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白丁香叶色变异及组培繁殖技术初步研究



全 文 :收稿日期:2015-01-26
基金项目:内蒙古应用技术研究与开发资金项目“抗逆优良乡土草种的
选育研究”(无编号);内蒙古现代农牧业产业科技服务体
系———人工草牧场建设项目(无编号)。
作者简介:崔 楠(1989-),女,内蒙古呼伦贝尔人;硕士研究生,研究
方向:牧草遗传育种;E-mail:cuinan123@126.com。
通讯作者:石凤翎;E-mail:sfl0000@126.com。
白丁香叶色变异及组培繁殖技术初步研究
崔 楠, 石凤翎, 伊风艳, 任 斌
(内蒙古农业大学生态环境学院, 呼和浩特010019)
The Preliminary Research on the the Leaves Color Variation and
Tissue Culture Reproduction Technology of the Syringa oblata var.affinis
CUI Nan,SHI Fengling,YI Fengyan,REN Bin
摘 要:以白丁香(Syringa oblata var.affinis)变态枝条为材
料,开展组织培养繁殖研究,观察其叶色的变异,总结有效的繁
殖技术,以满足城市园林绿化多样化的需求,为变异白丁香山
繁殖提供依据。结果表明:通过幼嫩叶片组织培养(MS+6-BA
0.5mg/L+NAA 0.5mg/L+2,4-D 1mg/L)可以培育出愈伤
组织,经继代培养(MS+6-BA 0.4mg/L+NAA 0.5mg/L+2,
4-D 1.5mg/L)可以分化出变态叶片,出愈率为25.00%,分化
率为14.29%。变异叶片的气孔数增多,是正常叶片气孔数的
2.35倍;叶绿素相对含量(SPAD)降低,突变枝条上叶片褪色
从枝条顶端开始,逐渐向枝条基部扩散,而叶绿素含量则逐渐
升高;相同部位不同朝向正常叶片的叶绿素相对含量相差不
大,且显著高于变异叶片;叶片在褪色前光能转化正常进行,褪
色后叶片叶绿素相对含量降低,光能转换效率降低。
关键词: 白丁香;组织培养;气孔;叶绿素相对含量
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.06.122
中图分类号: S 685.26   文献标志码: A
文章编号: 1001-4705(2015)06-0122-05
白丁香(Syringa oblata var.affinis)为木犀科
(Oleaceae)丁香属(Syringaspp.)多年生落叶灌木,
分布于中国大陆的长江流域以北,具有重要的观赏价
值[1]。白丁香的突变枝条可以呈现不同视觉效果,增
强观赏价值,研究白丁香突变枝条繁殖可以满足城市
园林绿化多样化的需求。目前关于叶色变异的白丁香
突变枝条的繁殖尚未有人研究。本研究为了保持和繁
殖这种叶色变异枝条,对其开展组织培养繁殖,并观察
其性状的变异,总结有效的繁殖技术,为变异白丁香的
繁殖应用提供依据。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
材料为内蒙古农业大学校园绿地中发现的白丁香
(Syringa oblata var.affinis)变态枝条,叶色退绿,呈
现淡黄色,且遗传性状稳定。材料采集时间为3月末
至4月初的返青时节。
1.2 试验方法
1.2.1 组织培养
以白丁香突变体为试验材料,清水冲洗20min,在
超净工作台上用70%酒精浸泡15s,再用0.1%HgCl2
消毒浸泡10min,无菌水冲洗5次,吸干水分,用新萌
发变态枝上的芽、幼枝的茎尖、茎段(1~2cm)和嫩叶
作为外植体,切取材料,接种到培养基上。按王兴安[2]
的 方 汗,愈 伤 组 织 诱 导 培 养 基 为:MS+6-BA
0.5mg/L+NAA 0.5mg/L+2,4-D 1mg/L+3%蔗
糖+0.8%琼脂;增殖培养基为:MS+6-BA 0.4mg/L
+NAA 0.5 mg/L+2,4-D 1.5 mg/L+3% 蔗
糖+0.8%琼脂,pH为5.8,培养温度(26±2)℃,光照
强度2 500lx,光照时间12h/d。接种后对外植体愈伤
组织诱导情况进行观察,并计算出愈率。
出愈率(%)=出愈数/外植体数×100%。
1.2.2 正常叶片与变异叶片气孔密度观测
在晴天09:30时,采集叶片(完全褪色叶片和正常
叶片)置于塑封袋中。室内进行气孔观察,将叶片切成
小块(约1cm2),采用透明胶带粘取法[3],叶片背部粘
在透明胶带上,用力按压,粘实后用刀片平行刮去绿色
部分,然后滴取少量 KI染液染色 0.5min,置于
Olympus(bx 41)显微镜下观察并拍照记录。
1.2.3 正常植株叶片与变异植株叶片叶绿素相对含
量测定
  用日本美能达公司生产的SPAD-502叶绿素计测
定叶绿素相对含量(SPAD)。所取叶片位置相同,确
保光环境一致。方案如下:1)朝向相同发育部位相同
的叶片;2)朝向相同且变异叶片正处在褪色过程中
(褪色一半的状态),以主叶脉为轴取叶片左下、右下、
左中、右中、左上、右上6个部位;3)发育部位相同不
同朝向的叶片,取东北、东南、正南、西南方向的正常叶
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片与东北方向的变异叶片;4)同一枝条相同朝向不同
生长部位的第1叶、第2叶、第3叶片。每组4个
重复。
1.2.4 正常植株叶片与变异植株叶片叶绿素荧光
测量
  用OS 5P脉冲调制式叶绿素荧光仪(美国)对叶
片进行活体测量,测量前将待测点用暗夹夹住(至于暗
处20min),再进行测量。方案如下:1)相同朝向相同
发育部位叶绿素荧光的比较。分别测量5次;2)取朝
向相同的变异叶片,且叶片正处在褪色过程中(褪色一
半的状态)的叶片4片,分别对叶片褪色与叶色正常部
位进行测量;3)同一枝条朝向相同不同生长部位的第
1叶、第2叶、第3叶、第4叶片,正常叶片与变异叶片
各测量4次。
1.3 数据处理
利用Excel软件处理基础数据,SAS数据处理系
统(9.0)软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 丁香组织培养分析
幼嫩叶片组织培养,接种变态幼嫩叶片 (约
1cm2),经组织培养14d后,叶尖产生愈伤组织;21d
后,不再有愈伤出现且叶片褐化。由表1可知,总体平
均出愈率为25.00%,分化率为14.29%。接种变态枝
条上的茎尖,进行组织培养。
茎尖接种前用0.1%HgCl2 消毒10min,消毒后
茎尖表面褐化。接种后经过7d,茎尖无明显变化;
14d后,有2个变态茎尖的基部断处生出少许愈伤组
织。继续培养30d后,仍未分化出新的愈伤组织,并
且茎尖已经开始坏死,不能进行继代培养。由表1可
知,出愈率为3.57%。
茎段接种前用0.1%HgCl2 消毒10min,消毒后
茎段腋芽未发生变化。接种后经过7d,腋芽开始萌
动;培育9d时茎段开始出现霉变,接下来4d内培养
基内相继出现霉变。
表1 白丁香变异枝条组织培养出愈率和分化率
组织培养
类型
外植体状态
出愈率
(%)
分化率
(%)
幼嫩叶片
愈伤组织长势好,新鲜、
绿色、松脆; 25.00a 14.29a
茎尖 愈伤组织长势较弱 3.57b 0b
茎段 — 0c 0b
   注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。
  结果表明,通过幼嫩叶片组织培养可以培育出变
态愈伤组织,经继代培养可以分化出变态叶片。
2.2 正常叶片与变异叶片气孔密度比较
由表2可知,正常叶片与变异叶片气孔密度的变
异系数分别为10.32%和7.82%。变异系数的差异反
映了性状在进化上的保守性或在遗传可塑性方面的不
同[4]。变异叶片的气孔密度增大,是正常叶片气孔平
均值的2.35倍。在观察中发现,变异叶片上还有新气
孔出现。气孔增多加大气体交换量,加速CO2 吸收并
转化成有机物(贮存能量),维持机体正常需要。
表2 变异叶片和正常叶片气孔密度差异
叶片
类型
平均值
(No./mm2)
标准差

最大值
(No./mm2)
最小值
(No./mm2)
变异系数
CV(%)
变异叶片 299  21.75  335  270  7.82
正常叶片 127  13.51  147  108  10.32
2.3 叶片叶绿素相对含量的比较分析
2.3.1 变异叶片与正常叶片相同朝向相同发育部位
叶片SPAD值的比较
  变异叶片朝向为东北方向,取相同方向的正常叶
片作为对比。由图1可知,正常叶片的叶绿素相对含
量(SPAD)是变异叶片的2.24倍,叶片变异后叶绿素
减少,为维持正常生命活动,变异叶片气孔增多。
图1 相同朝向相同发育部位叶绿素相对含量的比较
2.3.2 同一叶片变异部位与正常叶色部位SPAD值
的比较
  从叶片两侧下部、中部、上部各测3点叶绿素相对
含量(SPAD),可以说明其褪绿的动态。由图2可知,
同一叶片右侧和左侧叶绿素相对含量,基本都是由叶
片下部至上部逐渐递增,证明叶片褪色从叶尖开始逐
渐向叶柄褪去。
2.3.3 变异叶片与正常叶片相同发育部位不同朝向
叶片SPAD值的比较
  由图3可知,相同部位不同朝向叶片叶绿素相对
含量(SPAD)存在一定的差异。西南方向正常叶片>
东南方向正常叶片>正南方向正常叶片>东北方向正
常叶片>东北方向变异叶片。其中正常叶片的叶绿素
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种子生产  崔 楠 等:白丁香叶色变异及组培繁殖技术初步研究
相对含量相差不大,且显著高于变异叶片,说明光环境
不是引起叶色变异的主要原因。
图2 同一叶片不同部位变异叶片叶绿素相对含量比较
图3 不同朝向正常叶片和变异叶片叶绿素相对含量的比较
2.3.4 同一枝条不同生长部位叶片SPAD值的比较
同为东北方向正常叶片与变异叶片的叶绿素相对
含量(SPAD)比较。由图4可知,变异叶片的叶绿素
相对含量变化顺序是:第3片叶>第2片叶>第1片
叶。变异叶片与正常叶片叶绿素相对含量相差较大,
且叶绿素相对含量分布不均匀。证明变异叶片褪色从
枝条顶端开始,逐渐向枝条基部扩散。
2.4 不同叶片叶绿素荧光参数分析
2.4.1 变异叶片与正常叶片相同方向相同发育部位
叶片Fv/Fm 的比较
  叶绿素荧光参数Fv/Fm 可反映PSⅡ反应中心内
禀光能转换效率或称PSII最大光能转换效率[5]。取
与完全褪色变异叶朝向发育部位相一致的正常叶片,
对比变异叶片与正常叶片的Fv/Fm,见图5。变异叶
片的Fv/Fm 平均值为0.036,正常叶片的Fv/Fm 平均
值为0.825。变异叶片PSⅡ最大光能转换效率显著
小于正常叶片,进一步说明变异叶片的叶绿素相对含
量减少,抑制光能转化。
2.4.2 同一叶片变异部位与正常部位Fv/Fm 的比较
由图6可知,变态枝条上的变异叶片褪色部位的
Fv/Fm 平均值为0.223,正常叶色部位的Fv/Fm 平均
值为0.840。正常枝条上叶片的 Fv/Fm 平均值为
0.825,与变态枝条正常叶色叶片的Fv/Fm 平均值相
差不大。表明变态叶片在褪色前叶片光能转化正常进
行,叶片褪色后叶片叶绿素相对含量降低,光能转换效
率降低。
图4 不同生长部位叶绿素相对含量的比较
图5 相同方向相同发育部位Fv/Fm 的比较
图6 同一叶片变异与正常不同部位Fv/Fm 的比较
2.4.3 变异叶片与正常叶片同一枝条不同生长部位
Fv/Fm 的比较
  由图7可知,变异叶片的Fv/Fm 平均值总体趋势
逐渐上升,枝条第4片叶与第1叶、第2叶、第3叶
Fv/Fm平均值差异显著,正常叶片的Fv/Fm 平均值无
差异。正常枝条上叶片的Fv/Fm 平均值差显著高于
变态枝条变异叶片。结果表明,从突变枝条的顶端到
枝条基部Fv/Fm 平均值呈逐渐升高的趋势,光能转换
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效率呈逐渐升高的趋势,进一步证明变异叶片褪色从
枝条顶端开始,逐渐向枝条基部扩散。
图7 同一枝条不同生长部位Fv/Fm 的比较
3 讨论与结论
3.1 讨 论
1)组织培养具有高效繁殖、脱毒、保持植物优良
种性的优点,影响组织培养试验的因素有光照、温度、
选取的外植体类型。幼嫩叶片组织培养可以培育出变
态愈伤组织,经继代培养可以分化出变态叶片,但培育
愈伤组织的出愈率较低,通过对叶片表面直于主脉的
方向用解剖刀在叶片表面处划伤,可以得到较高的出
愈率[6]。光照对于愈伤组织的形成有一定影响,愈伤
组织先在黑暗条件下启动,再辅助光照条件可以扩增,
可以得到较高出愈率[7]。茎尖是组培的较好材料[8],
可以快速繁殖植株。本试验中,茎尖培育不易成功,可
能是消毒时间过长,使茎尖顶端分生组织失活。茎段
可以作为变态枝条组培的外植体,但由于茎段霉变试
验未能成功,可能是由于消毒时间短,仍残留污染源或
是使污染源暂时失活[9],说明材料较大时消毒时间要
延长。
2)叶片气孔密度与光合能力的相关性。植物叶
片是进化过程中对环境变化比较敏感且可塑性较大的
器官[10]。叶片变异时,机体为维持正常生命活动做出
相应改变。叶片气孔密度增大,加速气孔对CO2 的吸
收,促进CO2 的同化,维持机体生命活动。光合色素
是进行光合作用参与吸收、传递光能或引起原初反应
的色素[11-12]。叶绿素相对含量的高低来反映植物生长
状况[13-14],变异叶片叶绿素相对含量减少,且Fv/Fm值
降低,PSⅡ最大光能转换效率降低,抑制光能转化。
有机物合成速度降低,维持机体生命活动有机物合成
受到威胁。叶片褪色增强丁香景观效果,光能转换效
率降低有机物合成速度降低,但通过气孔密度增大,促
进CO2 同化,使机体得以维持正常生命活动。
3.2 结 论
1)在本试验的条件下,幼嫩叶片组织培养可以培
育出愈伤组织,经继代培养可以分化出变态叶片。出
愈率为25.00%,分化率为14.28%;愈伤组织诱导培
养基为:MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 0.5mg/L+
2,4-D 1mg/L。继代培养基为:MS+6-BA 0.4mg/L
+NAA 0.5mg/L+2,4-D 1.5mg/L。茎尖和茎段由
于条件不适均未获得愈伤组织。
2)变异叶片的气孔密度增大,是正常叶片气孔平
均值的2.35倍;变异叶片褪色时叶绿素减少,正常叶
色叶片的叶绿素相对含量是变异叶片的2.24倍,变异
叶片的褪绿过程是从叶尖开始,经叶片中部逐渐向叶
柄褪色;相同发育部位不同朝向正常叶色叶片的叶绿
素相对含量相差不大,且显著高于变异叶片的叶绿素
相对含量,说明光环境不是引起枝条突变主要原因;突
变枝条上叶片褪色从枝条顶端开始,逐渐向枝条基部
扩散。
3)变异叶片Fv/Fm 平均值显著低于正常叶片,
褪色后叶片叶绿素相对含量降低,光能转换效率降低,
抑制光能转化;变异叶片在褪色前叶片光能转化正常进
行,叶片褪色后叶片叶绿素相对含量降低,光能转换效
率降低;从突变枝条的顶端到枝条基部Fv/Fm 平均值
呈逐渐升高的趋势,光能转换效率呈逐渐升高的趋势。
参考文献:
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·应用技术·
收稿日期:2015-01-26
基金项目:“贵州乡土阔叶园林绿化树种评价、筛选及苗木培育关键技术研究”(编号:2009-03);“贵州野生珍稀木本观赏植物繁育及栽培示范”(编
号:2011GB 2F200006);“贵州木兰科植物研究”共同资助。
作者简介:李明刚(1957-),男,贵州省贵阳市人;高级工程师,主要从事林业调查规划设计。
通讯作者:邓伦秀,工程技术应用研究员,E-mail:dlxdeng@163.com。
武当玉兰实生苗培育关键技术及苗木质量分级
李明刚1, 李 鹤2, 陈景艳2, 邓伦秀2
(1.贵州省林业调查规划院, 贵阳550003; 2.贵州省林业科学研究院, 贵阳550011)
Cultivation Techniques and Quality Grading for Seedlings of Yulania sprengeri
LI Minggang1,LI He2,CHEN Jingyan2,DENG Lunxiu2
摘 要:选择生长健壮的15—20年生成年母树采种、种子经湿
沙沉积催芽处理、加强苗期遮荫和水肥管理是提高武当玉兰实
生苗苗木质量的关键技术。以苗高与地径作为武当玉兰1年
生实生苗分级的质量指标,应用SPSS 16.0统计软件中的快速
聚类法K-Means进行聚类分析,按常规苗木分级等次,将武当
玉兰1年生实生苗分为3级,Ⅰ级苗:苗高≥35.0cm,地径
≥8.0mm;Ⅱ级苗:35.0cm>苗高≥20.0cm,8.0mm>地径
≥7.0mm;Ⅲ级苗:苗高<20cm,地径<7.0mm。
关键词: 武当玉兰;实生苗;质量分级;培育技术
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.06.126
中图分类号: S 685.15   文献标志码: A
文章编号: 1001-4705(2015)06-0126-03
武当玉兰(Yulania sprengeri(Pampanini)D.L.
Fu)又名湖北木兰,隶属木兰科(Magnoliaceae)玉兰属
落叶乔木树种;花大而美丽,是木兰科植物中早春开花
最为壮丽的种类,8—9月观红果,园林绿化中作为花
木使用[1]。其花蕾、树皮均可入药,花蕾代用辛夷,含
挥发油0.8%~1.8%,树皮代用厚朴,含挥发油约
0.25%,其 中 含 厚 朴 有 效 成 分 β-桉 叶 醇 (β-eu-
desmol)[2]。我国主产重庆、甘肃、河南、湖北、湖南、江
西、陕西、四川、云南等省[3],贵州主产雷公山、梵净山、
桐梓、宽阔水、威宁、水城等地,生于海拔1 200~2 200
m的山地常绿阔叶或落叶阔叶混交林中[1]。目前,对
武当玉兰的育苗技术、生长节律、花蕾的化学成分、种
群遗传结构等进行了研究[4-13],但对苗木质量分级未
见研究报道。以武当玉兰1年生实生苗群体为研究对
象,探索性开展武当玉兰苗木质量分级,旨在为贵州武
当玉兰的保护与利用提供技术贮备,为规模化的育苗
提供技术支撑,为苗木的质量分级提供技术依据。
1 采 种
1.1 采种母树
选择树龄15—20年、生长健壮、无病虫害的成年
大树为采种母树。供试种子于2012年9月采自贵州
省雷公山自然保护区,平均树高12m,平均胸径
20cm。
1.2 种子采收与调制
当武当玉兰的蓇葖果由红色变为红褐色但未开裂
时及时采收,采回后摊放在阴凉通风处阴干7~10d,
待微裂开,人工去除果皮,然后将带有红色假种皮的种
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第34卷 第6期 2015年6月              种 子 (Seed)            Vol.34 No.6 Jun. 2015