全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 052581204
秋水仙碱诱导兰州百合四倍体
王丽艳　荆瑞勇
(黑龙江八一农垦大学生命科技学院 ,黑龙江 大庆　163319)
摘 　要 :用兰州百合鳞片气培诱导小鳞茎 ,培养不同时间后用不同浓度的秋水仙碱处理带小鳞茎的鳞片 ,
然后转入无菌培养 ,3 个月后对植株进行倍性鉴定。结果表明 :气培 7d 时用 011 %的秋水仙碱溶液浸泡
处理 40h 诱导效果最好。四倍体植株形态特征是叶片表面略显粗糙 ,有时还略呈扭曲状 ,植株较二倍体
粗壮 ,根系较二倍体肥大。
关键词 :兰州百合 ;秋水仙碱 ;诱导 ;四倍体
TETRAPLOID INDUCTION OF Lilium davidii var. unicolor THROUGH COLCHICINE TREATMENT
WANGLi2yan 　J ING Rui2yong
( Heilongjiang August First Land Reclamation University , Daqing , Heilongjiang 　163319)
Abstract: The bulbs of Lilium davidii var. unicolor were aerobic induced , the small bulbs were treated with different
concentration of colchicine , then were cultured under acenic condition. The ploypliod of Lilium davidii var. unicolor were
selected after three months , incubation , and results showed that the best treatment was with 0. 1 % colchicine solution treated
for 40h and cultured for 7days. The morphological traits of the tetraploids were that the leaves were rough , sometimes
distorted , the stems were stronger and the roots were bigger than that of diploid.
Key words : Lilium davidii var. unicolor ; colchicines ;induction ; tetraploid
收稿日期 :2007212229 　接受日期 :2008204229
作者简介 :王丽艳 (19772) ,女 ,内蒙古赤峰人 ,讲师 ,从事植物资源开发与利用研究。E2mail :laosan1 @1261com
　　兰州百合 ( Lilium davidii var. unicolor (hoog) Cotton)
为川百合的变种 ,又称菜百合 ,鳞茎白色 ,球形或扁球
形 ,鳞片扁平 ,肥厚宽大 ,洁白如玉 ,品质细腻无渣 ,纤
维少 ,含糖量高 ,香棉纯甜 ,无苦味 ,为我国最佳食用百
合品种。
染色体是决定生物个体性状的基因载体 ,染色体
加倍以后的植株与亲本之间会产生形态及化学上的变
化 ,因而多倍体有诸多优良特性 ,最明显的特征是巨大
性 ,生产上利用多倍体可以提高产量和品质、增加抗病
抗逆能力。因此 ,多倍体育种长期以来受到广大育种
家的重视 ,有关多倍体诱导成功的报道有很多[1～4 ] 。
兰州百合多倍体的诱导已有报道[5～7 ] ,本文基于
前人的研究在诱导方法上进行了新的尝试 ,利用鳞片
气培诱导的小鳞茎在无菌培养方式下进行多倍体诱
导 ,以期获得高产、优质的多倍体兰州百合新种质。
1 　材料和方法
111 　试验材料
试验用兰州百合鳞茎取自陕西杨凌农业高新技术
产业园区。
112 　方法
11211 　四倍体的诱导　将鳞茎剥离成鳞片 ,用气培法
诱导出小鳞茎。具体做法是 :把新剥离的鳞片用清水
冲洗 ,摆放在底部铺有湿滤纸或湿沙布的培养皿中 ,使
鳞片凹面朝上 ,放于组培室中培养 (温度为 25 ℃左
右) ,每隔 12h 左右用清水冲洗 1 次 ,以便换气和保持
皿内饱和的空气湿度。在气培诱发小鳞茎的 7、12 和
17d ,分别用 0105 %、011 %和 012 %的秋水仙碱溶液处
理 20、30 和 40h ,采用L9 (33 ) 正交设计 (见表 1) 。每组
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合处理 15 瓣 ,2 次重复 ,即将整个鳞片与诱导形成的
小鳞茎一并放入秋水仙碱溶液中悬浮培养 ,处理到既
定时间后 ,取出用自来水冲洗后继续气培 10d ,此时小
鳞茎已完全长出 ,将其灭菌转入固体培养基 MS +
110mgΠL 62BA + 015mgΠL NAA + 5 %蔗糖中继续生长 ,
待 3 个月得到完整植株后 ,进行染色体倍性鉴定。
11212 　倍性鉴定　从外部形态上初步判断[8 ] ;在细胞
学方面 ,采用改良的去壁低渗火焰干燥法制片[9 ] ,镜检
观察染色体数确定植株倍性。
2 　结果与分析
211 　四倍体的诱导
以百合鳞片为外植体可在体外直接诱导形成小鳞
茎[10 ] (见图 1a) 。鉴于材料的这种特点 ,本试验设计了
用鳞片气培诱导小鳞茎 ,再用秋水仙碱处理诱导四倍
体 ,结果见表 2。
表 1 　秋水仙碱处理小鳞茎的 L9 ( 33 )正交试验设计
Table 1 　Orthogonal test of L9 (33 ) for
colchicines treatment
处理
treatment
A
浓度
concentration ( %)
B
时期
stage (d)
C
时间
time (h)
1 1 (0105) 1(7) 1 (20)
2 1 (0105) 2 (12) 2 (30)
3 1 (0105) 3 (17) 3 (40)
4 2 (011) 1(7) 2 (30)
5 2 (011) 2 (12) 3 (40)
6 2 (011) 3 (17) 1 (20)
7 3 (012) 1(7) 3 (40)
8 3 (012) 2 (12) 1 (20)
9 3 (012) 3 (17) 2 (30)
表 2 　正交试验结果
Table 2 　Results of Orthogonal test for colchicines treatment
处理
treat ment
A
浓度
concentration
( %)
B
培养时间
culture days(d)
C
处理时间
time of
treatment (h)
转接污染率
pollution rate ( %)
嵌合体数
No. of somatic chimeras
纯合四倍体数
No. of homozygous tetroploid
重复 1
repeat1
重复 2
repeat 2
平均值
averange
重复 1
repeat1
重复 2
repeat 2
平均值
averange
重复 1
repeat1
重复 2
repeat 2
平均值
averange
1 1 1 1 12 10 11 0 0 0 0 0 0
2 1 2 2 35 28 32 3 3 3 1 0 1
3 1 3 3 51 51 51 1 1 1 0 0 0
4 2 1 2 12 18 15 5 7 6 11 10 11
5 2 2 3 44 42 43 6 5 6 9 8 9
6 2 3 1 68 60 64 2 1 2 0 0 0
7 3 1 3 21 23 22 1 2 2 3 5 4
8 3 2 1 61 47 54 3 2 3 3 2 3
9 3 3 2 68 78 73 0 0 0 0 0 0
T1 94 ,4 ,1 48 ,8 ,15 129 ,5 ,3
T2 122 ,14 ,20 129 ,12 ,13 120 ,9 ,12
T3 149 ,5 ,7 188 ,3 ,0 116 ,9 ,13
R 55 ,10 ,19 140 ,9 ,15 13 ,4 ,10
注 :T1、T2、T3 分别表示各因素的 3 个水平下响应指标 (转接污染率、嵌合体数、纯合四倍体数)平均值的和 ;R 表示 T1、T2、T3 的极差。
Note :T1 ,T2 and T3 denotes the sum of three response index (The rate of pollution , No. of Somatic Chimeras and No. of Homozygous Tetroploid) under three level of
different factor. R denotes the most difference among T1 ,T2 and T3.
　　从表 2、3、4、5 可以分析出 :对转接污染率最佳组合
为 A1B1C3 ,其中B 因素对转接污染率影响最大 ,A、B 因
素的 3 个水平间差异均达到显著水平 ;对于嵌合体数最
佳组合为 A2B2C2 或 A2B2C3 ,A 因素对嵌合体形成影响
最大 ,A、B、C三个因素的 3 个水平间差异均达到显著水
平 ;对纯合四倍体数的最佳组合为 A2B1C3 ,其中 A 因素
对纯合四倍体形成影响最大 ,A、B、C 三个因素的 3 个水
平间差异均达到显著水平。综合权重考虑 ,首先考虑四
倍体 ,其次为嵌合体 ,再次为转染率 ,最终得到试验最佳
组合为 A2B1C3 ,即秋水仙碱处理浓度为 011 % ,处理气 培 7d 的小鳞茎 ,处理时间为 40h。鳞片的气培时间不同、秋水仙碱浓度不同、浸泡处理时间不同对兰州百合四倍体的诱导效果均有一定的影响。3 个浓度的秋水仙碱溶液浸泡不同时间均对百合四倍体的诱导有效果 ,因此可以看出百合是一种对秋水仙碱很敏感的植物。3 种气培时间中只有气培 7和 12d 时有四倍体产生 ,气培 17d 时没有四倍体产生。其原因可能是气培 7 - 12d 时 ,小鳞茎正处于将要形成时期 ,在这个形成过程中用秋水仙碱来处理 ,抑制了其分裂细胞纺锤丝的形成 ,有丝分裂停滞在中期状态 ,每
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个染色体所复制的 2 个姊妹染色单体虽然彼此分开却
不能拉向两极 ,未形成两个子核 ,染色体数加倍。这期
间是形成小鳞茎较多的时期 ,因而形成了较多的多倍
体。气培 17d 时小鳞茎已基本形成 ,因而基本上无纯
合四倍体产生。鳞片经秋水仙碱处理后 ,在继续培养
过程中 ,有一部分小鳞茎会烂心 ,甚至完全死亡 (图
1b) ,因此 ,在鳞基尚未完全死亡之前要将其消毒后转
入培养基中 ,利用其生长良好的鳞片诱导不定芽或愈
伤组织进而分化成完整的植株 (图 1c) 。气培 17d 已形
成的小鳞茎虽然秋水仙碱溶液对其中心生长点仍起作
用 ,但继续生长过程中其中心部分会腐烂至死 ,因而转
入培养基诱导形成的植株无四倍体产生。
图 1 　兰州百合四倍体诱导
Fig. 1 　Tetraploid induction of Lilium davidii var. unicolor
a :气培诱导小鳞茎 ; b :“烂心现象”; c :四倍体植株 ;d :兰州百合染色体 (左 2X = 24) ,右 4X = 48) ;e :兰州百合组培苗 (左 2X , 右 4X)
a :bulbs induced ;b :heart2rotted phenomenon ;c :plant of tetroploid ;d :chromosome of Lilium davidii var. unicolor ;e :shoots cultured
表 3 　转接污染率的方差分析
Table 3 　The analysis of variance on pollution rate
方差来源
source of
variation
平方和
sum of
square
自由度
degree of
freedom
均方
mean
F
显著水平
significant
level
A 1027100 2 513150 20123 01000
B 6582133 2 3291117 129163 01000
C 60133 2 30117 1119 01348
表 4 　嵌合体数的方差分析
Table 4 　The analysis of variance on No. of
somatic chimeras
方差来源
source of
variation
平方和
sum of
square
自由度
degree of
freedom
均方
mean
F
显著水平
significant
level
A 36100 2 18100 40150 01000
B 24133 2 12117 27138 01000
C 9133 2 4167 10150 01004
212 　多倍体的鉴定
本试验采用细胞染色体计数法 ,此法是鉴定多倍
体最直接准确的方法。先将在自然条件下生长的 50
株百合进行根尖染色体检测 ,采用的是改良去壁低渗
火焰干燥制片法 ,发现染色体数目均为 2 n = 2 x = 24
(见图 1d) ,未发现有其他倍性的细胞。经秋水仙碱溶
液处理后所获得的植株 ,虽存在较高比例的二倍体和
一定比例的嵌合体 ,但同时也获得了较多纯合的四倍
体。经统计四倍体染色体数目为 2 n = 4 x = 48 (见图
1d) 。
表 5 　纯合四倍体数的方差分析
Table 5 　The analysis of variance on No. of
homozygous tetroploid
方差来源
source of
variation
平方和
sum of
square
自由度
degree of
freedom
均方
mean
F
显著水平
significant
level
A 118178 2 59139 133163 01000
B 78111 2 39106 87187 01000
C 38178 2 19139 43163 01000
213 　四倍体与二倍体植株外部形态特征的初步比较
通过扩大繁殖获得了较多的兰州百合四倍体植
株 ,观察二倍体和四倍体的生长状况与形态 ,发现四倍
385　5 期 秋水仙碱诱导兰州百合四倍体
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体叶片表面略显粗糙 ,有时还略呈扭曲状 ,植株较二倍
体粗壮 (图 1e) 。
3 　讨论
本试验中灭菌是最关键的一步 ,从转入培养基的
污染率来看 ,各处理组合均有一定的污染且差异很大 ,
随着气培时间的增长污染率也增大 ,可能是由于气培
过程中伤口部分直接与外界接触 ,菌类随着水分通过
维管组织进入体内而形成了内生菌 ,气培时间越长内
生菌越多 ,因而污染率越大。
此方法进行多倍体的诱导 ,能够在进行无菌培养
前对材料进行初步选择 ,选择那些外观发生一定变异
的即有巨大表现的小鳞茎 ,转入无菌培养基中进行培
养 ,最终得到纯合四倍体的机率就大一些 ,这样有利于
节约育种成本 ,同时可以缩短获得多倍体的时间。
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