全 文 ：葡萄风信子的研究进展①
王 远 , 罗凤霞 , 沈 健 , 魏哲虎 , 周魏魏
(金陵科技学院园艺学院 ,江苏 南京 210038)
摘 要:对国内外目前葡萄风信子的种质资源 、组织培养 、 栽培措施以及转基因等方面的研究进行了综述。并
对葡萄风信子研究中存在的问题以及葡萄风信子的研究前景进行了阐述。
关键词:葡萄风信子;种质资源;组织培养;转基因;进展
中图分类号:S 682.29 文献标识码:A 文章编号:1672-755X(2008)04-0069-04
Research Progress in Muscari
WANG Yuan , LUO Feng-xia , SHEN Jian , WEI Zhe-hu , ZHOU Wei-wei
(Jinling Institute of Technolog y , Nanjing 210038 , China)
Abstract:In this paper , the germplasm resources , tissue culture , cultural pract ice and gene t rans-
formation with related to Muscari were reviewed.In addition , it also discusses existing questions
and further researches of Muscari .
Key words:Muscari ;germplasm resources;tissue culture;gene t ransformation;progress
葡萄风信子是百合科葡萄风信子属(Muscar-
i)的总称 ,又名蓝壶花 、葡萄百合 、葡萄水仙。葡萄
风信子属植物植株矮小 ,叶线状披针形 ,丛生 ,长
10 ～ 30 cm ,宽 0.5 ～ 1.5 cm ,穗状花序 , 1 ～ 3 枝自
叶丛中抽出 ,直立圆筒状 ,花茎高 10 ～ 30 cm ,着花
20 ～ 40朵。花色有蓝色 、蓝紫色 、白色 、淡蓝 、淡粉
色和黄色 ,秀丽高雅 ,自然花期 3 月中旬—4月上
旬 ,群体开花时间可达 20 ～ 30 d。在园林中 ,常用
来布置多年生混合花境 、花坛镶边或点缀山石 ,是
良好的林下地被花卉 , 亦可作盆栽观赏 , 别具情
趣[ 1-5] 。目前国内外对于葡萄风信子的报道很少 ,
为了进一步了解葡萄风信子以及供我国引种工作
借鉴 ,有关葡萄风信子的研究 ,国内外可见到如下
几个方面 。
1 种质资源和育种研究
1.1 种质资源
葡萄风信子属约有 40 ～ 50种 ,拉丁属名来源
于希腊语的 moschos ,主要分布在地中海及亚洲西
南部 ,中国无野生种分布[ 2-3] 。
有关葡萄风信子的品种数量的多寡国内外均
未见报道 。目前国内有引种报道的共 4家 ,上海交
通大学农业与生物学院 ,西北农林科技大学园艺学
院 ,西安植物园和广东时尚花卉 。品种有:美利坚
葡萄风信子(Armeniacum),蓝紫色;美国蓝穗(Ar-
meniacum Blue Spike), 蓝色;白花葡萄风信子
(Botryoides Album),白色;科莫逊(Comosum), 粉
色;丛毛科莫逊(Comosum Plumosum),粉紫;黑眼
睛(Dark eyes), 蓝色;沃尔瑞(Valerie Finnis), 浅
第 24卷 第 4期
2008 年 12月
金 陵 科 技 学 院 学 报
JOURNAL OF JINLING INSTITU TE OF TECHNOLOGY
Vol.24 , No.4
Dec., 2008
① 收稿日期:2008-10-28;修回日期:2008-11-21
基金项目:北京市重点花卉项目(ylhh2006002),金陵科技学院科研基金(JIT-RCYJ-2007001)
作者简介:王远(1987-), 男 ,江苏宿迁人 , 金陵科技学院园艺学院本科四年级学生。
通讯作者:罗凤霞 ,教授。
DOI :10.16515/j.cnki.32-1722/n.2008.04.012
蓝。未见有黄色品种的引种报道。
有关葡萄风信子的品种来源和新品种培育所
采用的方法 ,国内外均未见报道。
1.2 葡萄风信子的染色体数目核型与变异
葡萄风信子属植物体细胞染色体数目已有报
道 ,亚美尼亚葡萄风信子 M .armeniacum 2 n =
18 ,葡萄风信子 M .botryoides 2 n =36[ 2] 。 Lajos
SomLyay等人研究了匈牙利不同地区 M .bo try-
oides的染色体组型 ,认为在匈牙利二倍体和四倍
体(染色体数是 2 n=36)都有一定数目的发生[ 6] 。
Roberto de la Herrán[ 7]等人研究了葡萄风信
子属某些种的染色体组上出现的异染色质区的组
成和进化 ,并认为 ,葡萄风信子属的某些种的染色
体组上出现异染色质区主要是由卫星 DNA 家族
组成的 ,被命名为 MCSAT。分子分析和原位杂交
表明 ,通过葡萄风信子种类的进化 , MCSAT 序列
在本属的几个种中已经被逐渐的放大了 ,例如在
M .matritensis , M .dionysicum 中 , 尤其是在
M .comosum 的基因组中 , MCSAT 序列得到了巨
大的放大。这个序列的放大可能导致了葡萄风信
子种类中染色体核型的不对称性的逐步增加 。
C.Ruiz Rejón[ 8] 研究认为 , 在 M .comosum
中有一个由于臂间倒位和一个可能因为不等交换
或插入易位造成的多余的染色体片段而引起染色
体多态性 。
N.Cu nado 等[ 9] 研究认为 ,在葡萄风信子属
Leopoldia亚属中 , M .comosum 是个例外的物种 ,
因为它出现了 Leopoldia 组的最大的不对称的核
型 ,并且不仅是不活跃的 ,而且是位于第五条染色
上 , 而 其 他 的 种 类 (M . atlanticum , M .
dionysicum and M .matritensis)是位于第一或第
二染色对上(它们都有 18条染色体)。在葡萄风信
子属中 , 最大 rRNA基因所处的位置不一定是最
活跃的 ,因此激活这些区域与 rRNA复制的数目无
关 ,但与一种特殊的调节机理有关 。
2 葡萄风信子的栽培
2.1 露地栽培
葡萄风信子的适应性强 ,栽培管理简便 ,与同
郁金香 、水仙等秋植球根花卉的管理基本相同。栽
种前宜细致平整土地 ,适量施入圈肥 ,并适量加入少
量骨粉做底肥 ,次年 2—4月份发芽;3—5月开花。
分栽小鳞茎可于夏季叶片枯萎后进行 ,秋季生根并
于入冬前长出叶片 ,华北地区经严寒后仅叶上端枯
黄 ,次春继续生长 ,现蕾开花 ,炎热夏季休眠[ 1] ;
2.2 花期调控
于忠美等[ 10]在温度为 5 ℃时 ,将种球冷藏 7
周 、8周 、9 周 、10 周 、11 周。结果表明 , 种球冷处
理的时间越长 , 栽种到开花所需的时间越短 ,开花
越快 。冷处理时间每相差 1周 ,物候期平均相差约
5.5 d。对照开花最晚 , 比冷藏处理过的种球开花
晚 47 ～ 68 d。
由此可见 , 葡萄风信子鳞茎既使不进行冷处
理 , 也可以开花 , 只是开花时间较晚。冷处理的
作用是使葡萄风信子花期提前 , 且冷藏时间越长 ,
越早开花[ 10] 。休眠后的种球 , 12 月初置于 10 ～
12°C下种植 ,春节前后开花[ 4] 。
3 葡萄风信子的种球繁育
3.1 分球繁殖
葡萄风信子的地下部分鳞茎分生能力较强 ,每
年母球基部都能生 1 ～ 3 个新的球根 ,用它们进行
繁殖 ,方法简便 ,分离后 1 ～ 2 a即能开花[ 2] 。
3.2 组织培养
3.2.1 外植体的选用 葡萄风信子可以进行组培
繁殖 , 目前被选用的外植体有叶片 、鳞片和鳞
茎[ 11-13] ,以葡萄风信子的叶片或鳞茎作为外植体 ,
可以建立葡萄风信子的再生体系 。
3.2.2 培养基的选用 CummLng , B.G.[ 14]在研
究葡萄风信子组培时 ,对愈伤组织诱导和不定芽分
化采用了相同的培养基 , MS +NAA2.0 mg/L +6
-BA5 mg/L+蔗糖 30 g/L +AC 1 g/ L , 4周鳞茎
能产生愈伤组织 ,6 ～ 8周后诱导出了不定芽 ,不定
芽诱导率为 26.5%。
Sakae Suzuki[ 13] 在葡萄风信子组培时采用的
是 2 ,4-D和 NAA这两种激素(或者用 PIC 毒莠定
代替),首先诱导愈伤组织 ,然后将微黄的愈伤组织
和白色易碎的愈伤组织其中包括一些体细胞胚 ,分
别用 4.5 μmol/L2 , 4-D 和 54 μmol/L NAA 处理 ,
微黄的茎愈伤组织在转移到含有 0.44 ～ 44 μmol/
L 6-BA中生芽速度非常快 ,然而白色易碎的愈伤
组织转移到无植物生长调节剂的培养基上产生大
量的体细胞胚 ,再生植株体系表明没有明显的形态
学改变。这些具有很高的增殖和再生能力的愈伤
组织能够维持 2 a 。
王飞等[ 11]利用 MS 培养基研究葡萄风信子的
70 金 陵 科 技 学 院 学 报 第 24 卷
再生体系 ,结果表明:以 MS+2 ,4-D 1.0 mg/L+
AC 0.1 %,诱导叶片 、鳞茎形成愈伤组织的效果较
好 ,叶片诱导频率达 80 %,鳞茎达 100%;继代培
养以 MS+AC1.0 g/L 效果较好 ,达到100%;以1/
2MS附加 IBA 1 mg/L 并添加 0.1%活性炭的培养
基诱导生根效果较好 ,其生根率达 65%。
孙冬青等[ 15]研究了组培微环境对葡萄风信子
组培苗生根阶段的苗生长及移栽后生理特性的影
响。结果表明 ,生根培养时 ,光强和蔗糖对植株生
长均有很大的影响 ,无论是有糖还是无糖培养 ,高
光强均有利于植株干物质的积累 ,其中添加 3%蔗
糖有利于根的生长 ,并对根系活力和酶的活性有一
定的促进作用 ,无糖处理有利于株高生长。移栽
后 ,微环境调控对移栽成活率有一定的影响 ,有糖
高光照处理的植株移栽后环境适应能力较强 ,存活
率高 ,生长较好 。
Deborah E.Peck[ 12]认为 ,葡萄风信子组培时 ,
在 MS培养基内加入 1 g/L 活性炭效果好 ,小鳞茎
不经过愈伤组织直接从鳞片上生成 。
3.2.3 移栽 王飞等[ 11] 将葡萄风信子的生根苗
移栽至 V(珍珠岩)∶V(营养土)=3∶1的混合基质
中 ,成活率达 96%。
4 葡萄风信子的分子领域研究
4.1 葡萄风信子基因转化受体系统的建立
许胜等[ 16]用葡萄风信子的鳞茎和叶片为外植
体 ,建立了稳定的葡萄风信子基因转化受体系统 。
叶片诱导愈伤组织的最适培养基为 MS +2 , 4D
0.6 mg/L +6BA 0.1 mg/L , 其诱导频率可达
100%;鳞茎诱导愈伤组织的最适培养基为 MS+
2 ,4D 3.0 mg/L +6BA 0.3 mg/ L ,其诱导频率达
91.2%;愈伤组织分化不定芽的最适培养基为 MS
+6BA 2.0 mg/ L+NAA 0.1 mg/ L , 生根最适培
养基为 1/2 MS +6BA 1.0 mg/L +AC 0.1%;筛
选卡那霉素的临界质量浓度为 60 mg/L ,羧苄青霉
素的适宜质量浓度为 300 mg/ L。
S.Suzuki等[ 17] 研究了抗生素和丙氨膦对亚
美尼亚葡萄风信子的胚胎愈伤组织的生长和发生
的影响 ,结论为:当潮霉素达到 75 mg/mL 或者加
入 4 mg/mL 的丙氨膦 ,植株愈伤组织的生长就完
全被抑制;并且当介质中有 25 mg/mL 的潮霉素或
者 3 mg/mL 的丙氨膦时 ,体内细胞胚就不能再生 。
卡那霉素和新霉素对葡萄风信子的体细胞胚的形
成和生长有部分抑制作用;相反地 ,羧苄青霉素和
氨噻肟头孢菌素对葡萄风信子的愈伤组织和体细
胞胚的生长有促进作用 。
4.2 花瓣总 RNA的提取
郭翠英[ 18] 比较了 CTAB法与 SDS 法提取葡
萄风信子 RNA 的质量 ,从去除多糖和 DNA 污染
两个方面进行优化 , 优化的 CTAB 法与普通
CTAB 法相比 , 只是加入了 1/10 体积的 5 mol/
LKAC(pH4.8)和 1/10 体积的无水乙醇。优化的
SDS 法中加 1/3 体积的 5 mol/L KAC(pH4.8)。
结果表明加入一定体积的 KAC ,去除多糖 ,效果较
明显。另外 ,在优化的 CTAB 法和优化的 SDS 法
中还加入了除多糖试剂 PS Erasol进一步除去残留
多糖 。PS Erasol其原理是从 RNA 样品中将粘性
多糖沉淀 ,而部分 RNA 还留在溶液中 ,通过盐/醇
沉淀回收 。利用优化的 CTAB 法和 SDS 法 ,从富
含多糖类的葡萄风信子花瓣中 ,提取到了较高质量
的 RNA。
4.3 农杆菌介导的 M.armeniacum 转基因植株
的产生
S.Suzuki and M.Nakano[ 19]报道 ,亚美尼亚葡
萄风信子 M.armeniacum 的转基因的植物生产
系统经由体胚发生途径 、农杆菌介导的转基因方式
形成 。叶子导出的体胚同 3 个农杆菌株系的每一
个混合培养 ,每个农杆菌株系在其 T-DNA 区含有
二元载体:新霉素磷酸转移酶 II 和葡萄糖苷酶内
含子 ,潮霉素磷酸转移酶和葡萄糖苷酶内含子。体
胚培养在下列的混合培养中:含有头孢霉属 500
mg/L 的培养基 1周;然后培养在带有头孢霉属外
加 75 mg/L 潮霉素的培养基中;4 ～ 5周后 ,几个抗
潮霉素的细胞丛从混合培养的体胚中产生。抗潮
霉素细胞丛在如下培养基中高效发生:以胚胎发生
培养方式被接种到带有农杆菌 EHA101/pIG121
Hm同时加 100 μmol/L 的 AS 或 0.1%吐温 20+
100 μmol/L AS 的混合培养基上。抗潮霉素的体
胚培养经由体胚发生方式形成了完整植株 ,它们的
大部分被 GUS 组织化学分析和 PCR分析证实是
被转基因的。
5 葡萄风信子研究存在的问题及展望
5.1 育种问题
葡萄风信子植株较矮小 ,花色虽然较多 ,但无
红色 ,限制了其在园林中的应用 ,有必要进行新品
71 第 4 期 王 远 ,等:葡萄风信子的研究进展
种选育 。但葡萄风信子花蕾较小 ,花朵向下 ,人工
去雄授粉受到限制 ,开展杂交工作有一定的难度 ,
但其转基因体系相对容易建立 ,转基因育种前景广
阔。此外 ,利用辐射方法培育葡萄风信子新品种工
作有待开展。
5.2 繁殖问题
鳞片扦插繁殖是一般球根花卉常用繁殖方法
之一 ,葡萄风信子目前未见扦插繁殖的报道 ,是否
可以采用鳞片繁殖 ,值得研究 。
参考文献:
[ 1] 北京林业大学园艺系花卉教研组.花卉学[ M] .北京:
中国林业出版社 , 1990:376
[ 2] 张守玉.花卉园艺(上)[ M] .沈阳:辽宁科学技术出版
社 , 1982:551-552
[ 3] 蔡曾煜.葡萄风信子[ J] .中国花卉盆景 , 2007(6):7-9
[ 4] 费砚良 , 张金政.宿根花卉[ M] .北京:中国林业出版
社 , 1999:186-188
[ 5] 胡松华.新潮花卉-葡萄风信子[ J] .花木盆景:花卉园
艺版 , 2005(1):6-7
[ 6] Lajos SomLyay , Istá n Pinté r , Pé ter Csontos.TaxonomLc
studies of the Muscari botryoides complex in Hungary.
Folia Geobotanica[ M] , 2006 ,(41)2:213-228
[ 7] Rober to de la Her rán Robles , Nieves Cu nado , Juan L San-
tos , et al.A.Garrido-Ramos , Carmelo Ruiz Rejón A hete-
rochromatic satellite DNA is highly amplified in a single
chromosome of Muscari (Hyacinthaceae).Chromosoma
[ M] , 2001 , 110(3):197-202
[ 8] Ruiz Rejónl C , Lozano1 R , Ruiz Rejón M.Genetic vari-
ability in Muscari comosum L.(Liliaceae)IV Geographi-
cal distribution and adaptive role of the polymorphic vari-
ants of chromosome 2.Genetica[ M] , 1990 , 81 (2):133
-142
[ 9] Cu nado R N , De la Herrá n , Santos J L , et al.The evo-
lution of the ribosomal loci in the subgenus of the genus
Muscari(Hyacinthaceae).Plant Systematics and Evolu-
tion[ M] .2000 , 221(3-4):245-252
[ 10] 于忠美 ,金为民 , 史益敏.葡萄风信子种球繁殖与花期
调控[ J] .上海交通大学学报 , 2006 , 24(1):34-37
[ 11] 王飞 , 许胜 , 牛秀玲.葡萄风信子叶片 、鳞茎不定芽再
生体系的建立[ J] .西北农业学报 , 2006 , 15(3):149-
152
[ 12] Deborah E Peck , Bruce G Cumm Lng.Beneficial effects
of activated charcoal on bulblet production in tissue cul-
tures of Muscari armeniacum.P lant Cell , T issue and
Organ Culture[ M] , 1986 , 6(1):9-14
[ 13] Sakae Suzuki , Masaru Nakano.Organogenesis and so-
matic embryogenesis from callus cultures in Muscari ar-
meniacum Leichtl.ex Bak.I n Vitro Cellular & Devel-
opmental Biology-Plant[ M] .2001 , (37)3:382-387
[ 14] CummLng B G , Peck D E.Tissue Culture o f Grape Hy-
acinth.Hor tScience[ M] , 1984 , 19(5):723-724
[ 15] 孙冬青 ,王飞 , 李新凤.组培微环境对葡萄风信子组
培苗生长及移栽后生理特性的影响[ J] .西北农业学
报 , 2008 , 17(4):244-248 , 262
[ 16] 许胜 ,王飞 , 刘雅莉.葡萄风信子基因转化受体系统的
建立[ J] .西北农林科技大学学报:自然科版 , 2007 , 35
(10):71-76
[ 17] Suzuki S , Nakano M.Effects of Antibiotics and
Bialaphos on the G rowth and Development of Embryo-
genic Callus Cultures of Muscari armeniacum.Biologia
Plantarum[ M] , 2003 ,(47)3:425-427
[ 18] 郭翠英 ,王跃进 , 刘雅丽 ,等.富含多糖葡萄风信子花
瓣总 RNA 提取方法研究[ J] .西北农业学报 , 2007 , 16
(3):188-191
[ 19] Suzuki S , Nakano M.Agrobacterium -mediated pro-
duction of transgenic plants of Muscari armeniacum Le-
ichtl.ex Bak.Plant Cell Reports[ J] .2002 , 20(9):835
-841
72 金 陵 科 技 学 院 学 报 第 24 卷