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Comparative studies on different germplasms of Platycodon grandiflorum -their intercross and new types and differentiation of flower and seed color

桔梗不同种质的比较研究——桔梗的杂交及花色、种色的新类型与分离



全 文 :号培养基与 2号 , 5号与 4号相比。这种结果与 GA3
本身无关 ,如在 6号培养基中 ,脱毒苗高而根多。这
说明 BA与 GA3合用有拮抗作用。 Shoyama等也曾
观察到相似的结果 [12 ]。 其作用机制有待进一步
研究。
3. 2 适宜“ 85-5”快速繁殖的培养条件:温度和光照
是影响试管苗生长和发育的两大关键因素 ,同时也
是生产成本的主要构成成分。本研究通过设置不同
的温度和光照 ,发现苗重随光照强度的增加而增加 ,
苗高则有相反的趋势 ,如图 1-Ⅰ ,Ⅱ。高强度光照在
抑制脱毒苗长高的同时 ,却使叶片增大 ,这是苗重随
光强增加的主要原因。 叶片数在不同光照条件下虽
有区别 ,但差异不显著 ,而不同温度处理 ,叶片数差
异显著 ,如图 1-Ⅲ 。
脱毒苗高可使操作方便 ,叶片多则提高繁殖效
率 ,而叶片增大无生产意义。因此 ,在地黄脱毒苗快
速繁殖时 ,可采取温度 28℃ 左右 ,光照以 1 000~
2 000 lx为好。 生产中可根据具体情况适当调节。
另外 ,本研究为了方便观察 ,接种时将叶片去
掉 ,在日常培养中 ,相同条件下 ,具叶片的茎段生长
速度明显快于去叶片者。对于无茎尖苗 ,由于无顶芽
的抑制作用 ,常形成丛生芽 ,接种时插入培养基的长
度对其发育影响较大 ,插入深者 ,接触培养基的芽生
长迅速 ,插入浅者则相反。因此对本实验结果有一定
影响。
3. 3 小地黄形成的启示: 本研究结果表明 ,在培养
基 MS+ BA 0. 5+ N AA 0. 02上 , 23℃ 时 ,不定根
膨大成小地黄状 ,而 28℃ 时膨大不明显。这与我们
在生产中观察到的结果相似 ,即晚秋时节 ,地黄的膨
大速度最快。此外 ,在 MS+ BA 0. 5中 ,不定根多数
不膨大 ,这说明在块根形成的过程中 ,可能有生长素
类物质的参与。
参考文献:
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桔梗不同种质的比较研究
——桔梗的杂交及花色、种色的新类型与分离
魏建和 ,杨世林 ,李先恩 ,徐昭玺 ,程惠珍
(中国医学科学院 中国协和医科大学药用植物研究所 ,北京  100094)
摘 要: 目的 探索桔梗种质遗传基础 ,培育桔梗新品种。方法 不同桔梗种质杂交后观察。结果 桔梗人工授粉
的合适时期为花开放、柱头裂开 ,去雄后 5~ 6 d。发现了桔梗新的花色类型 -粉花型。在紫花 (♀ )×白花 ( )和
白花 (♀ )×粉花 ( ) 两个杂交组合的当代种子 ( F0 )发现新颜色类型种子 -黄绿色、灰绿色种子及杂色种子 (颜
色嵌合 ) ,而且在同一杂交果实内有不同颜色种子。 结论 桔梗花色和种色存在新的变异与分离 ,花色和种色有一
定的相关性。种子颜色分离没有规律性比例关系 ,其分离与遗传不符合种皮由珠被形成的一般规律 ,较复杂。其自
身遗传机制及和花色遗传的相互关系 ,以及不同花色类型之间的遗传关系尚需进一步的研究。
关键词: 桔梗 ;杂交 ;花色 ;种色 ;新类型
·455·中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2002年第 33卷第 5期
收稿日期: 2001-08-24基金项目:科技部基础性工作项目 ( 1999-2004) ;国家中药材生产扶持资金 ( 1997-1999)作者简介:魏建和 ( 1970-) ,男 ,福建建阳人 ,助研 ,在读硕士 ,主要从事药材野变家、种质资源、新品种选育、种子标准化和药材市场的研究 ,目前主持北京市自然科学基金、中药材生产扶持资金项目 3项 ,参加国家自然科学基金重点项目和北京市科技项目等的研究。
中图分类号: R282. 21   文献标识码: A   文章编号: 0253 2670( 2002) 05 0455 04
Comparative studies on different germplasms of Platycodon grandiflorum
— their intercross and new types and differentiation of flower and seed color
WEI Jian-he, YAN G Shi-lin, LI Xian-en, X U Zhao-xi , CHENG Hui-zhen
   ( Institute of M edicinal Plant Development, Chinese Academy o f Medica l Sciences &
Peking Union Medical Co lleg e, Beijing 100094, China)
Abstract: Object  To find out the genetic base of g ermplams of Platycodon grandi forum ( Jacq. ) A.
DC. , and to breed new variety.Methods  Observa tion af ter intercro ssing the di fferent genus o f P. grandi-
f lorum . Results  The time of a rtificial pollina tion w ith higher fecundi ty w as fiv e to six days later emascu-
lated during the bloom and top sty le spli t. A new type of P. grandiforum with pale red flowers wa s found
in the field. Kelly , celadon, and mo t tled seeds, w hich were new types and progenies f rom intercross, w ere
also found in the combina tions ( F0 ): purple flow er (♀ )× whi te ( ) a nd white flow er (♀ )× pale red
f low er ( ) , ev en in the same frui t of cro ssbreeding there were dif ferent colo r seeds. Conclusion  The
seed and f low er colo r of P . grandif lorum had new types and di fferentia tion. There w ere cer tain cor relation
betw een the co lors of flow er and seed, and no regula r propo rtion betw een the number of seeds wi th di ffer-
ent co lors. Fo r the heredity of the co lor of seeds w as no t up to the common regulation that the seed capsule
deriv es f rom ovule surface, and complicated, mo re studies should be done to unclo se the genetic mecha-
nism of the co lors of seed and flower.
Key words: Platycodon grandif lorum ( Jacq. ) A. DC. ; intercross; f low er co lor; seed colo r; new type
  桔梗 Platycodon grandif lorum ( Jacq. ) A.
DC. 为桔梗科多年生草本植物。文献报道桔梗有紫
花、白花和黄花类型 [ 1, 2] ,目前种植的主要是紫花类
型。近年还发现新变种重瓣桔梗 P . grandi f lorum
( Jacq. ) A. DC. cv . Plenus X. S. Wen
[3 ]。整齐一致
的优良品种是实现中药材生产质量管理规范
( GAP)的基础 ,为了考察不同地区桔梗的差异 ,筛
选优良种质 ,培育新品种 ,我们收集了全国各地桔梗
的种质 ,集中种植进行比较和筛选。在田间发现了一
种新的花色变异类型。为了制订正确的选择方法 ,考
察不同花色的控制基因及其相互关系 ,我们开展了
不同花色型桔梗的杂交 ,在 F0发现新的种皮颜色类
型 ,以及同一果实内种色的分离现象。
1 材料与方法
实验材料为从全国各桔梗产地收集的种质 ,于
1998年 4月播种本所中药材原种场内。 1999年 2
年生和 2000年 3年生时对种质进行观察调查 ,并
做不同花色基因型的杂交试验 ,方法是:选择植株中
上部未开放花朵小心去除雄蕊后套袋 ,于合适的时
间授予其它植株花粉 ,授粉后继续套袋 ,果实膨大
(约 15 d)后摘除 ,秋季果实成熟时按单果收获 ,调
查结实情况及种子颜色 ( F0代种子 )
2 结果与分析
2. 1 粉花型桔梗的发现:桔梗种质基本以花冠颜色
为紫色类型的植株为主。但紫花株中 ,有少量植株开
白花 ,该类型已有研究报道 [1 , 2]。在田间我们还发现
了一种花冠颜色为粉色的新类型 ,相对于白花型 ,这
种粉花型桔梗植株很少 ,在近 1亩的种质田中仅有
7株 ,而白花型有 28株。从形态性状看 ,粉花型较紫
花和白花两种基因型出苗时间略晚 ,茎秆较细弱 ,植
株矮小 ,其它性状基本没有区别。 从花色分析 ,粉色
介于紫色和白色之间 ,因此粉花型可能是来源于白
花和紫花两种类型的杂交。
2. 2 桔梗授粉的适宜时期: 桔梗为异花授粉植
物 [1 ] ,我们的试验结果表明白花和紫花桔梗均以异
花授粉为主 ,也能部分自交 (自交率 15% ~ 20% )。
为考察桔梗花朵、柱头发育情况及不同授粉时间对
结实率的影响 ,选择未开放 ,呈绿白色 ,横向最宽处
的直径约 0. 6~ 0. 8 cm的花朵去雄 ,此后每天授粉
直至柱头萎蔫。结果表明桔梗从柱头未开裂、绒毛多
的第 2天至柱头萎蔫的第 7天均可以接受外来花
粉 ,但前期结实率低 ( 6. 7% ~ 33. 3% ) ;去雄后的第
5, 6天柱头 5裂 ,花粉授入裂口内的结实率较高
(分别为 80% 和 60% ) ,为授粉适宜时期。
2. 3  F0代新的种色类型与分离
2. 3. 1 种子颜色的新类型及不同交配组合果实内
种子的分离情况: 文献记载桔梗种子颜色为黑色至
棕色 [1, 4 ]。在进行不同花色基因型植株杂交后收获的
F0种子中 ,我们发现颜色显著不同于黑色或棕色的
黄绿色和灰绿色桔梗种子 (整个种子的颜色只有一
·456· 中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2002年第 33卷第 5期
种 ) ;以及杂色种子 ,即种子的两端为黄绿至灰绿色 ,
中部有或小或大的黑色至棕色斑点或斑块 ,表现为
颜色嵌合现象。
桔梗的一个果实内有种子数枚 (几枚至上百
枚 ) ,同一果实内一般只有一种颜色的种子 (纯黑褐
色或黄、灰绿色 ) ,但在部分杂交的果实内我们还发
现一个果实内有上述各种不同颜色的种子 (杂合果
实 )。具体情况见表 1。
  表 1 桔梗天然、杂交或自交组合
果实内种子颜色及分离情况
处理 授粉时间
结果
实数
种子颜色不同的果实数
纯黑褐色纯黄、灰绿色 杂合 备 注
P 07-27 3 3 0 0 纯黑色
W 07-27 4 4 0 0 纯褐色
P(♀ )×
W( ) 07-29 2 2 0 0 纯黑色
07-31 5 5 0 0 纯黑色
08-02 8 8 0 0 纯黑色
08-04 5 5 0 0 纯黑色
08-18 19 13 0 6 新颜色种子
08-24 1 0 0 0 纯黑色
08-25 5 2 1 2 新颜色种子
08-26 12 4 3 5 新颜色种子
08-27 9 5 0 4 新颜色种子
P(♀ )×
M( ) 08-18 18 9 2 7 新颜色种子
W(♀ )×
M ( ) 08-18 9 纯棕色
P药植所天
然种子 7~ 10月
   500粒种子中黑褐色种子约 480粒 ,黄绿灰绿
   色种子约 20粒
P毫州天
然种子 7~ 10月   全部为黑褐色种子
P山东天
然种子 7~ 10月   全部为黑褐色种子
W天然种子 7~ 10月 全部为棕色种子 种子来自 W(♀ )× P( )
M天然种子 7~ 10月 全部为褐色种子 种子来自 M (♀ )× M( )
  注: P-紫花 , W-白花 , M-粉花 ,♀-母本 , -父本 ,×-杂交 , -自交。
表 1结果表明山东和药植所内试验地自然授
粉的桔梗种子以黑褐色为主 ,有少量黄、灰绿种子 ,
没有杂色种子 ;毫州自然授粉种子均为黑褐色。紫花
自交 ( P )、白花自交 ( W )、白花和粉花杂交 [W
(♀ )× M ( ) ]收获的种子为纯黑色、纯褐色和纯
棕色 ,没有其它颜色 ,果实内也没有分离。 8月 18日
前所做的紫花和白花杂交 [P(♀ )×W( ) ]各个果
实内的种子颜色也为纯黑褐色 (有深浅差异 )。组合
P(♀ )×W( ) ( 8月 18日后 )及组合 W(♀ )× M
( )果实内出现了新颜色种子 ,有的果实内种子颜
色还各不相同。 3种种子颜色情况不同的果实数目
见表 1,没有发现规律性比例。
2. 3. 2 花色与种子颜色: 从表 1数据看 ,种子颜色
和花色有某种一致性 ,在自然授粉条件下花色越深 ,
种子颜色越深: 紫花、粉色花和白花植株的种子颜色
分别为黑色、褐色和棕色。自交和杂交的试验结果基
本也是这种趋势 ,但有些有例外。如白花自交种子颜
色较天然白花株种子颜色深 (由于试验田间紫花植
株占绝大多数 ,自然授粉时白花株接受的为紫花花
粉 ,即杂交组合为白花♀×紫花 ,其种子色应比白
花自交深 )。
2. 3. 3 杂合果实不同颜色种子的比例: 对 24个杂
合果实内不同颜色种子数进行了统计分析 ,结果表
明杂交组合 P(♀ )×W( )对 17个杂合果实共收
获种子 1 502枚 ,黑褐色 ,黄、灰绿色和杂色种子的
比例为 1. 8∶ 1. 5∶ 1,每个果实不同颜色种子的比
例各不相同。杂交组合 P(♀ )×W( ) 7个杂合果
实共收获种子 682枚 , 3种颜色种子比例为 1. 7∶
0. 9∶ 1,不同于组合 P(♀ )×W( ) ,每个果实不同
颜色种子数比例也各不相同。 这些分离没有发现规
律性比例关系。
3 讨论
3. 1 桔梗的花色变异: 包括本文的研究 ,国内已发
现 4种花色基因型桔梗 ,即紫花型、黄花型、白花型
和粉花型。郑毅男等 [5 ]比较了白花型和紫花型桔梗
的化学成分 ,发现二者的总皂苷薄层色谱结果一致。
有的文献将白花桔梗作为紫花桔梗的 1变种 ,命名
为 P . grandi f lorum ( Jacq. ) A. DC. v ar. album
Hort[2 ]。对各种花色类型进行深入比较 ,特别是经济
性状 (如产量、药材性状、有效成分含量、药理作用
等 )的工作尚未开展 ,因此还无法表明黄花型、白花
型和粉花型是否比紫花型更具有生产潜力。 各种基
因型的相互关系也没有研究。 我们的杂交试验表明
紫花型、白花型和粉花型之间不存在生殖障碍 ,至于
粉花型是否来源于白花型和紫花型的杂交及其利用
价值 ,尚需通过 F1、 F2代的研究结果及品系比较试
验确定。
韩国 1992年报道 [ 6]从人工自花授粉的野生紫
花桔梗后代中 ,获得 1种淡红色用于观赏的新品系
P. grandif lorum ( Jacq. ) f. Duplex ,该品系其它性
状和亲代相似。 该新品系和本文发现的粉色型桔梗
似乎一致 ,但来源不同。另外 Cho-JT还研究了日本
1种淡红色漏斗状花冠桔梗。
3. 2 花色和种子颜色的相关:桔梗种子颜色和花色
存在某种对应关系表明 ,种子颜色的遗传和花色遗
传存在连锁关系 ,即控制这两者的基因可能属于同
一组的基因 (但种子颜色的过渡类型多 ,变异丰
富 ) ,或者有较紧密的连锁关系。
·457·中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2002年第 33卷第 5期
3. 3 桔梗种子颜色变异与分离的解释:初步解剖发
现不同颜色的桔梗种子的胚及胚乳均为白色 ,和文
献记载相似 [4 ]。桔梗种子颜色是种皮表现出的颜色。
桔梗的花器在发育过程中 , 5个突起的心皮原基迅
速生长愈合 ,上部合生成 1柱头 ,下部形成 5室的
子房 ,子房内形成胚珠 [7 ]。 胚珠的珠被形成种皮 ,种
皮不是受精的产物 ,应和母本的基因型一致 ,即人工
授粉果实内的种子应该和该株其它天然授粉果实所
结种子的颜色一致 ,即为黑色或棕褐色。那么对于新
颜色的种子及同一果实内存在不同颜色种子该如何
解释呢?
一种解释是:黑色、褐色、黄绿色、灰绿色、杂色
(嵌合 )及各种过渡类型的种皮色均为相同的基因
型控制 ,造成不同颜色差异只是基因表达过程中的
差异造成的 (如受环境条件等的影响 ,或不同心室
内的种子发育情况不同 ) ;但由于灰绿色种子和黑褐
色种子颜色截然不同 ,受同一种基因型控制的可能
性较小。 另一种解释是: 果实直感 ,即这些存在种子
颜色分离的果实其种皮在发育过程中 ,由于花粉的
影响而表现出了一定父本的性状。 由于桔梗为异花
授粉植物 ,同一植株的基因型是杂合的 ,产生了各种
不同基因型的花粉 ,受不同基因型花粉的影响出现
了新颜色的种子及分离现象。 我们将通过更多的杂
交试验及 F1代和 F2代的表现来确定何种原因。
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浓蜜贝母的组织培养条件及不同时期生物碱积累的研究
李玉峰 ,颜 钫 ,唐 琳 ,徐 莺 ,陈 放
(四川大学生命科学学院 ,四川 成都  610064)
摘 要: 目的 对浓蜜贝母 Fritillaria mellea 原种鳞茎进行组织培养 ,比较浓蜜贝母愈伤组织生长过程中不同时
期的总生物碱含量。方法 采用不同激素、温度、光照等方法 ,探索浓蜜贝母愈伤组织的最佳诱导率条件 ,并对其总
生物碱含量进行测定。结果 浓蜜贝母的最佳诱导条件为激素及浓度: NAA 1 mg / L+ 6BA 6 mg /L;温度 ( 22± 1)
℃ ;散射光照 ;愈伤组织形成后 20 d左右时的总生物碱含量最高。 结论 浓蜜贝母愈伤组织的总生物碱含量高于
原种鳞茎。
关键词: 浓蜜贝母 ;组织培养 ;愈伤 ;诱导 ;生物碱
中图分类号: R282. 13   文献标识码: A   文章编号: 0253 2670( 2002) 05 0458 02
Studies on conditions of tissue culture and accumulation of alkaloids at
different period inFritillaria mellea
LI Yu-feng , YAN Fang , TANG Lin, XU Ying, CHEN Fang
   ( Co llege o f Life Sciences, Sichuan Univ er sity , Ch engdu Sichuan 610064, China )
Abstract: Object  To compare the contents of alkaloids of callus at dif ferent period wi th tissue cul-
ture of f resh bulbs o f Frit illaria mellea S. Y. Tang et S. C. Yueh.Methods  To study the best condition
o f induction f requency o f callus about some phy toho rmones, temperature and ligh t, and then to determine
the contents o f a lkaloids o f callus in F. mellea. Results  The best condi tion o f induction f requency of ca l-
lus above w as N AA 1 mg /L+ 6BA 3 mg /L; tempera ture at ( 22± 1) ℃ and sca ttered ligh t; the contents
o f alkaloids w ere kept highest in about 20th day o fter the callus appea red. Conclusion  The contents of a l-
kaloids o f callus are kept higher lev el than f resh bulbs of F. mellea.
Key words: Frit illaria mellea S. Y. Tang et S. C. Yueh; ti ssue culture; callus; induction; alkaloid
·458· 中草药  Chinese T raditional and Herbal Drug s  2002年第 33卷第 5期
收稿日期: 2001-08-28作者简介:李玉峰 ,男 , 36岁 ,四川大学生命科学学院植物学九九届博士生 ,高级工程师。