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金光杏梅胚挽救最佳取样时期的研究



全 文 :核果类果树传统育种周期长、工作量大,而现
代生物技术,特别是胚培养和转基因技术的发展,
大大加快了核果类果树的育种进程。胚培养在克
服远缘杂交育种胚的早期败育,胚挽救、诱导体细
胞胚胎发生和形成诱变植株,作为基因转移的受
体,生产无病毒苗木等研究领域发挥着重要作用,
而且借助于胚培养技术可以获得优良的特早熟品
种。目前,桃[1-4]、杏[5]、樱桃[6-7]等核果类果树的胚培
养都已经有较多的研究报道,而杏梅的胚培养在
国内外尚处于空白。
杏梅(Prunus mume var.bungo)属杏与李的自
然杂交种后代[8],正在被开发利用的核果类果树。
收稿日期:2012-11-02
作者简介:李桂荣(1974-),女,回族,硕士,副教授,从事园艺植
物育种与生物技术教学与科研工作。
金光杏梅是从杏梅中选育出的优良品种[9],具有较
强的栽培性和生态适应性,果实营养成分含量高,
风味酸甜,品质优良且耐贮运性强,具有较大的市
场开发潜力。由于杏梅为杂交种,其种胚退化、败
育严重,常规播种不能成苗或萌芽率低,使得该资
源不能得到充分利用。本试验以金光杏梅为材料,
进行了胚挽救,获得了胚挽救植株,确定了金光杏
梅最适宜取材时期,为杏梅的杂交育种获得新品
种、新资源提供了理论依据和技术参考。
1 材料与方法
1.1 材料
以金光杏梅落花后至成熟各个不同时期的胚
为试验材料,取自河南科技学院东区杏梅资源圃。
树龄为五年生,金太阳杏为授粉树。
文章编号:1003-8701(2013)04-0059-04
金光杏梅胚挽救最佳取样时期的研究
李桂荣,张玉园,朱自果,张传来
(河南科技学院园艺园林学院,河南 新乡 453003)
摘 要:本试验以金光杏梅胚为材料,从落花后至成熟共 13 个取材时期,并采用胚龄和果实体积为衡量
指标研究了金光杏梅胚挽救最适宜的时期。结果表明:金光杏梅胚挽救最佳时期是在落花后 49 d 左右,此期
胚乳开始退化,幼胚出现畸形,核开始出现木质化,果实的体积达到总体积的 77.9%,是第一个缓慢生长阶段
到第二个快速生长阶段的转折期。
关键词:金光杏梅;胚挽救;取样时期
中图分类号:S662.4 文献标识码:A
Determination of Proper Sampling Period for Embryo Rescue of
‘Jinguang’Plum
LI Gui-rong, ZHANG Yu-yuan, ZHU Zi-guo, ZHANG Chuan-lai
(Department of Horticulture and Ornaments, Henan Institute of Science and Technology,
Xinxiang453003,China)
Abstract: Embryo of‘Jinguang’plum was used as materials and 13 sampling dates from pollination to
maturation were adopted to study the best date of embryo rescue, using embryonic age and fruit volume for
measurement index. Theresultsshowed that thebest timeof embryorescue was 49 days after pollination. In
thisperiod,endospermsbegantodegeneration,youngembryoabnormalityandthestonelignificationsbegan.
Fruitvolumereached77.9%ofthetotalvolume,andthistimewasthetransitionofthefirstslowgrowthperi-
odandthesecondfastgrowthperiod.
Keywords:‘Jinguang’plum; Embryo rescue; Sampling period
吉林农业科学 2013,38(4):59-62 Journal of Jilin Agricultural Sciences
DOI:10.16423/j.cnki.1003-8701.2013.04.020
1.2 处理方法
于落花后上午 8:30 每隔 7 d 取一次材料,直
至果实成熟,共取材13次。在硬核期以前对整个
幼果进行消毒处理,75%的酒精处理 30 s,0.1%的
升汞处理10 min,无菌水冲洗5次后接种;在硬
核期以后,先剥离种胚再进行消毒处理,75%的酒
精处理 20 s,0.1%的升汞处理 8 min,无菌水冲洗
5次后接种。
1.3 培养条件
以 MS 为基本培养基,琼脂 7.5 g/L,蔗糖 50
g/L,调 pH 值为 5.8。4 种培养基如下:①MS+1
mg/L6-BA+IAA0.1 mg/L;②MS+3 mg/L6-BA+I-
AA0.1 mg/L;③MS+0.02 mg/LGA3+IAA0.1 mg/L;
④MS+0.5 mg/LGA3+IAA0.1 mg/L。30 d后分别转
接到相同的培养基上,添加的蔗糖减少到 30 g/L。
光照强度 2 000 lx,光照时间 14 h/d,温度(26±
1)℃。转接25 d后观察并进行数据统计。
1.4 数据统计
每次取样时用游标卡尺随机测量 10 个果实
的纵径(2a)、横径(2b)、侧径(2c),按照椭球体积公
式V椭 =4πabc/3计算杏梅果实的平均体积,考察
果实体积大小对接种的影响;萌发率=(萌发的外
植体数/接种外植体数)×100%;愈伤组织诱导率=
(形成愈伤组织的外植体数 / 接种外植体数)×
100%。
2 试验结果
2.1 不同取样时期金光杏梅果实果径和体积的
变化
金光杏梅果实的 3 径(纵径、横径、侧径)表现
出相同的生长规律(图 1),总体上是 14 日胚龄以
前处于第一快速生长阶段(0~14 日胚龄),此阶段
纵径、横径的生长量大于侧径的生长量,所以在落
花后横径和侧径区分不明显,而在落花一周以后
横径与侧径能明显区分;这一时期没有形成幼胚。
14 日胚龄后 3 径生长速度逐渐下降,并在 21 日
胚龄后处于缓慢生长阶段,一直持续到 49 日胚龄
段,这一时期大约持续30 d,为第一缓慢生长阶
段(14~49 日胚龄);落花两周后即开始出现幼胚,
生长一个月时开始出现硬核,42 d 后胚乳开始退
化,生长到 49 d 时胚出现畸形(附图 1)、核的木质
化程度高。随后又出现第二个快速生长阶段(49~
63 日胚龄),约持续两周时间,然后进入第二缓慢
生长阶段(63 日胚龄至成熟),生长速度又逐渐降
低,直至成熟。
金光杏梅果实体积的变化曲线与三径的生长
曲线相类似(图 1、图 2),也表现出两个生长高峰
阶段,两个缓慢生长阶段。在落花后两周是果实体
积增大最快的时期,平均每天增加 0.616 cm3;第
一缓慢生长阶段 (14~49 日胚龄) 体积变化不明
显,但果实内部发生了本质性的变化,胚从出现到
畸形,果核从开始出现到果核木质化,胚乳也开始
退化,该末期果实的体积达到总体积的 77.9%,这
一时期对于杏梅的胚培养是一个关键的时期;随
后又进入第二个快速生长阶段,平均每天增加
0.119 cm3;最后进入成熟期。
2.2 不同取样时期对金光杏梅胚的萌发及愈伤
组织诱导的影响
在胚挽救过程中,取样时期的确定是影响胚
挽救成功率的关键因素之一。从表1可以看出,在
胚龄为 0、7、14 d 时种胚完全不能萌发,并且在前
两个时期完全不能诱导出愈伤组织,在胚龄为 14
d 时仅能诱导出极少的愈伤组织,且愈伤组织的
质量差,增殖能力弱。在胚龄为 21、28、35 d 时有
较少数的胚能够萌发,萌发的幼苗瘦弱(附图 3),
生长两个月后幼苗死亡,即这 3 个胚龄段的幼胚
易发生早熟萌发,最终也不能形成再生植株;这一
时期幼胚的愈伤组织诱导率较高,单个幼胚产生
愈伤组织量也较大,整体的愈伤组织的质量好,再
生能力强(附图2)。当胚龄达到42 d时,幼胚的萌
图 2 不同取材时期杏梅果实体积变化曲线
图 1 不同取材时期杏梅果果径变化曲线
60 38卷吉 林 农 业 科 学
表 1 取样时期不同对杏梅胚的萌发及愈伤组织诱导的影响
接种日期 胚发育天数 接种数 萌发数* 萌发率(%) 愈伤组织诱导数** 愈伤组织诱导率(%)
03-31 0 140 0 0 0 0
04-07 7 138 0 0 0 0
04-14 14 143 0 0 2 1.39
04-21 21 137 3 2.19 9 6.57
04-28 28 140 12 8.57 25 17.86
05-05 35 141 31 21.99 42 29.79
05-12 42 140 47 33.57 67 47.86
05-19 49 140 56 40.00 108 77.14
05-26 56 139 52 37.41 126 90.65
06-02 63 140 48 34.29 124 88.57
06-09 70 140 36 25.71 104 74.29
06-16 77 141 39 27.66 82 58.16
06-23 84 140 35 25.00 65 46.43
注:*子叶张开,子叶呈绿色或浅绿色;**胚或子叶表面形成凸凹不平的瘤状物。
发率明显提高,其萌发的速度相当缓慢,但幼苗矮
壮、绿色,子叶浅绿色,在胚龄为 49 d 时幼胚的萌
发率达到最大值,幼胚能够正常萌发形成健壮的
再生植株(附图 4);以后随着胚龄的增大萌发率逐
渐降低,在果实成熟时其萌发率降低到最小,但此
期的萌发率仍然高于35日胚龄以前的任何时期。
愈伤组织的最大诱导率不是与最大萌发率同时出
现的,在 35 日胚龄以上时,愈伤组织的诱导率明
显提高;在56日胚龄和63日胚龄时达到最大值,
分别为 90.65%和 88.57%;以后愈伤组织诱导率
又有所下降,这主要是由于胚接近成熟或已经成
熟,胚脱分化能力减弱。各个取材时期的愈伤组织
的诱导率都明显高于萌发率,说明杏梅的胚易于
诱导愈伤组织。



附图 1 49日胚龄的金光杏梅胚与正常杏胚的比较 附图 2 金光杏梅胚诱导出的愈伤组织
(接种 30 d后在①号培养基上形成的)
附图 3 35日胚龄的金光杏梅胚早熟萌发形成的幼苗 附图 4 49日胚龄的金光杏梅胚正常萌发形成的健壮植株
2.3 不同培养基种类对金光杏梅胚的萌发及愈
伤组织诱导的影响
不同种类和水平的激素对胚培养产生不同的
影响,由表2可知:在含有GA3的培养基上胚的
4期 61李桂荣等:金光杏梅胚挽救最佳取样时期的研究
萌发率明显高于没有添加 GA3的培养基,这说明
GA3能够促进幼胚的萌发,而且是较高浓度的
GA3促进萌发的效果更好;但是在含有 GA3的培
养基上愈伤组织的诱导率较低,相反在不含 GA3
的培养基上愈伤组织诱导率高。适宜浓度的
6-BA(1 mg/L)有利于愈伤组织的诱导,但不利于
胚的萌发;较高浓度的 6-BA(3 mg/L)有利于胚的
萌发,但诱导的愈伤组织较少,且愈伤组织有一定
程度的玻璃化。因此,MS+0.5 mg/LGA3+IAA0.1
mg/L 培 养 基 适 于 幼 胚 的 挽 救 萌 发 ,MS+1
mg/L6-BA+IAA0.1 mg/L 培养基适于愈伤组织诱
导发生。
表 2 不同种类和水平的激素对胚培养产生的影响
培养基 接种数 萌发数 萌发率(%) 愈伤组织诱导数 愈伤组织诱导率(%)
① 454 43 9.50 318 70.04
② 453 57 12.56 203 44.81
③ 455 105 23.07 109 23.96
④ 457 154 33.70 124 27.13
3 结论与讨论
本试验研究结果表明,杏梅胚的发育天数即
胚龄是杏梅胚挽救成功的限制性因子之一,此外
不同的培养基种类也影响着杏梅胚挽救的成功与
否。GA3能够促进胚的萌发,但不利于愈伤组织的
形成。金光杏梅胚挽救最佳时期是在落花后 49 d
左右,此期胚乳开始退化,幼胚出现畸形,核开始
出现木质化,是第一个缓慢生长阶段到第二个快
速生长阶段的转折期。适合胚培养的培养基为
MS+0.5 mg/LGA3+IAA0.1 mg/L,初代培养蔗糖为
50g/L,继代培养蔗糖浓度为 30 g/L。杏梅的胚易
于诱导愈伤组织,以落花后 56 d 胚诱导的愈伤组
织量最大,最适于诱导愈伤组织的培养基为
MS+1 mg/L6-BA+IAA0.1 mg/L。
大量研究表明,桃、杏、李、樱桃等核果类幼胚的
胚龄是胚培养成功的关键因素之一。Hesse等[10]对
不同胚龄桃幼胚培养研究表明,胚龄大小直接影
响胚培养成苗率的高低和胚培苗的生长势。较多
的研究将胚龄和胚的发育指数 (PF1= 胚长 / 种子
长)来评价幼胚培养的成功与否,本试验采用胚龄
和果实体积双重因子来衡量杏梅胚挽救的适宜时
期,取得了较好的评价效果。结果表明以 49 日胚
龄即果实体积达到总体积的 77.9%时是金光杏梅
胚挽救的最佳时期。
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