全 文 ：第 29 卷　第 5期
2007 年 9 月
北　京　林　业　大　学　学　报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol.29 , No.5
Sep., 2007
收稿日期:2006--12--18
http: journal.bjfu.edu.cn
基金项目:国家自然科学基金项目(30671708).
第一作者:王君 ,硕士生.主要研究方向:林木倍性育种与细胞遗传学.电话:010-62336104　Email:beilin-people@163.com　地址:100083
北京林业大学 118信箱.
责任作者:康向阳 ,教授 ,博士生导师.主要研究方向:林木倍性育种与细胞遗传学.电话:010--62336104　Email:kangxy@bjfu.edu.cn　地
址:同上.
授粉后施加秋水仙碱处理诱导青杨派异源三倍体
王　君　康向阳　李代丽　景艳春　杨伟光
(北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室)
摘要:从中国北方地区拓展杨树品种资源考虑 , 以哲引 3 号杨为母本 , 小青杨和北京杨为父本 , 对授粉后 24 ～ 96 h
的雌花序施加 0.3%～ 0.5%的秋水仙碱溶液处理 ,获得了 26 株青杨杂种三倍体.其中尤以授粉后 54 ～ 66 h 时施加
秋水仙碱处理的三倍体诱导效果最好 ,三倍体得率最高 ,达 66.7%.与二倍体后代群体相比 , 青杨杂种三倍体具有
一定的生长优势 ,其中哲引 3 号杨×北京杨三倍体 2 年生实生苗的地径和苗高平均值分别超出二倍体 20%和 5%;
最优单株的地径和苗高分别达 4.42 cm 和 2.77 m ,超出二倍体平均值 144%和 43%.青杨派树种的三倍体诱导实践
进一步证明 ,雌花序授粉后施加秋水仙碱处理是一种高效的三倍体诱导方法.
关键词:哲引 3 号杨 , 青杨派 , 授粉 , 秋水仙碱 , 三倍体
中图分类号:S792.11;S718.46　　文献标识码:A　　文章编号:1000--1522(2007)05--0018--04
WANG Jun;KANG Xiang-yang;LI Dai-li;JING Yan-chun;YANG Wei-guang.Induction of allo-triploid
plants in Populus(Section Tacamahaca)with colchicine after pollination.Journal of Beijing Forestry
University (2007)29(5)18-21 [Ch , 17 ref.]Key Laboratory for Genetics and Breeding of Forest Trees and
Ornamental Plants , Ministry of Education , Beijing Forestry University , 100083 , P.R.China.
In order to enrich the resources of Populus varieties in north China , female catkins were treated with
0.3%-0.5% colchicine solution during 24-96 hrs after pollination in cross combinations including (P.
pseudo-simonii × P.nigra var.lica)×(P .×beijingensis)and(P.pseudo-simonii ×P .nigra var.
lica)× P.pseudo-simonii , and 26 triploid plants were obtained.The results showed that 54-66 hrs after
pollination was the optimal period to induce triploids in these cross combinations , and the highest ratio of
obtaining triploids was 66.7%.Compared with the diploid progeny , the growth of these allo-triploids showed
certain superiority.Especially in(P .pseudo-simonii × P.nigra var.lica)×(P.×beijingensis), on
average , the basal diameter and stem height of two_year_old triploid seedlings exceeded the ones of diploids by
20% and 5% respectively;the two indices of the best triploid in this cross combination were 4.42 cm and
2.77 m , which were 144% and 43%more than those of the average growth of diploids respectively.Induction
of allo-triploids in Section Tacamahaca further proves that treating pollinated female catkins with colchicine is
an efficient method to obtain triploid plants.
Key words　 Populus pseudo-simonii ×P.nigra var.lica , Section Tacamahaca , pollination , colchicine ,
triploid
　　自欧洲山杨(Populus tremula)天然三倍体发
现[ 1-2] 以来 ,三倍体育种在杨树遗传改良中日益受到
重视.目前 ,杨树三倍体的人工诱导主要是通过不
同倍性体杂交 、诱导 2n配子杂交以及对授粉后的雌
花序进行秋水仙碱处理等途径来实现[ 3--7] .其中 2n
花粉的利用需要克服单倍性花粉竞争的问题[ 8-9] ,三
倍体诱导得率低;而 2n大孢子的诱导处理时机的把
握较为困难[ 10] .康向阳等[ 7] 对授粉后一定时间的白
DOI :10.13332/j.1000-1522.2007.05.016
杨雌花序施加秋水仙碱处理 ,获得了最高达 57.1%
的三倍体得率 ,为三倍体高效诱导找到了一条新的
途径.
目前 ,国内外已通过多种途径获得了大量的杨
树三倍体 ,有的已经在生产中推广应用 ,但主要集中
在白 杨 派 (Section Leuce)和 黑 杨 派 (Section
Aigeiros)[ 3-7 , 10-13] ,而作为杨属(Populus)中最大的青
杨派(Section Tacamahaca)仅有国外香脂杨(P .
balsamifera)一例成功的报道[ 14] .本研究参考康向阳
等[ 7] 的方法 ,以哲引3号杨(P.pseudo-simonii × P.
nigra var.lica)、小青杨(P .pseudo-simonii)、北京杨
(P .× beijingensis)为材料 ,就青杨派树种三倍体诱
导技术进行了研究.
1　材料与方法
1.1　材　料
以哲引 3号杨(2n=2x=38)为母本 ,采自内蒙
古自治区通辽市林业科学研究所树木园;北京杨(2n
=2x=38)、小青杨(2n=2x =38)为父本 ,其中北京
杨采自北京林业大学校园内 ,小青杨采自内蒙古自
治区通辽市机场西的树林.2005年1月下旬采集各
亲本树种花芽饱满 、无病虫害的健壮花枝 ,用塑料薄
膜包裹严密 ,运至北京避风低温贮藏备用.
1.2　方　法
先将父本北京杨 、小青杨的雄花枝切枝水培于
温室(10 ～ 20℃),收集花粉 ,干燥 ,贮藏于 4℃冰箱
中备用.父本花枝水培 5 d后 ,水培母本哲引 3号
杨 ,到可授期时分别用上述花粉授粉 ,自授粉后 24 h
始 ,每隔 6 h 用 0.3%～ 0.5%秋水仙碱溶液浸泡处
理授粉后的雌花序 18 ～ 30 h ,至授粉后 96 h 止.经
秋水仙碱处理的果序继续水培至蒴果开裂 、吐絮时 ,
套袋 、收取种子 ,点播于经高温灭菌的土中.当幼苗
长至 5 cm高时移入营养杯 ,待其继续长至 25 cm高
时移栽大田.次年春平茬 ,7—8月进行倍性鉴定.
采用卡宝品红染色压片与酶解 、去壁低渗制片
相结合的方法对子代植株体细胞染色体数进行检
测.首先采集植株茎尖对二氯苯预处理 3 ～ 4 h后 ,
用卡诺固定液(V(乙醇)∶V(乙酸)=3∶1)在 4℃下
固定 2 ～ 24 h ,然后在 V(浓HCl)∶V(乙醇)=1∶1的
混合液中解离 20 ～ 25 min ,卡宝品红染色压片 ,显微
镜下观察至少 20个中期分裂相.对怀疑为三倍体
的植株 ,按参考文献[ 9]的方法 ,采用酶解 、去壁低渗
法加以确认.所有制片均在Olympus BX51型显微镜
下观察 ,Olympus DP70型数码摄像系统摄像.
在 2年生实生苗落叶后 ,测量三倍体相关杂种
群体的地径 、苗高.
2　结果与分析
2.1　三倍体诱导
自 Blakeslee 等[ 15] 第 1次采用秋水仙碱成功诱
导出曼陀罗(Datura stramonium)四倍体以来 ,秋水仙
碱在人工多倍体诱导中得到日益广泛的应用.本研
究采用秋水仙碱处理授粉后 24 ～ 96 h的哲引 3号杨
雌花序 ,共收获种子 976 粒 ,存活杂种苗 220株(表
1).对 2年生实生苗染色体数进行镜检发现 ,共获
得 26株三倍体(2n =3x =57),三倍体平均诱导率
为 11.8%,包括哲引 3号杨×小青杨三倍体3株 ,哲
引 3号杨×北京杨三倍体 23株(表 1 、图 1).其中 ,
在存苗数较多的哲引 3 号杨×北京杨组合中 ,授粉
后 54 ～ 66 h进行处理获得了 18株三倍体 ,占该组合
获得三倍体总数的 78.3%,表明授粉后 54 ～ 66 h是
施加秋水仙碱处理诱导哲引 3号杨三倍体的最佳时
间 ,三倍体得率高达66.7%.
图 1　哲引 3号杨×北京杨三倍体染色体数(2n=3x=57)
FIGURE 1　Chromosome number of triploid(P.pseudo_simonii
×P.nigra var.lica)×(P.×beijingensis)
在缺乏四倍体的情况下 ,诱导 2n配子杂交是获
得三倍体的有效途径.就杨树三倍体的诱导得率而
言 ,在利用2n花粉授粉选育三倍体途径中 ,由于 2n
花粉存在萌发迟缓而产生的竞争力差等问题[ 8-9] ,造
成利用 2n花粉杂交诱导三倍体得率极低.即使利用
不同倍性花粉对辐射的敏感性差异提高 2n花粉的
竞争力 ,其三倍体诱导率最高也不过 12.9%[ 6] ;2n
大孢子选育三倍体的途径虽然不存在单倍性配子竞
争问题 ,但其三倍体得率最高也仅达 16.7%[ 10] .从
授粉后施加秋水仙碱处理雌花序诱导杨树三倍体的
实际效果看 ,康向阳等[ 7] 在银腺杨(P.alba × P.
glandulosa)中获得了高达 57.1%的三倍体得率.而
哲引 3号杨×北京杨组合的三倍体诱导率甚至达到
66.7%,表明对授粉后的雌花序施加秋水仙碱处理
是一种诱导杨树三倍体的好方法 ,更加有利于“大群
19第 5期 王　君等:授粉后施加秋水仙碱处理诱导青杨派异源三倍体
表 1　授粉后施加秋水仙碱处理诱导哲引 3 号杨三倍体统计表
TABLE 1　Statistics on triploid plants induced with
colchicine after pollination in P .pseudo-simonii
× P.nigra var.lica
杂交组合
秋水仙
碱浓
度 %
授粉
后时
间 h
处理持
续时
间 h
种子
数 粒
每果序
种子
数 粒
成苗
数 株
三倍体
数 株
ZY3×BJY 0.3 24 24 208 104 49 2
ZY3×BJY 0.3 36 24 27 9 3 0
ZY3×XQ 0.5 42 24 104 21 2 1
ZY3×XQ 0.3 48 24 24 8 1 1
ZY3×BJY 0.5 54 18 19 19 9 1
ZY3×BJY 0.5 54 30 137 69 74 7
ZY3×BJY 0.5 60 18 78 39 6 4
ZY3×BJY 0.5 66 30 80 80 35 7
ZY3×BJY 0.5 72 24 41 41 7 1
ZY3×XQ 0.5 72 24 175 35 20 1
ZY3×BJY 0.5 96 24 83 83 14 1
合计 - - - 976 - 220 26
注:ZY3为哲引 3号杨 , BJY为北京杨 , XQ为小青杨 ,下同.
体 、强选择”三倍体育种策略的实施.
康向阳等[ 7] 的研究表明 ,授粉后 24 ～ 36 h 是雌
花序施加秋水仙碱处理诱导银腺杨三倍体的最佳时
间;而哲引 3号杨授粉后 ,施加秋水仙碱处理诱导三
倍体的最佳处理时间为 54 ～ 66 h.这可能是由于杨
属不同种生殖发育进程的特异性及其对秋水仙碱作
用的敏感性差异所致.从哲引 3号杨雌花序授粉后
施加秋水仙碱处理的三倍体诱导结果看 ,与银腺杨
不同 ,在哲引 3号杨雌花序授粉后 24 ～ 96 h施加秋
水仙碱处理的各个组合中 ,均或多或少地检测出了
一定数量的三倍体.究其原因 ,可能与哲引 3 号杨
生殖发育过程中细胞分裂的不同步性有关 ,相关机
制有待进一步研究.
在利用秋水仙碱诱导染色体加倍的同时 ,也给
处理材料带来较强的毒害作用.康向阳等[ 16] 在利用
秋水仙碱诱导杨树 2n花粉时指出 ,秋水仙碱对花药
壁的毒害作用会影响大花粉的得率.在施加秋水仙
碱处理授粉后白杨雌花序诱导三倍体植株的报道中
也提到 ,因秋水仙碱毒害作用而引起蒴果及果序脱
落的现象[ 7] .哲引 3号杨授粉后雌花序经秋水仙碱
处理 ,同样出现了水培过程中蒴果陆续脱落甚至整
个果序脱落的现象(表 1),其中在以北京杨为父本
的组合中 ,经秋水仙碱处理后的每果序收获种子数
为9 ～ 104粒 ,而对照则为 224粒 序;而以小青杨为
父本的组合 ,秋水仙碱处理后每果序仅能收获种子
8 ～ 35粒 ,对照则为 126粒 序.从表 1还可以看出 ,
采用 0.3%和 0.5%浓度的秋水仙碱溶液以及 18 ～
30 h对授粉后雌花序进行持续处理 ,均可以诱导出
青杨三倍体 ,表明今后有可能通过降低处理浓度和
持续处理时间来减轻药物的毒害作用.
2.2　三倍体与二倍体植株生长情况对比
Einspahr
[ 17] 研究表明 , 15 年生三倍体杂种山杨
无性系材积生长量明显高于对照二倍体.康向阳
等[ 7] 培育出的白杨杂种三倍体同样表现出明显的整
体优势.从青杨杂种后代植株地径和苗高的调查结
果(表2)看 ,无论是以北京杨还是以小青杨为父本 ,
其子代群体中的三倍体植株平均生长情况均优于相
同杂交组合的二倍体植株 ,表现出一定的整体优势.
就哲引 3号杨×北京杨组合而言 ,三倍体植株地径
平均达 2.17 cm ,苗高平均达 2.04 m ,分别比杂种二
倍体平均值高 20%和 5%.其中 ,生长最佳的三倍体
单株地径和苗高分别达 4.42 cm 和 2.77 m ,超出二
倍体平均值 144%和 43%.而杂交组合哲引 3号杨
×小青杨三倍体植株地径平均达 1.30 cm ,苗高平均
则达 1.25 m ,分别为二倍体植株的111%和 99%.其
中 ,生长情况最好的三倍体单株地径和苗高分别高
出二倍体 24%和 17%.
表 2　哲引 3号杨三倍体与二倍体生长情况对比
TABLE 2　Growth comparison between triploids and diploids
of P .pseudo-simonii × P.nigra var.lica
杂交组合 编号 地径 苗高数值 cm 相对值 % 数值 m 相对值 %
ZY3 × BJY W0501 1.08 60 1.20 62
W0502 2.03 112 2.01 104
W0503 1.19 66 1.56 80
W0504 1.33 73 1.62 84
W0505 1.30 72 1.62 84
W0506 4.42 244 2.77 143
W0507 1.20 66 1.20 62
W0508 2.31 128 2.44 126
W0509 1.64 91 1.94 100
W0510 1.79 99 1.86 96
W0511 1.59 88 1.89 97
W0512 3.00 166 2.40 124
W0513 3.86 213 2.57 132
W0514 3.33 184 2.70 139
W0515 2.44 135 2.75 142
W0516 2.00 110 1.79 92
W0517 1.23 68 1.42 73
W0518 2.33 129 2.14 110
W0519 3.25 180 2.77 143
W0520 2.71 150 2.43 125
W0521 2.53 140 2.45 126
W0522 1.99 110 2.13 110
W0523 1.28 71 1.18 61
三倍体平均值 2.17 120 2.04 105
二倍体平均值 1.81 100 1.94 100
ZY3 × XQ W0524 1.45 124 1.47 117
W0525 1.07 91 0.87 69
W0526 1.38 118 1.42 113
三倍体平均值 1.30 111 1.25 99
二倍体平均值 1.17 100 1.26 100
20 北　京　林　业　大　学　学　报 第 29卷　
进一步对比哲引 3号杨杂种三倍体的地径和苗
高生长情况 ,发现获得的三倍体也并非株株皆优 ,其
无性系个体间生长差异十分明显.其中 ,以北京杨
为父本的三倍体植株中 ,地径最小为 1.08 cm ,仅为
二倍体平均值的 60%,高生长最差的只有 1.18 m ,
仅为二倍体平均值的 61%;而在以小青杨为父本的
三倍体植株中 ,地径和苗高生长最差的分别为 1.07
cm和 0.87 m , 只相当于二倍体平均值的 91%和
69%.显然 ,今后在青杨三倍体良种选育过程中 ,对
获得的三倍体植株也需要进行无性系测定 ,进一步
从中选择生长表现优良的无性系.
从表 2还可以看出 ,在母本相同的情况下 ,杂交
父本不同 ,获得的杂种三倍体的生长情况存在较大
的差异.其中 ,以小青杨为父本时 ,三倍体植株的地
径和苗高平均生长量分别为 1.30 cm 和 1.25 m ,分
别比以北京杨为父本获得的三倍体植株低 40%和
38%.这一现象表明 ,在选育三倍体的育种实践中 ,
同样应注意适宜杂交亲本的选择 ,从而培育出综合
倍性优势和杂种优势的三倍体品种.
3　结　　论
1)以哲引 3号杨为母本 ,小青杨和北京杨为父
本 ,采用施加秋水仙碱处理授粉后雌花序的方法 ,共
获得 26株青杨杂种三倍体 ,其中哲引 3号杨×小青
杨三倍体 3株 ,哲引 3 号杨×北京杨三倍体 23株.
授粉后24 ～ 96 h ,施加秋水仙碱处理 ,均能获得一定
数量的三倍体;而在哲引 3号杨×北京杨组合中 ,以
授粉后54 ～ 66 h处理效果最佳 ,三倍体得率最高达
66.7%.青杨派树种的三倍体诱导实践进一步证
明 ,对授粉后的雌花序施加秋水仙碱处理是一种高
效的三倍体诱导方法.
2)青杨杂种三倍体与二倍体相比 ,在生长方面
具有一定的整体优势.相同杂交组合内 , 2年生三
倍体实生苗的地径和苗高平均值均高于二倍体.其
中哲引3号杨×北京杨三倍体生长最优的单株地径
和苗高分别达 4.42 cm 和 2.77 m ,超过二倍体平均
值144%和 43%.由于青杨派异源三倍体植株也并
非株株皆优 ,因此 ,有必要对所获得的三倍体植株进
行无性系测定 、选择.此外 ,不同杂交组合间的三倍
体生长情况也存在较大的差异 ,表明在三倍体选育
中 ,注意杂交亲本的选配是十分必要的.
致谢　感谢内蒙古自治区通辽市林业科学研究所在试验材料采集
等方面提供的帮助.
参 考 文 献
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(责任编辑　董晓燕　李文军)
21第 5期 王　君等:授粉后施加秋水仙碱处理诱导青杨派异源三倍体