全 文 ：园 艺 学 报 2002, 29 ( 5) : 473~ 476
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期: 2002- 03- 15; 修回日期: 2002- 06- 19
愈伤组织辐射诱变选育玉兰新品系
姜长阳 宁淑香 杨文新 肖荣俊
(辽宁师范大学生命科学学院, 大连 116029)
摘 要: 玉兰茎尖生长点在MS+ 环烷酸钠 0. 1 mg/ L+ 6BA 1. 5 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/ L+ 蔗糖 45 g/ L 培养
基上诱导的愈伤组织, 进行 2. 475 10- 10C/ kg 射线辐射处理后, 接种在MS+ ZT 2 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/ L 培
养基上, 分化出具有多种变异性状的不定苗。对具有优良性状的不定苗进行生根培养并移栽, 从中选出一
株一部分生长旺盛、另一部分与母株基本一样的嵌合体植株。对嵌合体具有优良性状的突变部分进行无性
繁殖, 选育出具有一年两次开花、生长速度快而旺盛、抗逆性强等多种优良性状的玉兰新品系。
关键词: 玉兰; 愈伤组织; 辐射诱变; 选育; 新品系
中图分类号: S 68 文献标识码: A 文章编号: 0513353X ( 2002) 05047304
玉兰 ( Magnolia denudata) 是深受人们欢迎的早春木本花卉, 在大连地区 4月下旬开花 1!。虽然
玉兰可以采用扦插、压条和嫁接的方法进行繁殖 2!, 但在北方繁殖的玉兰苗存在着成活率低、耐寒性
差、生长速度慢、长势弱等问题。从 1985年开始, 我们对玉兰进行了组织培养的研究, 并对愈伤组
织进行了 射线辐射处理, 对经过辐射处理的愈伤组织分化的不定芽进行筛选, 从而选育出具有多种
优良性状的玉兰新品系。
1 材料与方法
玉兰的外植体 1985年采自辽宁师范大学生物园。4月中下旬将具有萌动芽的一年生枝条采回,
剪成具有一个芽的茎段, 剥掉芽外的两个苞片, 装到 500 mL 的磨口广口瓶中用清水浸泡 2 h, 再用流
水冲洗 40 min, 用 70%的乙醇灭菌 1 min, 再用 0. 1%的 HgCl2 溶液灭菌 30 min, 用无菌水冲洗 5次。
在无菌条件下剥离出 0. 1~ 0. 2 cm 的生长点进行培养。基本培养基为 MS, 加 0. 1 mg/ L 环烷酸钠、蔗
糖15~ 45 g/L, 再附加不同浓度的 ZT、6BA、2, 4D、NAA、IAA、IBA, pH 5. 8~ 6. 0, 胨力强度
160 g/ cm
2 3!。培养温度 18~ 25 ∀ , 每日光照 ( 2 000~ 2 500 lx) 12 h。生根培养基为 1/ 2 MS。
把由生长点诱导的具有分化能力的愈伤组织, 用不同剂量的射线进行辐射处理, 将未致死的愈
伤组织接种到分化培养基上, 能分化出具有多种变异性状的不定芽。对外观上具有优良性状的不定芽
进行繁殖后, 经生根培养后移栽于田间。对田间的变异植株进行繁殖筛选, 选育出新品系。
2 结果与分析
2. 1 不同浓度的生长素对愈伤组织诱导的影响
以MS为基本培养基, 加环烷酸钠 0. 1 mg/ L、6BA 1. 5 mg/ L、蔗糖 45 g/ L, 再分别加入 2, 4D、
NAA、IAA、IBA不同浓度的生长素, 接入茎尖生长点。由表 1可见, 2, 4D诱导茎尖生长点形成的愈
伤组织所需时间短, 生长速度快, 且 2, 4D 2 mg/L 效果好于1 mg/L , 愈伤组织略带绿色, 呈颗粒状,
排列比较紧密。由NAA诱导的愈伤组织生长较快, 表面为灰绿色凸凹不平的颗粒状, 且较紧密。由
附加 2, 4D和NAA的MS培养基诱导的愈伤组织具有分化的可能。
2. 2 不同种类的细胞分裂素对愈伤组织分化的影响
把由 2, 4D和NAA诱导的愈伤组织分别接种于 6BA和 ZT 的MS培养基上, 进行分化培养。由表
2可见, 6BA与 2, 4D、NAA配合使用均不能诱导分化, 而在MS+ ZT 2 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/ L 培养基
上的分化率为 43%。这说明后者是较理想的分化培养基。
表 1 生长素对愈伤组织诱导速度及长势的影响
Table 1 Effect of growth substance on inducing
speed and growth of callus
生 长 素
Growth substance (mg/ L)
2, 4D NAA IAA IBA
外植体数
No. of
explants
初始形成愈
伤组织天数
Day of forming
primary callus
( d)
愈伤组织
生长速度
The growth
rate of
callus
2 0 0 0 100 8 快 Fastest
0 2 0 0 100 11 较快 Faster
0 0 2 0 100 > 90
0 0 0 2 100 25 慢 Slow
1 0 0 0 100 9 较快 Faster
0 1 0 0 100 12 较快 Faster
0 0 1 0 100 > 90
0 0 0 1 100 26 慢 Slow
注: 基本培养基为MS+ 环烷酸钠 0. 1 mg/L+ 6BA 1. 5 mg/ L
+ 蔗糖 45 g/L。Note: Medium is MS+ Sodium naphthenate 0. 1 mg/ L
+ 6BA 1. 5 mg/ L+ Sugar 45 g/L.
2. 3 不同剂量辐射对颗粒胚性愈伤组织的效应
用不同剂量的 射线对在 MS 加 6BA
1. 5 mg/ L、2, 4D 1 mg/ L培养基上诱导的颗粒性
愈伤组织进行处理, 处理后继续培养, 未致死的
愈伤组织会出现不同的效应。由表 3可见, 经过
1. 237 10- 10C/ kg 处理的愈伤组织长势好于对
照; 经过 2. 475 10- 10C/ kg 处理的愈伤组织致
死率为 23. 75% , 未致死的长势较好; 辐射剂量
为 4. 950 10- 10C/ kg 时, 大部分愈伤组织致死,
未致死的愈伤组织长势一般; 辐射剂量达到
表 2 6BA和 ZT对愈伤组织分化的影响
Table 2 Effect of 6BA and ZT concentration
on tissue differentiation
6BA
(mg
/L)
ZT
( mg
/ L)
诱导愈伤组织
生长素
The growth substance
of inducing callus
( mg/L)
2, 4D NAA
外植
体颗
粒数
No. of
explants
分化芽数
Differentiation
bud
分化率
Bud
dif ferentiat ion
rate
( % )
2 0 2 0 200 0 0
2 0 1 0 200 0 0
2 0 0 2 200 0 0
2 0 0 1 200 0 0
0 2 2 0 200 12 6
0 2 1 0 200 86 43
0 2 0 2 200 0 0
0 2 0 1 200 0 0
表 3 不同辐射剂量处理愈伤组织对致死率及长势的影响
Table 3 Effect of different radiation dose to callus
on lethal rate and growth potential
辐射剂量
Radiat ion
dose ( C/ kg)
辐射愈伤组织
颗粒数
No. of radiated
part iculate callus
致死数
Lethal
number
致死率
Lethal
rate
( % )
生长势
Growth
potential
0 (对照 Control) 400 4 1 较好 Better
1. 237 10- 10 400 3 0. 75 好Best
2. 475 10- 10 400 95 23. 75 较好 Better
4. 950 10- 10 400 285 66. 25 一般 Normal
7. 425 10- 10 400 382 98 一般 Normal
9. 900 10- 10 400 400 100
1. 237 10- 10 400 400 100
9. 900 10- 10C/ kg和 10 237 10- 9C/ kg 时, 全部致死。
2. 4 辐射剂量对愈伤组织分化率及变异率的影响
把经过辐射处理的愈伤组织转移到MS+ ZT 2 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/L 的培养基上进行分化培养。由
表4可见, 经过 2. 475 10- 10C/ kg 和 4. 950 10- 10C/ kg 处理的愈伤组织, 分化率分别为 16. 36%和
10. 6% , 低于对照, 但是其变异率却大幅度增加。4. 950 10- 10C/ kg处理的分化苗都属于不同的变异
型, 诱变率为 100%。2. 475 10- 10C/ kg 处理分化苗, 诱变率为 45. 3%。诱变苗中出现多种变异型,
在叶片大小、形状、厚度、数量, 叶柄长短, 茎的粗细, 生长速度等多种外观性状上, 都与对照有别。
表 4 不同辐射剂量处理后愈伤组织的分化率及变异率
Table 4 Rate of differentiation and variation of callus radiated with different radiation dose
辐 射 剂量
Radiation dose
( C/ kg)
愈 伤组 织颗 粒 数
No. of different iat ion
cultivat ing particulate callus
分化不定苗数
Differentiation
adventit ious seedl ing
分 化率
Different iat ion rate
( % )
变异 苗数
No. of diff erentiation
seedl ing
变 异率
Variation rate
( % )
0 (对照 Cont rol ) 400 197 49. 25 3 0. 75
1. 237 10- 10 400 207 51. 75 8 3. 90
2. 475 10- 10 2 800 458 16. 35 207 45. 30
4. 950 10- 10 400 42 10. 60 42 100
474 园 艺 学 报 29 卷
2. 5 变异苗的观察及新品系形成
在上述研究的基础上, 我们用 2. 475 10- 10C/ kg的辐射剂量对 12批、约 8万个颗粒状愈伤组织
进行了处理, 共获得 1 107棵具有变异性状的诱变苗, 包括 17种变异类型。在诱变苗繁殖培养中绝
大部分逐渐死亡。对成活的诱变苗, 经过外部鉴定, 筛选出长势较旺的 5株, 转入 1/ 2 MS+ IBA
0. 6 mg/ L+ IAA 1. 5 mg/ L+ 维生素 B11. 5 mg/ L+ 活性炭 4 g/ L+ 蔗糖15 g/L 的培养基上进行生根扩繁,
然后同对照苗一起移栽到温室的花盆中。对照苗移栽了 23株, 成活了 12株, 成活率为 52%。变异苗
移栽了 62株, 成活了 7株, 成活率为 8. 8%。把这些苗定植于田间, 次年发现变异型中有一株嵌合
体, 它的一部分 (约占 1/ 2) 长得壮而旺盛, 另一部分也好于对照 (见插页 2图版, A)。于第 4年我
们采用空中压条方法对对照和嵌合体具有优良性状的突变部分分别进行无性繁殖, 获得对照苗 5株,
嵌合体突变苗 4株, 并定植于田间。1993~ 2000年对田间苗进行了观察, 5株对照苗的各种遗传性状
与母株基本一致, 4株嵌合体突变苗的各种遗传性状也表现一致。由于嵌合体的突变部分空中压条苗
具有多种优良性状, 我们将其称为新品系。由表 5可见, 嵌合体未突变部分的花期比对照延长了 2 d,
突变部分延长了 4 d, 新品系延长了 7 d; 叶面积表现为对照最小, 嵌合体未突变部分次之, 嵌合体
突变部分与新品系基本一致; 叶片叶绿素的含量与对照相比, 嵌合体未突变部分、突变部分、新品系
依次明显增加; 单叶平均质量对照最小, 嵌合体未突变部分居中, 突变部分和新品系较重。此外, 嵌
合体突变部分落叶时间比对照延迟 8~ 11 d, 比未突变部分延迟 7~ 10 d, 落叶时嵌合体植株出现了突
变一侧仍为绿叶, 未突变一侧叶子完全变黄的现象 (见插页2图版, B)。新品系的落叶时间比对照延
迟15~ 17 d。嵌合体还具有较强的耐寒性, 2000年 11月 20日, 大连地区一场少有的早雪几乎使所有
落叶树木的绿叶受冻而落, 但是新品系树上约 1/ 3的绿叶仍然保留了 7~ 8 d。对照树平均每年开 13
朵花, 嵌合体突变部分开 48朵, 新品系开 187朵, 1998年春季竟开出了 256朵。嵌合体突变部分和
新品系每年要二次开花 (见插页 2图版, C) , 开花时间为 6月下旬至 8月下旬。嵌合体突变部分平均
每年开出 14朵二次花, 新品系虽然树龄小, 但近 5年中平均每年开出48朵二次花。嵌合体的生长速
度很快, 尽管新品系植株是由生长 4年的嵌合体突变部分空中压条形成的, 但是到 2000年, 8年生的
新品系比嵌合体高 134 cm, 树冠直径大 154 cm。总体观察, 不论是新品系, 还是嵌合体的突变部分,
都具有生长速度快, 长势旺, 枝条粗壮, 抗逆性强等特点。新品系优于嵌合体的突变部分。
表 5 不同类型的性状统计表
Table 5 Statistics on character of different types
类 型
Type
花 期
Blooming
( d)
二次 开花 朵数
The flower number at
the second blooming time
平均叶面积
Average leaf area
( cm2)
叶绿 素含 量
Chlorophyll content
(mg/ g FM)
单 叶质 量
Single leaf mass
( g)
对照 Control 7 0 32. 6 0. 46 0. 73
嵌合体未突变部分 9 0 41. 2 0. 81 0. 94
Nonmutagenic part of the chimera
嵌合体突变部分 11 14 68. 4 1. 46 3. 15
Mutagenic part of the chimera
新品系 The new breed 14 48 66. 3 2. 42 3. 03
3 讨论
通过辐射作用诱导愈伤组织突变, 从中选育出变异植株, 国内多有报道 4, 5!, 但把这种方法应用
于木本观赏植物, 并培育出具有优良性状的新品系尚未见报道。
诱导玉兰愈伤组织分化的最佳培养基是 MS+ ZT 2 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/ L, 只有在含有 2, 4D的培
养基上, 才能诱导愈伤组织分化出不定芽, 这与安利佳等 6!的结论一致。用小剂量的 射线处理愈伤
组织, 不仅对分化率、致死率没有影响, 相反, 其长势却好于对照, 这与王洪庆 5!的观察一致。这是
由于小剂量 射线的作用能加快代谢速度, 激发生命活力引起的。而用 2. 475 10- 10C/ kg 处理愈伤
4755 期 姜长阳等: 愈伤组织辐射诱变选育玉兰新品系
组织, 能分化出多种变异型, 说明以此剂量对玉兰的愈伤组织进行辐射诱变为宜。用 4. 950 10- 10
C/ kg处理的愈伤组织, 获得的分化苗虽然完全是变异苗, 但却在继代培养中生长缓慢并相继死亡, 说
明这一剂量不适宜玉兰愈伤组织辐射诱变。
嵌合体突变部分出现了多种优良性状, 使玉兰由先花后叶的木本花卉 7, 8!变成了先花后叶和先叶
后花的二次开花的花卉, 并能将这些性状稳定地遗传给无性繁殖的后代 # # # 新品系。这一方面说明,
这些因突变引起的优良性状, 确实是由于辐射作用导致遗传物质的改变而引起的。另一方面还说明,
因辐射而发生突变的遗传物质之间, 又在玉兰的体内建立起了新的、稳定的遗传平衡体系。这种新的
遗传平衡体系, 对植株的生长发育和代谢是有益的, 从而形成了多种有利性状。
试验观察表明, 新品系的变异性状优于嵌合体的突变部分, 嵌合体突变部分优于未突变部分, 嵌
合体的未突变部分优于母株。这说明在嵌合体中未突变部分和突变部分的细胞、组织和器官, 在生长
发育中是相互作用和相互影响的, 才使嵌合体突变部分的优良性状未得到充分表达, 嵌合体未突变部
分得到了超常表达。
具有多种优良性状玉兰新品系的选育成功还说明, 对具有分化能力的愈伤组织进行辐射诱变, 具
有操作方法简单、可对大量材料进行处理、变异率高、易选育出新品系等特点。这种把现代生物技术
与辐射技术相结合, 选育优良新品系的方法, 在木本观赏植物中也是可行的。但是, 射线引起玉兰
DNA发生突变的机理, 尚待进一步研究。
参考文献:
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7 中国科学院植物研究所. 中国高等植物图鉴 (第一分册) . 北京: 科学出版社, 1972. 786
8 辞海编辑委员会. 辞海. 上海: 上海辞书出版社, 1999. 4600
Selective Breeding of a New Breed of Magnolia denudata from Radiation
induced Mutation of Callus
Jiang Changyang, Ning Shuxiang, Yang Wenxin, and Xiao Rongjun
( College of Life Science, Liaoning Normal University , Dalian 116029, China)
Abstract: 2. 475 10- 10C/ kg ray was used to radiate the callus of Magnolia denudata induced from the
growingpoint in the medium MS+ Sodium naphenate 0. 1 mg/ L+ 6BA 1. 5 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/ L+ sugar 45 g/
L. In the medium MS+ ZT 2 mg/ L+ 2, 4D 1 mg/ L, adventit ious seedlings with variation properties can be
differentiated from some treated t issues. Those good seedlings were transplanted into soil and among them a
chimaera with one part growing well and the other part basically same as the original parent was selected. A sexual
reproduction was carried out on the mutation part with good variat ion characters. As a result, new breed bearing
qualities such as growing fast and luxuriantly having strong resistance, blooming twice a year etc. was obtained.
Key words: Magnolia denudata; Callus; Radiationinduced mutation; Selective breeding; New breed
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