秋水仙素誘導(dǎo)西瓜多倍體的研究

施先鋒，彭金光，王宏太，李煜華，曾紅霞，張安華，楊皓瓊

（武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖北武漢，430051）

秋水仙素誘導(dǎo)西瓜多倍體的研究

施先鋒，彭金光，王宏太，李煜華，曾紅霞，張安華，楊皓瓊

（武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖北武漢，430051）

研究了不同濃度秋水仙素處理對(duì)3個(gè)西瓜品系幼苗染色體加倍的誘導(dǎo)效應(yīng)，通過形態(tài)觀察、染色體計(jì)數(shù)以及流式細(xì)胞儀等方法進(jìn)行了倍性鑒定。結(jié)果表明，秋水仙素誘導(dǎo)3個(gè)西瓜品系均得到了四倍體，0.3%的秋水仙素處理幼苗的變異率較高，其中以0.3%秋水仙素處理黃小玉母本的變異率最高，達(dá)15.1%。四倍體表現(xiàn)出葉片長、寬、厚均增大，花瓣大小和果皮厚度均較二倍體明顯增加。根尖染色體壓片檢查表明，四倍體染色體數(shù)為2n=4x=44，二倍體對(duì)照為2n=2x=22。流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果表明，誘導(dǎo)不僅產(chǎn)生四倍體，還有嵌合體。

西瓜；秋水仙素；多倍體；誘導(dǎo)；鑒定

無籽西瓜的果實(shí)由于沒有籽，品質(zhì)好，食用方便，高產(chǎn)抗病，耐貯運(yùn)，深受生產(chǎn)者、經(jīng)營者和消費(fèi)者歡迎。目前，全國各地均有栽培，生產(chǎn)上栽培的無籽西瓜是三倍體，它是由四倍體西瓜作母本，二倍體西瓜作父本進(jìn)行雜交而產(chǎn)生的一代雜種[1]。因此，秋水仙素誘導(dǎo)西瓜四倍體成為無籽西瓜育種成功與否的關(guān)鍵。

秋水仙素處理部位可為種子、幼苗莖尖、幼苗生長點(diǎn)等，誘變率一般在0.1%～1.0%[2]。譚素英等[3]通過剝?nèi)ドL點(diǎn)外幼葉后用1%秋水仙素的羊毛脂膏涂抹和0.2%的秋水仙素水溶液浸芽處理，顯著提高了西瓜變異頻率和秋水仙素處理效果。周泉[4]根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，采用0.25%秋水仙素溶液滴苗處理西瓜效果最好，處理期間溫度控制在18～25℃。本試驗(yàn)研究了不同濃度秋水仙素對(duì)3個(gè)西瓜品系的染色體加倍效應(yīng)，并探索西瓜多倍體鑒定的方法，以期為西瓜多倍體育種提供新材料和為生產(chǎn)提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以“黃小玉母本”、“黃小玉父本”和“黑美人自交系”3個(gè)品系為材料，編號(hào)分別為D66、D67及F35，均為武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

①滴苗處理誘導(dǎo)西瓜多倍體 2009年3月18日催芽播種于武漢市維爾福種苗公司育苗大棚內(nèi)。在幼苗子葉展平破心之前，用滴管將濃度為A1（0.1%）、A2（0.2%）、A3（0.3%）、A4（0.4%）秋水仙素及清水（作對(duì)照CK，計(jì)為A0）滴浸幼苗生長點(diǎn)，每次一滴，每天早晚各1次，連續(xù)5 d。每處理40株，3次重復(fù)。處理及緩苗期間，應(yīng)將植株置于散光下，以免日光直接照射，致使秋水仙素分解破壞。4月29日定植于武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所武湖基地單棟塑料大棚內(nèi)，株行距40 cm×120 cm，立架栽培，管理同其他西瓜大棚立體栽培。

②倍性鑒定方法 根據(jù)植物多倍體形態(tài)特征[5]，結(jié)合田間生長情況，以植株生長緩慢、葉色濃綠、葉片較厚、葉片變大變寬、葉質(zhì)地粗糙、花瓣大小及果皮厚度等特征進(jìn)行初步鑒定。采用德國Partec公司的PA流式細(xì)胞儀檢測(cè)倍性，檢測(cè)方法參考張俊娥等[6]的方法。染色體制片方法采用去壁低滲法[7]，在Olympus BH-2型顯微鏡下觀察和照相記錄。

表1 秋水仙素對(duì)3個(gè)西瓜品系滴苗誘導(dǎo)效應(yīng)

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用SAS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各個(gè)處理的形態(tài)變異率經(jīng)反正弦后進(jìn)行方差分析。

圖1 不同倍性西瓜葉片中DNA含量分布曲線

圖2 根尖染色體

2 結(jié)果與分析

2.1 秋水仙素對(duì)西瓜的誘導(dǎo)效應(yīng)

以植株生長緩慢、葉色濃綠、葉片較厚、葉片變大變寬、葉質(zhì)地粗糙等為形態(tài)變異標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)形態(tài)變異率（表1），統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，隨秋水仙素濃度的升高，3個(gè)西瓜品系的死亡率均呈現(xiàn)出不同程度的升高。各個(gè)處理的形態(tài)變異率經(jīng)反正弦后進(jìn)行方差分析結(jié)果表明，當(dāng)秋水仙素濃度為0.3%時(shí)，3個(gè)西瓜品系的形態(tài)變異率顯著高于其他處理，說明0.3%的秋水仙素誘導(dǎo)效果最好；此時(shí)，黃小玉母本的變異率顯著高于黃小玉父本和黑美人自交系，但黃小玉父本和黑美人自交系之間無顯著性差異。

2.2 倍性鑒定

①形態(tài)學(xué)觀察 四倍體植株伸蔓期比二倍體植株生長要緩慢些，但幼苗出現(xiàn)分枝后，快速生長。四倍體的葉片比二倍體的葉片大而且厚，顏色也較深；雄花花瓣大且厚，顏色更為鮮艷，花柄更長和粗。

②流式細(xì)胞儀倍性鑒定 以二倍體植株葉片主峰熒光強(qiáng)度位于50（圖1-A）作對(duì)照，經(jīng)流式細(xì)胞儀鑒定得到四倍體主峰熒光強(qiáng)度位于100（圖1-B）的植株17株，其中黃小玉母本9株，黃小玉父本5株，黑美人自交系3株，另有嵌合體（圖1-C）14株。

③染色體數(shù)目鑒定 對(duì)照植株的根尖染色體數(shù)為2n=2x=22，為二倍體（圖2-a）。和對(duì)照相比，變異株細(xì)胞體積、核仁明顯增大，染色體數(shù)明顯加倍，計(jì)數(shù)變異植株的根尖染色體數(shù)為2n=4x=44，為四倍體（圖2-b）。

3 小結(jié)

本試驗(yàn)在滴苗誘導(dǎo)西瓜四倍體過程中，隨秋水仙素濃度的升高，3個(gè)材料死亡率均逐漸升高。當(dāng)秋水仙素濃度為0.3%時(shí)誘導(dǎo)效果最好。誘導(dǎo)得到的多倍體植株中，四倍體17株，嵌合體14株。在西瓜多倍體誘導(dǎo)過程中，倍性鑒定是重要的過程之一。先根據(jù)多倍體的特征通過田間的觀察初步鑒定是有必要的，這樣可以從一定程度上減小工作量。本試驗(yàn)的結(jié)果表明，常規(guī)染色體壓片法在細(xì)胞學(xué)研究和倍性鑒定中發(fā)揮了巨大作用。通過流式細(xì)胞儀檢測(cè)變異植株，可以快速鑒定出加倍植株。

[1]施先鋒，彭金光，汪李平.用西瓜葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體數(shù)鑒定西瓜染色體倍性[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，35（6）：640-642.

[2]黃平.多倍體形成的途徑[J].生物學(xué)教學(xué)，1998（9）：35.

[3]譚素英，黃秀強(qiáng)，劉濟(jì)偉.提高西瓜四倍體誘導(dǎo)率的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1993，8（4）：12-15.

[4]周泉.全緣葉四倍體QB-3西瓜選育初報(bào)[J].中國西瓜甜瓜，1993（2）：6-8.

[5]王志敏，牛義，宋明，等.多倍體誘導(dǎo)在蔬菜育種上的應(yīng)用[J].生物學(xué)雜志，2004，21（6）：35-38.

[6]張俊娥，劉繼紅，鄧秀新.采用倍性分析儀鑒定柑橘愈傷組織的遺傳變異[J].遺傳學(xué)報(bào)，2003，30（2）：169-174.

[7]馬雙武，劉君璞，王吉明，等.西瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

Study on Colchicines Induced Polyploid Plants and Identification ofCitrullus lanatus

SHI Xianfeng,PENG Jinguang,WANG Hongtai,LI Yuhua,ZENG Hongxia,ZHANG Anhua, YANG Haoqiong
(Wuhan Institute of Agricultural Sciences,Wuhan 430051)

The effects of colchicine concentration on the apicalmeristems of the seedlings in three species ofCitrullus lanatushave been conducted in this study,and the ploidy level was identified by morphological trait,chromosome number and flow cytometry techniques.The results showed that treatedCitrullus lanatuswith 0.3%colchicine lead to a high mutation rate,and the highest mutation rate (up to 15.1%)was achieved in the female parent of Huangxiaoyu by treatment of 0.3%colchicine.All the three tested species ofCitrullus lanatushave obtained a number of tetraploidy plants.The tetraploid plants exibited leaf length width and thichness are increased bigger than those of diploid,petal size and pericarp thickness significantly increased.The choromosome number of mutated plants was 2n=4x=44,while that of the control plants was 2n=2x=22.Flow cytometry results showed that the induced not only tetraploid but chimera.

Citrullus lanatus;Colchicine;Polyploid;Induction;Identification

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.08.005

武漢市晨光計(jì)劃（200950431212）

施先鋒（1981-），男，碩士，主要從事西甜瓜育種及技術(shù)推廣，電話：13871542551。E-mail：shixf124@163.com

2010-03-18