.02±0.041b 同sharpblue处理株
  注:a,b表示p<0.05差异性分析,A,B表示p<0.01差异性分析.
2.3 二倍体与变异株特征比较
2.3.1 植株的形态观察
经过秋水仙素处理后的越橘植株均为嵌合体,称为变异株.与二倍体对照比较,变异株外部形态呈现
明显变化:叶片颜色变深;茎顶端、新叶表皮毛增多(图3);典型的器官巨大性(图4);生长缓慢.茎直径、
叶宽、叶厚及叶形指数等在1%水平差异极具有统计学意义,叶长在5%水平差异具有统计学意义(表5).
图3 变异株与对照株叶表皮毛对比
图4 变异株与对照株茎叶形态对比
表5 对照株与变异株茎、叶显著性比较
组别 茎粗/mm 叶厚/mm 叶长/mm 叶宽/mm 叶形指数
对照株 0.53±0.025bB  0.10±0.009bB  6.12±0.450bA  3.65±0.275bB  1.68±0.081bB
变异株 0.75±0.020aA  0.17±0.014aA  6.47±0.224aA  4.35±0.179aA  1.49±0.049aA
  注:a,b表示p<0.05差异性分析,A,B表示p<0.01差异性分析.
2.3.2 下表皮叶片气孔特征比较
由表6可知,对照株与变异株保卫细胞长度、宽度和气孔数目差异均极具有统计学意义.其中保卫细
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胞平均长度增加16.3%;平均宽度增加19.3%.在10×40倍镜下视野里的平均气孔数目减少24.1%.变异
株的气孔密度降低、保卫细胞明显增大(图5).
表6 对照株与变异株气孔差异显著性比较
组 别 保卫细胞长度/μm 保卫细胞宽度/μm 气孔数目/个/10×40
对照株 30.75±1.687bB  20.25±1.845bB  30.70±0.949bB
变异株 35.75±1.208aA  24.15±0.658aA  23.30±1.767aA
  注:a,b表示p<0.05差异性分析,A,B表示p<0.01差异性分析.
图5 对照株与变异株气孔形态比较(10×100)
2.3.3 变异株生理指标检测
所测的三项生理指标,对照株与变异株在1%水平差异极具有统计学意义(表7).变异株叶绿素含量高
于对照株,说明变异株植株光合作用强于对照株,变异株叶片颜色加深与叶绿素含量增加有关.变异株可
溶性糖含量增加、丙二醛含量降低,说明变异株较对照株抗逆性强.
表7 对照株与变异株三项生理指标比较
组 别 叶绿素含量/(mg·g-1) 可溶性糖/% 丙二醛/(μmol·g
-1)
对照株 3.99±0.085bB  4.29±0.054bB  2.42±0.054aA
变异株 4.56±0.074aA  4.78±0.116aA  1.79±0.042bB
  注:a,b表示p<0.05差异性分析,A,B表示p<0.01差异性分析.
3 结论与讨论
低温处理可降低外植体的呼吸强度,减少物质消耗,从而延长外植体寿命[11].本试验中4℃低温保存
使越橘外植体污染率降低,推测有效的低温预处理有可能降低外植体污染率.
秋水仙素诱导在多倍体育种中应用广泛且效果明显[12-13].“Legacy”在0.10%秋水仙素处理24h时植
株死亡率为48%,变异率为10%,诱导效果最佳.
“Legacy”在0.05%秋水仙素处理植株24h后,少数组培苗分枝能力、增殖系数显著增加,细胞学研究发
现其变异率并未提高.此现象并未随着继代次数的增加而衰减.越橘的其他品种中尚未有此现象的报道,因此
其产生原因需进一步探索研究.此组培苗生根移栽后分枝能力及生长势的田间表现有待进一步试验观察.
经秋水仙素处理后的植株在生长过程中,叶片颜色变深,叶表皮毛增多,出现畸形叶,植株生长缓慢,
叶明显增大,茎增粗,各项生理指标与对照差异均极具有统计学意义.采用秋水仙素处理时嵌合率较高,需
要将嵌合体分离以获得较为纯合的多倍体植株.下一步将获得的嵌合体植株分离纯化成四倍体植株后,炼
苗移栽,进一步观察其田间性状表现,筛选出植株健壮、抗性强、生长势强的多倍体植株.
65 西南大学学报(自然科学版)     http://xbbjb.swu.cn     第37卷
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Tissue Culture of VacciniumL.cv.“Legacy”and
Mutagenic Effects of Colchicine
LI Xue-song, ZHAO Kang, LI Ling
School of Horticulture and Landscape Architecture,Southwest University,Chongqing 400716,China
Abstract:Plant regeneration system of cultivar“Legacy”of Vaccinium L.was established in an experi-
ment,in which the stem segments of the cultivar were used as explants and then colchicine immersion was
made of the cultured plants for polyploidy induction.Aseptic plants were obtained by keeping the explants
in cold storage(4℃)for 24hand disinfecting them in 0.15% HgCl for 8min.Soaking shoot tips for 24h
with 0.10%colchicine gave the best mutagenesis,with a variation rate of 10%.The variants were al chi-
meras.Soaking shoot tips for 24hwith 0.05%colchicine gave a multiplication rate of subculture signifi-
cantly different from that of the control group.Such a phenomenon was not detected in other cultivars in
this study.
Key words:VacciniumL.;in vitro culture;colchicine;polyploid
责任编辑 潘春燕    
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