全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 032215206
辐射百合鳞片扦插诱生的不定芽
植株变异研究
张克中1 　赵祥云1 　黄善武2 　陆长旬2 　张启翔3
(11 北京农学院园林系 ,北京　102206 ; 2. 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 ,北京　100081 ;
3. 北京林业大学园林学院 ,100083)
摘 　要 :百合辐射后鳞片扦插获得不定芽植株 ,在其生长发育过程中发现 :不定芽植株
的花瓣、雄蕊、雌蕊及叶等器官都有变异。其中雄性器官变异率最高、类型最多 ,包括
无花粉、花粉败育、雄蕊萎缩、雄蕊部分败育等类型。不同基因型的百合产生雄性不
育变异类型有差异。从不定芽植株的突变率考虑 ,pollyana 辐射诱发变异的适合剂量
是 1～2Gy ,王百合 ( Lilium regale Wilson)及 Romano 的合适剂量是 1～3Gy。
关键词 :百合 ;辐射育种 ;不定芽植株变异 ;雄性不育
收稿日期 :2002209209
基金项目 :北京市自然科学基金 (6982008)资助
作者简介 :张克中 (1968～) ,男 ,湖北应城人 ,在读博士生 ,教师 ,从事花卉教学及科研工作。
营养繁殖植物试材经辐射透变处理后产生体细胞突变。突变细胞群与正常细胞群构成嵌
合突变体 ,在生长过程中较小的突变细胞群常常被大量正常细胞群包围吞噬 ,导致突变细胞的
消失 ,降低了突变率和诱变效果。因此 ,人们常采取某些技术使突变细胞分离显现出 ,成为纯
合的同质突变体或稳定的周缘嵌合突变体。目前分离显现体细胞突变的有效方法有不定芽技
术[1 ] 、修剪、嫁接及连续扦插[2 ] 、离体培养分离技术[3 ]等。利用诱变处理植物试材 ,接着诱导处
理材料上产生不定芽 ,由此获得突变体的方法称为不定芽技术。该技术一方面可使芽顶端分
生组织以外的组织器官 (如叶片、鳞片等)产生的体细胞突变得到显现和利用 ,另一方面可使诱
变后的离体材料的单个表皮细胞或少数细胞群诱生不定芽 ,减少正常细胞对突变细胞的‘扼
杀’作用 ,获得高频率的周缘嵌合突变体或同质突变体。很多观赏植物采用这一技术 ,获得了
高频率的同质突变体 ,从而大大缩短了育种年限。如 Broertjes 等[1 ] 辐射处理好望角苣苔叶片
并采用不定芽分离突变体 ,在 3 年内获得了 5 个商品品种。
百合通过鳞片扦插很容易获得不定芽植株 ,因此辐射百合 ,并通过鳞片扦插诱发不定芽植
株 ,很可能获得高频率的同质突变体或周缘突变体。为此我们进行了辐射诱发百合雄性不育
的研究。通过辐射百合种球 ,剥取外部鳞片扦插 ,获得大量不定芽植株 ,旨在通过不定芽技术
分离选育雄性不育突变体。
1 　材料与方法
取王百合 (Lilium regale Wilson) 、亚洲百合 Pollyana 和 Romona 种球 ,于 1998～2000 年期间
512　核 农 学 报　2003 ,17 (3) :215～220Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
进行辐射 ,辐射剂量为 0 (对照) 、1、2、3、4、5Gy。王百合每剂量处理 50 个种球 ,其它 2 种百合每
剂量处理 100 个种球。辐射后每个种球剥取 10 枚外部肥厚鳞片扦插 ,扦插后形成的不定芽植
株种植到露地或温室。苗期对不定芽植株叶型、叶色、株型、株高进行定期观测 ,以期早期从营
养器官上发现变异。不定芽植株分别于 1999 年 (王百合) 、2001 年 (Pollyana) 、2002 年 (Romona)
5～6 月开花。开花期每天上午观察当天新开的花朵 ,注意花瓣、雄蕊、雌蕊等花器官变异 ,记
载变异性状 ,对雄性不育表现型突变体进行花粉活力观察。花粉活力检测采用陈家瑞的方
法[4 ] 。
2 　结果与分析
211 　不同剂量下的不定芽植株生长发育的差异
3 种百合不同剂量处理后鳞片扦插形成的不定芽植株的株高、开花率及开花株平均花朵
数的调查结果见表 1。由表 1 可见 ,同一百合不同处理间 (4 和 5Gy 样品数少或为零除外) 在株
高、开花率、平均花朵数方面没有显著差异。表明在这些发育指标上 ,辐射对不定芽植株的后
续效应不明显。不同百合间上述指标存在一定差异 ,这可能与不同百合间的遗传差异有关。
表 1 　不同剂量辐照对鳞片扦插形成的不定芽植株生长发育的影响
Table 1 　The effects of different irradiation doses on adventitious bud plants initiated from cutting scales
种或品种
species or
cultivar
辐射剂量
irradiation
dose ( Gy)
株高
plant height
(cm)
成苗总株数
No. of plants
开花总株数
No. of flower plants
开花率
blossom
rate ( %)
平均花朵数
average No. of
flower buds
王百合
Lilium regale
亚洲百合
Pollyana
亚洲百合
Romano
0(CK) 143. 3a 284 152 53. 4a 2. 23a
1 136. 8a 227 101 47. 2a 1. 97a
2 138. 7a 204 104 51. 0a 2. 3a
3 141. 8a 103 53 51. 5a 2. 33a
4 130. 7 3 12 0 0 0b
5 — — — — —
0(CK) 46. 6a 1338 778 58. 2a 1. 53a
1 48. 5a 1184 722 60. 9a 1. 57a
2 45. 7a 552 348 63. 0a 1. 67a
3 47. 3a 26 2 7. 7 3 2. 5a
4 30. 3 3 2 0 0 0b
5 — — — — —
2(CK) 37. 9a 1250 483 38. 6a 1. 56a
1 40. 3a 1273 464 36. 4a 1. 68a
2 40. 7a 1031 392 38. 0a 1. 71a
3 43. 8a 103 36 34. 9a 1. 75a
4 34. 3 3 6 0 0 0b
5 — — — — —
　　注 :同品种不同处理间进行方差分析及显著性比较 ,不同品种间不进行上述比较 ; 3 表示样品数太少 ,不参入显著性比
较 ; - 表示没有成苗株 ,无相关统计数据。
Note :Variance analysis and notability comparison were done among different treatments of the same species (or cultivar) , such things
were not done among different species(or cultivars) ; 3 means that the samples were too few to make a notability comparison ; - means there
was no plants alive for statistical analysis.
612 核　农　学　报 17 卷
212 　不同剂量下的不定芽表现型变异差异
不同剂量辐照百合后鳞片生成不定芽植株后代表现型变异情况记录于表 2、表 3 和表 4。
由结果可见 ,辐射后鳞片扦插形成的不定芽植株产生的变异是丰富的。表现在 : (1) 雄性不育
变异率最高 ,变异类型最丰富 :部分雄性不育与完全雄性不育 ,雄蕊完全萎缩与相对短缩 ,花药
白化空无花粉或极少花粉 ,花药褐化且花粉活力低 ,花药斑驳状且花粉活力低 ,雄蕊瓣化 ,雄蕊
数目增多等 ; (2)花瓣变异丰富 :花瓣颜色变深或变浅、数目增多或减少 ,基部斑点增减或无斑
点等 ; (3)雌蕊变异 :雌蕊萎缩或无 ,柱头形状颜色变化 ; (4)营养器官变异 :叶子形态变宽 ,植株
矮化。由此可见 ,通过辐射百合种球诱发变异 ,并通过鳞片扦插形成不定芽来分离变异 ,是一
种较有效的创造分离新变异的方法。不仅可以选育雄性不育变异 ,还可选育其它有益变异。
表 2 　辐照王百合后鳞片扦插生成不定芽植株的变异表现
Table 2 　Variation of adventitious bud plants initiated from cutting scales of irradiated Lilium regale
辐射剂量
irradiation dose ( Gy)
编号
No.
变异
variation
1
2
3
王 1G01 7 雄蕊 ,花药褐化 ,花粉败育率 82139 %
王 1G02 2 雄蕊败育 (花药白化无花粉) ,4 雄蕊正常
王 1G03 花浅黄泛绿 ,花大开张 ,花瓣上部扭卷 ,花粉败育率 65106 %
王 1G04 花瓣正面黄色 ,背面浅绿色 ,雌蕊丝状化
王 2G01 花药褐化 ,不散粉 ,花粉败育率 70187 %
王 2G02 6 雄蕊全部萎缩 ,无花药
王 2G03 花瓣正面白色 ,花心浅黄 ,花瓣背面白色 ,花粉败育率 95159 %
王 2G04 7 花瓣 7 雄蕊
王 2G05 花药褐化 ,不散粉 ,花粉败育率 95134 %
王 2G06 花瓣正面深黄色 ,闪闪发光 ,花瓣背面金黄色
王 2G07 4 雄蕊短缩 ,花药白化无花粉 ;2 雄蕊正常
王 2G08 6 雄蕊全部短缩 ,花药与花丝等长 ,花药白色空无花粉
王 3G01 4 花瓣 4 雄蕊 ,花粉败育率 42132 %
王 3G02 无雌蕊 ,雄蕊正常
王 3G03 花药褐化 ,不散粉 ,花粉败育率 82167 %
王 3G04 花药褐化 ,不散粉 ,花粉败育率 78105 %
王 3G05 3 雄蕊萎缩 ,无花药 ;3 雄蕊正常
表 3 　辐照百合 Romano 后鳞片扦插产生的不定芽植株变异表现
Table 3 　Variation of adventitious bud plants initiated from cutting scales of irradiated lily Romano
辐射剂量
irradiation dose ( Gy)
编号
No.
变异
variation
1
R1G01 2 朵花为 9 个雄蕊 ,1 朵花为 7 个雄蕊 ,柱头异常呈鼻状 ,其它 3 朵花正常
R1G02 2 朵花出现雌蕊萎缩 ,斑点少 ,花药褐化
R1G03 雌蕊萎缩 ,斑点少 ,花药半褐化
R1G04 花药褐化 ,不散粉
R1G05 1 花朵无雌蕊 ,1 花朵柱头鼻状 ,且为 9 雄蕊
R1G06 1 朵花双柱头 ,两枚雄蕊瓣化 ,花瓣基部斑点减少
R1G07 1 朵花已出现 9 雄蕊 ,柱头鼻状
R1G08 7 雄蕊 7 花瓣
R1G09 均为花药褐化 ,花粉败育率 68180 %
R1G10 7 雄蕊 7 花瓣 ,柱头由人字状变十字状
R1G11 3 朵花无雌蕊
712　3 期 辐射百合鳞片扦插诱生的不定芽植株变异研究
续表 3
辐射剂量
irradiation dose ( Gy)
编号
No.
变异
variation
1
2
R1G12 1 雄蕊瓣化 ,花药褐化 ,2 枚雄蕊无花药
R1G13 2 枚雄蕊无花药
R1G14 花药褐化 ,花粉败育率 83123 %
R1G15 无雌蕊 ,花瓣基部几乎无斑点 ,花浅黄
R1G16 2 朵花无雌蕊 ,1 朵花为 9 雄蕊 ,且柱头鼻状
R1G17 花药褐化 ,花粉败育率 74129 %
R1G18 1 雄蕊无 ,无雌蕊
R2G01 2 个雄蕊萎缩 ,无雌蕊
R2G02 1 朵花 1 雄蕊瓣化 ,其它 3 朵正常
R2G03 3 朵花都为花瓣基部斑点的增多
R2G04 2 花出现雌蕊瓣化 ,花药褐色 (败育率 7815 %) ,1 花出现 7 雄蕊 ,1 朵花药
瓣化 ,1 花正常
R2G05 花瓣基部多斑点 ,花粉败育率 63103 %
R2G06 花瓣基部几乎没有斑点 ,花药褐化 ,花粉败育率 81146 %
R2G07 花药褐化 ,花粉败育率 83195 %
R2G08 花药褐化 ,有两个花药干瘪 ,花粉败育率 80106 %
R2G09 花药褐化 ,花粉败育率 79193 %
R2G10 基部花斑增多
R2G11 花药褐化严重 ,花粉败育率 76171 %
R2G12 花药褐化严重 ,花粉败育率 71186 %
R2G13 1 雄蕊无花药
R2G14 无雌蕊
R2G15 1 朵花 7 雄蕊 ,柱头瓣化 ,花瓣基部斑点少
R2G16 花药褐化 ,花粉败育率 81163 %
R2G17 4 花瓣 ,4 雄蕊
R2G18 花药褐化 ,花粉败育率 80193 %
R2G19 无雌蕊 ,5 雄蕊无花药 ,剩下 1 雄蕊花药褐化 ,花粉败育率 79111 %
R2G20 3 雄蕊无花药
R2G21 花药褐化 ,花粉败育率 88137 %
R2G22 花药褐化 ,花粉败育率 87191 %
3
0(CK)
R3G01 3 朵花出现 8 雄蕊 ,1 朵花出现花药基部瓣化 ,1 朵花正常
R3G02 4 朵花全部出现‘基部斑点增多’,其中一个花药基部瓣化
R3G03 1 朵花为 9 雄蕊 ,2 朵花雌蕊瓣化 ,1 朵花子房膨大 ,2 朵花正常
R3G04 6 雄蕊 ,花药黑褐 , 1 雄蕊上有 2 花药 ,花瓣基几无斑点 ,花粉败育率
68194 %
R3G05 2 朵花全表现为花药紫红2黄斑驳状 ,开裂时花药不散药 ,花数值呈褐黄斑
驳状着在花药上 ,花瓣基部仅 1～2 个斑点 ,花粉败育率 68162 %
R3G06 花药褐化严重 ,花粉败育率 74188 %
R3G14 花药褐化 ,花粉败育率 83135 %
R3G15 5雄蕊褐化 , 1 雄蕊花药白化 ,花变为无斑点花瓣 ,宽叶 ,花粉败育率
92153 %
Rck01 10 花瓣 ,12 雄蕊 ,2 雌蕊 ,其中 1 柱头工状
Rck02 8 花瓣 ,8 雄蕊 ,柱头十字状
Rck03 8 花瓣 ,10 雄蕊 ,柱头××状 ,柱头中心空洞 ,似两柱状合生 ,子房膨大 ,似
两子房合生
812 核　农　学　报 17 卷
表 4 　辐照百合 Pollyana 后鳞片扦插产生的不定芽植株变异表现
Table 4 　Variation of adventitious bud plants initiated from cutting scales of irradiated lily Pollyana
辐射剂量
irradiation dose ( Gy)
编号
No.
变异情况
variation
1
2
0(CK)
P1G01 6 雄蕊败育 ,花药与花丝短小 ,近等长 ,花药空白色而无花粉
P1G02 花瓣由黄色变为浅红
P1G03 6 雄蕊败育 ,花药与花丝短小 ,近等长 ,花药空白色而无花粉 ,雌蕊短缩
P1G04 花药比正常花药小 ,不散数粉
P1G05 花色变浅
P1G06 1 雄蕊正常 ,5 雄蕊败育 (花药与花丝短小 ,花粉败育率 9313 %)
P1G07 4 雄蕊花药褐化 ,花药不开裂、不散粉 ,2 雄蕊花药白色 ,无花粉
P1G08 1 雄蕊正常 ,5 雄蕊败育 (花药与花丝短小 ,花药空白)
P1G09 1 雄蕊正常 ,4 雄蕊短缩 ,1 雄蕊短缩且花药空白
P1G10 5 雄蕊正常 ,1 雄蕊败育 (花药与花丝短小 ,花药空白)
P1G11 5 雄蕊正常 ,1 雄蕊败育 (花药与花丝短小 ,花药空白)
P1G12 2 雄蕊败育 (花药与花丝短小 ,花药空白)
P1G13 2 雄蕊正常 ,4 雄蕊败育
P2G01 2 雄蕊败育 (花药与花丝短小 ,花药空白)
P2G04 3 雄蕊正常 ,3 雄蕊败育 (雄蕊萎缩 ,没有花药)
P2G05 3 雄蕊正常 ,3 雄蕊败育 (花药空白) ;花瓣颜色变浅———变为淡黄色
P2G06 花瓣基部斑点增多
P2G09 6 雄蕊败育 ,花色变为浅黄 ,花粉败育率 9318 %
P2G10 6 雄蕊败育 ,花药与花丝短小 ,近等长 , 花药空白色而无花粉
P2G11 6 雄萎缩 ,无花药
P2G12 4 雄蕊正常有花粉 ,2 雄蕊败育无花粉
P3G02 无雌蕊
Pck01 4 雄蕊败育
PC02 5 雄蕊败育
表 5 　不同辐照剂量下不定芽植株变异率比较
Table 5 　The comparison of variation rate of adventitious bud plants with different irradiation doses
种或品种
species or
cultivar
CK 1Gy 2Gy 3Gy
开花株数
flower
plants
变异株数
variation
plants
变异率
variation
rate ( %)
开花株数
flower
plants
变异株数
variation
plants
变异率
variation
rate ( %)
开花株数
flower
plants
变异株数
variation
plants
变异率
variation
rate ( %)
开花株数
flower
plants
变异株数
variation
plants
变异率
variation
rate ( %)
L . regale 152 0 0 101 4 4 104 8 7. 7 53 5 9. 5
pollyana 778 2 0. 26 722 13 1. 8 348 8 2. 3 26 0 0
Romano 483 3 0. 62 464 18 3. 9 392 22 5. 6 36 8 22. 2
结果还可见 ,由于基因型的差异 ,不同百合对辐射反应不同。Pollyana 的变异率较低 ,王百
合及 Romano 变异率较高 ,且较耐高辐射剂量。从不定芽植株产生变异的频率来考虑 ,Pollyana
适宜的剂量为 1～2Gy ,王百合及 Romano 为 1～3Gy。虽然 3Gy 下王百合及 Romano 不定芽植株
变异率高 ,但此剂量下存活的及能开花的不定芽植株少 ,实际的变异株并不多 ,可考虑加大这
两个品种 3Gy 剂量的处理基数 ,以获得较多的变异植株。在产生雄性不育变异方面 ,不同的基
因型也存在显著差异。Romano 产生的雄性不育变异主要表现为花药褐化 ,有花粉但活力低 ,
即花粉败育雄性不育 ;Pollyana 产生的雄性不育变异主要表现为雄蕊萎缩、花药白化无花粉 ,即
无花粉类雄性不育 (极少数花粉活力低下) 。王百合则是上述两种情况兼而有之。
912　3 期 辐射百合鳞片扦插诱生的不定芽植株变异研究
3 　讨 　论
前面的研究[5 ]表明 ,辐射对百合当代种球生长发育的抑制是明显的 ,表现在随辐射剂量增
高 ,株高、展叶数及平均花朵数等显著降低。但本研究发现 ,辐射后鳞片扦插产生不定芽植株
的株高、开花率及平均花朵数在不同剂量之间无明显差异 ,可见辐射对百合生长发育的抑制效
应在不定芽植株上表现不明显。同时 ,辐射百合不定芽植株后代变异中 ,雄性不育变异率最
高 ,变异类型最丰富。在植物发育过程中 ,雄性器官的发育最为敏感 ,主要受遗传物质的控制 ,
但环境异常 (如高温、干旱及不适光照)也易引起雄性不育 ,辐射在不定芽植株中的后续效应也
可能造成雄性不育。所以还需要经过 DNA 鉴定及无性系后代比较 ,才能找出真正的变异。
在对照 (未辐照)的不定芽植株中也发现了表现型变异 ,如在 Pollyana 的 CK中发现了两个
部分雄性不育突变体 ,在 Romano 的 CK中发现了 3 个花瓣数增多的变异。这些变异可能是体
细胞自发突变引起 ,也可能是环境条件异常引起。由于变异的结果 ,雄性不育及花瓣数增多令
人欣喜 ,值得作进一步的 DNA 鉴定及无性系后代比较 ,以不漏掉任何有价值的变异。
参考文献 :
[ 1 ] 　Broertjes C. Mutation breeding in vegetatively propagated floriculture Crops ,Wageningen :Acta Hortic ,1976 ,63 :187～195
[ 2 ] 　黄善武 ,等. 月季辐射突变育种的研究. 北京 :原子能农业利用 ,1985 ,增刊 :176～177
[ 3 ] 　王存喜 ,等. 中华猕猴桃耐盐变异体筛选. 核农学报 ,1990 ,4 (4) :206～212
[ 4 ] 　陈家瑞. 植物胞粉染色技术综述及其应用. 植物学集刊 ,1991 , (5) :269～276
[ 5 ] 　张克中 ,赵祥云 ,黄善武 ,等. 辐射对百合鳞片生成不定芽及 M1 植株生长发育的影响. 北京农学院学报 ,2002 ,17 (4) :19
～25
VARIATIONS OF ADVENTITIOUS BUD PLANTS INITIATED FROM CUTTING
SCALES OF IRRADIATED LILY
ZHANG Ke2zhong1 　ZHAO Xiang2yun1 　HUANG Shang2wu2 　LU Chang2xu2 　ZHANG Qi2xiang3
(1. Department of Landscape and Gardening , Beijing Agriculatural College , Beijing 　102206 ;
2. Institute of Vegetable and Flowers , Chinese Academy of Agriculatural Science , Beijing 　100081 ;
3. College of Landscape and Gardening , Beijing Forestry Univerity , Beijing 　100083)
Abstract : Adventitious bud plants were initiated from cutting scales of irradiated lilies. During
adventitious bud plants growth and development ,variation was observed on their petals , stamens ,
pistils and leaves. Stamens gave birth to the highest mutation rate and the most diverse variation ,
such as no pollen male sterility type , pollen abortion male sterility type , stamen collapse male
sterility type and partial male sterility type , etc. Different male sterility types were found among
the three lilies. Considering mutation rate of adventitious bud plants ,1～2 Gy was suitable dose
for‘Pollyana’and 1～3 Gy was proper to Lilium regale and‘Romano’.
Key words :lily ; irradiation breeding; variation of adventitious bud plants; male sterility
022 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17 (3) :215～220