野生南荻與芒雜種多倍體誘導(dǎo)研究

黃麗芳,殷緒明,楊宇晨,李偉麗,易自力*

(1 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 410125;2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410128)

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野生南荻與芒雜種多倍體誘導(dǎo)研究

黃麗芳1,殷緒明1,楊宇晨2,李偉麗1,易自力2*

(1 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 410125;2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410128)

摘要:用不同濃度秋水仙素處理野生南荻×芒(Miscanthuslutarioriparia×Miscanthussinensis)遠(yuǎn)緣雜交后代以誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體,并對(duì)變異株進(jìn)行形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)鑒定,以期獲得穩(wěn)定的四倍體植株并分析其生理特性。結(jié)果表明:(1)采用秋水仙素加入培養(yǎng)基處理法和秋水仙素溶液浸泡處理法都可獲得一定頻率的多倍體植株;胚性愈傷組織以0.2%秋水仙素浸泡處理48 h的誘變效果較好,四倍體誘導(dǎo)率達(dá)8.7%;芽在0.05%秋水仙素培養(yǎng)基中處理15 d較好,四倍體誘導(dǎo)率達(dá)10.6%;生根苗在0.1%秋水仙素培養(yǎng)基中處理10 d較好,四倍體誘導(dǎo)率達(dá)11.1%。(2)經(jīng)體細(xì)胞染色體計(jì)數(shù),加倍植株染色體數(shù)為2n=4x=76,對(duì)照植株的染色體數(shù)目為2n=2x=38。(3)生長(zhǎng)2年的多倍體植株形態(tài)、葉片大小、莖粗、莖壁厚、節(jié)間等性狀表現(xiàn)出巨大性和超親優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞:芒屬植物;雜交后代;染色體加倍;秋水仙堿;異源四倍體

芒屬(Miscanthus)植物俗稱芒草,是一種新型的纖維素類能源植物。芒屬植物具有高光效、低呼吸、CO2補(bǔ)償點(diǎn)低、生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、生物產(chǎn)量高等特點(diǎn),除了作為能源植物開(kāi)發(fā)外,還可用于造紙和作為水土保持、生態(tài)修復(fù)植物應(yīng)用[1-7]。在芒屬植物中,芒(Miscanthussinensis)、五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、荻(Miscanthussacchariflora)、南荻(Miscanthuslutarioriparia)等4個(gè)種的利用價(jià)值最大,但各有優(yōu)點(diǎn)。為了選育出高生物產(chǎn)量、強(qiáng)適應(yīng)能力和優(yōu)良能源利用品質(zhì)的芒屬能源植物新品種,以滿足生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的實(shí)際需要,還必需開(kāi)展芒屬植物的遺傳改良。

通過(guò)染色體加倍技術(shù),人工創(chuàng)造多倍體,是獲得高生物質(zhì)產(chǎn)量芒屬植物新品種的有效途徑之一。何立珍等[8]采用組培誘變方法,獲得了第一個(gè)南荻同源四倍體新資源“芙蓉南荻”,發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)量大幅度提高,纖維質(zhì)量更好。該品種通過(guò)常規(guī)的造紙?jiān)囼?yàn)證明,堿耗低,易成漿,制漿得率高,是一種優(yōu)良的造紙纖維原料[9]。張闖等[10]通過(guò)秋水仙素誘導(dǎo)獲得的另一南獲同源四倍體,具有較強(qiáng)光合特性,其株高、莖粗以及干物質(zhì)量均高于普通二倍體。但誘導(dǎo)產(chǎn)生的全部是同源四倍體,即品種自身加倍。從遺傳進(jìn)化的角度看,它們的親緣關(guān)系太近。所以南荻同源四倍體的最大缺點(diǎn)就是株型散生。

芒屬植物具有自交不親和特征,且種間可以進(jìn)行雜交,現(xiàn)在多采用遠(yuǎn)緣雜交育種手段,將優(yōu)良基因轉(zhuǎn)入到栽培種中創(chuàng)造新種質(zhì)。目前,歐洲國(guó)家正在推廣的一種主要能源植物——奇崗(M.giganteus)就是一種芒與荻種間自然雜交而產(chǎn)生的異源三倍體[11-12]?！骐s芒2號(hào)’是湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)芒屬植物研究所以野生南荻(M.lutarioriparius)為母本和芒(M.sinensis)為父本,通過(guò)人工遠(yuǎn)緣雜交培育出的種間雜交新品種,其葉片、株高、株型和腋芽的形態(tài)學(xué)性狀均介于雙親之間,具高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)和耐逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但其莖稈細(xì)弱,生長(zhǎng)期遇大暴風(fēng)雨易發(fā)生倒伏。

解決遠(yuǎn)緣雜交和多倍體問(wèn)題的策略是異源多倍體化[13]。實(shí)踐證明,已成功獲得油菜(Brassica)[14]、擬南芥(Arabidopsis)[15]和棉花(Gossypium)[16]的異源多倍體,多表現(xiàn)出超親優(yōu)勢(shì)和器官巨大性。因此,本研究特以野生南荻×芒(M.lutarioriparia×M.sinensis)遠(yuǎn)緣雜交新品種‘湘雜芒2號(hào)’為材料,利用秋水仙素誘導(dǎo)其染色體加倍,旨在獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的異源多倍體新品系。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

外植體材料來(lái)自于芒屬植物雜交種‘湘雜芒2號(hào)’,是湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)培育出的南荻(M.lutarioriparius)與芒(M.sinensis)遠(yuǎn)緣人工雜交種,經(jīng)體細(xì)胞染色體鑒定為二倍體,數(shù)目為2n=2x=38。選擇‘湘雜芒2號(hào)’繼代的胚性愈傷組織、離體芽尖和生根苗為誘導(dǎo)多倍體的外植體。生物學(xué)性狀分析材料為雜種二倍體與四倍體試管苗移植田間的植株。

1.2組織培養(yǎng)及秋水仙堿處理的方法

用含5.0 mg/L 2,4-D和1.0 mg/L 6-BA培養(yǎng)基進(jìn)行幼穗愈傷組織誘導(dǎo)和培養(yǎng);用含2.0 mg/L 6-BA和0.2 mg/L IAA培養(yǎng)基進(jìn)行分化和增殖;用含0.5 mg/L NAA和1.0 mg/L PP333(多效唑)培養(yǎng)基進(jìn)行生根培養(yǎng)(基本培養(yǎng)基均為MS)。選用秋水仙素作為誘導(dǎo)劑,胚性愈傷組織在形成綠點(diǎn)的第3、第5和第7天用秋水仙堿浸泡處理,浸沒(méi)在0.1%、0.2%、0.3%秋水仙堿溶液中處理48和72 h;選擇1～2 cm高的芽和生根苗接種在添加0.05%、0.1%秋水仙堿的MS培養(yǎng)基上共培養(yǎng)5、10、15 d,同時(shí)將同濃度秋水仙堿溶液點(diǎn)滴2片子葉中間的生長(zhǎng)點(diǎn),共培養(yǎng)結(jié)束后轉(zhuǎn)接至上述分化和增殖培養(yǎng)基中。為了提高秋水仙堿的滲透率,在被測(cè)試的應(yīng)用溶液中均加入1.5%的二甲亞砜(DMSO)。每種方法重復(fù)3次,并且每次不少于30個(gè)處理。120 d后,將誘變成活的試管苗轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基中培養(yǎng);從中選擇變異明顯的植株進(jìn)行DNA的相對(duì)含量鑒定;對(duì)DNA相對(duì)含量已加倍的再生苗,進(jìn)行根尖染色體制片,根據(jù)染色體數(shù)判斷其倍性,并統(tǒng)計(jì)誘導(dǎo)率(誘導(dǎo)率=四倍體植株數(shù)/成活植株數(shù)×100%)。對(duì)染色體鑒定為多倍體的部分植株進(jìn)行擴(kuò)大繁殖,另一部分移栽至大田生長(zhǎng)。

1.3多倍體鑒定方法

(1)形態(tài)學(xué)觀測(cè)經(jīng)植株大小、葉片顏色、葉形等外部形態(tài)觀察比較后,完成初步篩選。

(2)流式細(xì)胞儀檢測(cè)參考周玥玥等[17]的方法,初步確定染色體倍性。

(3)細(xì)胞遺傳學(xué)鑒定經(jīng)細(xì)胞流式儀檢測(cè)的DNA相對(duì)含量已加倍的再生苗,在幼苗根長(zhǎng)至1～2 cm時(shí),切取4～6 mm根尖,用文獻(xiàn)[18]建立的芒屬植物染色體核型分析方法,對(duì)根尖進(jìn)行染色體制片,在顯微鏡下觀察染色體數(shù)目并確定植株倍性。

1.4四倍體與二倍體主要性狀觀察

以雜種后代二倍體和四倍體為材料,移栽大田生長(zhǎng)2年,隨機(jī)抽取10株,用同一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量植株的各形態(tài)指標(biāo),進(jìn)行對(duì)比分析。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)如下:

(1)株高:直尺測(cè)量開(kāi)花植株莖的基部到植株莖的最高點(diǎn)的垂直距離,取平均值;(2)莖粗:游標(biāo)卡尺測(cè)量植株中部附近最粗的莖的直徑,同一株各測(cè)5個(gè)值計(jì)算取平均值。(3)莖壁厚:剪開(kāi)植株中部附近最粗的莖的節(jié)間,用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖壁厚度,在同一橫截面取3個(gè)值計(jì)算取平均值。(4)葉長(zhǎng)、葉寬和葉厚:直尺測(cè)量葉片與葉鞘結(jié)合處到葉片尖端的距離為葉長(zhǎng);游標(biāo)卡尺測(cè)量葉片最寬處葉緣間的距離為葉寬;游標(biāo)卡尺測(cè)量每片葉中部靠近葉脈處的厚度為葉厚;同一株各測(cè)10個(gè)值計(jì)算取平均值。(5)節(jié)間:直尺測(cè)量植株中部附近最粗的莖的節(jié)間距離,同一株各測(cè)10個(gè)值計(jì)算取平均值。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

利用 Microsoft Excel作數(shù)據(jù)處理,采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)作差異顯著性分析與相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1秋水仙素加入培養(yǎng)基處理對(duì)芽和生根苗多倍體的誘導(dǎo)

對(duì)離體芽尖進(jìn)行秋水仙堿處理,從成活的151個(gè)芽中發(fā)現(xiàn)6個(gè)四倍體和11個(gè)嵌合體芽(7.2%);對(duì)生根苗進(jìn)行秋水仙堿處理,從成活的52個(gè)芽中發(fā)現(xiàn)3個(gè)四倍體和6個(gè)嵌合體(11.5%)。從表1看出,隨體積濃度升高和處理時(shí)間延長(zhǎng),秋水仙素處理致使外植體死亡率增加,但在體積濃度適中的情況下,總體死亡率較低,且能獲得較高變異率。0.05%或0.1%秋水仙素處理生根苗和離體莖尖5 d,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)四倍體植株;0.05%秋水仙素處理芽15 d、0.1%秋水仙素處理生根苗10 d,這2個(gè)組合加倍效果較好,加倍率分別為10.6%和11.1%。

2.2秋水仙素溶液浸泡處理對(duì)愈傷組織細(xì)胞多倍體的誘導(dǎo)

對(duì)胚性愈傷組織進(jìn)行秋水仙素溶液浸泡處理,獲得148株成活試管苗,檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)4個(gè)多倍嵌合體(2.7%)和6個(gè)四倍體。多倍體出現(xiàn)的頻率隨體積濃度的升高和處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,小于0.1%秋水仙素體積濃度處理對(duì)誘導(dǎo)多倍體作用小;0.1%及其以上體積濃度處理對(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體效果較好,但隨體積濃度增加秋水仙素對(duì)外植體的毒害作用增大,最高體積濃度(0.3%)處理(72 h)將殺死幾乎所有的外植體;以處理濃度0.2%、處理時(shí)間48 h的組合效果最好,四倍體誘導(dǎo)率達(dá)到8.7%。

2.3秋水仙素處理對(duì)再生試管苗的影響

愈傷組織經(jīng)秋水仙素誘變處理后,繼代于分化培養(yǎng)基中,培養(yǎng)初期(15～20 d)芽塊表面出現(xiàn)褐化現(xiàn)象,繼續(xù)培養(yǎng)30 d,逐步長(zhǎng)出少量綠色小芽(圖版Ⅰ,1),得到的小芽第二次繼代后活性較高,部分試管苗植株粗壯,葉片增厚,表面出現(xiàn)輕微皺折,葉色深綠,部分葉片畸形,但植株生長(zhǎng)速度慢。白化植株的頻率,尤其是來(lái)自愈傷組織用秋水仙堿處理后其數(shù)量明顯的增加,由于白化植株倍性難以確定而被丟棄,秋水仙素的濃度和浸入時(shí)間對(duì)白化苗的生長(zhǎng)沒(méi)有明顯影響。

表1　離體培養(yǎng)條件下秋水仙堿的誘變效果

注:誘導(dǎo)率列數(shù)據(jù)后不同小寫和大字母分別表示0.05和0.01水平顯著性差異。

Note:The inductivity data with normal and capital letters mean significant difference at 0.05 and 0.01 level.

經(jīng)秋水仙堿處理過(guò)的離體莖尖和生根苗,其生長(zhǎng)和增殖受到不同程度的抑制,成活率隨秋水仙堿濃度的增高和處理時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。處理后的試管苗生長(zhǎng)緩慢,胚軸增粗呈棒狀,幼根根尖腫大呈鼓錘狀或褐色,其增粗程度隨體積濃度提高或隨處理時(shí)間延長(zhǎng)呈加劇趨勢(shì);其次是處理后的試管苗均表現(xiàn)出一定的變異。秋水仙堿體積濃度為0.05%或0.1%,處理5 d芽沒(méi)有受害狀,產(chǎn)生的新苗數(shù)量多,但多為二倍體植株;處理10 d以上芽發(fā)生明顯變化,主要表現(xiàn)為芽胚軸膨大成棒狀(圖版Ⅰ,2),幼根根尖腫大呈鼓錘狀或褐色(圖版Ⅰ,3),葉片肥厚、變寬、葉色深綠;處理時(shí)間超過(guò)15 d時(shí),大部分芽褐變,頂端生長(zhǎng)點(diǎn)和胚根生長(zhǎng)點(diǎn)受到嚴(yán)重抑制,在培養(yǎng)過(guò)程中均先后死亡或是停止生長(zhǎng)分化。

2.4多倍體的鑒定

2.4.1形態(tài)學(xué)鑒定與對(duì)照(圖版Ⅰ,4) 試管苗相比,經(jīng)過(guò)處理的部分試管苗表現(xiàn)出扭曲矮化、生長(zhǎng)緩慢、莖稈變粗、葉片增厚、葉變寬、葉片顏色加深、葉表面粗糙呈泡狀等植株形態(tài)變異(圖版Ⅰ,5)?；谛螒B(tài)學(xué)變異,從351株成活苗中初步篩選出106株疑似四倍體試管苗(30.19%)。對(duì)誘變成功的四倍體植株進(jìn)行增殖,仍然表現(xiàn)出器官巨大性,莖段粗壯,葉片比二倍體大而厚,甚至葉形都發(fā)生了顯著的變化,由狹長(zhǎng)變?yōu)殁g圓(圖版Ⅰ,6)。因此,不定芽增殖是保存和擴(kuò)繁新種質(zhì)的有效途徑,但增殖的新芽倍性有待進(jìn)一步的研究。

試管苗移栽后,比較生長(zhǎng)2年的四倍體與對(duì)照二倍體植株(圖版Ⅰ,7),發(fā)現(xiàn)2年后的四倍體植株形態(tài)性狀與雙親有較大差異,且大多表現(xiàn)出超親優(yōu)勢(shì)(表2)。依據(jù)性狀的差異,四倍體植株在株高、株型(圖版Ⅰ,8)、葉寬(圖版Ⅰ,9)、葉厚、莖粗(圖版Ⅰ,10)、莖壁厚、節(jié)間長(zhǎng)等性狀表現(xiàn)出超親優(yōu)勢(shì)。四倍體植株高大,莖桿粗,生物產(chǎn)量高,表現(xiàn)為偏母本性狀;株型緊湊,莖稈直立密集,表現(xiàn)為偏父本性狀;節(jié)間著生腋芽,可作為區(qū)分雜種和雙親的形態(tài)標(biāo)記指標(biāo)。總體來(lái)說(shuō),異源多倍體表現(xiàn)出器官巨大型,大多高于兩親本,表現(xiàn)出超親優(yōu)勢(shì),長(zhǎng)勢(shì)更強(qiáng)。

2.4.2流式細(xì)胞儀鑒定以雜種二倍體植株為參照,對(duì)形態(tài)明顯變異植株進(jìn)行流式細(xì)胞儀分析,分析DNA相對(duì)含量確定二倍體、四倍體和嵌合體植株。通過(guò)比較DNA相對(duì)含量分布圖(圖1),初步判斷有36株試管苗(圖1,A)的熒光通道值大致在雜種二倍體(圖1,B)熒光通道值的2倍處。根據(jù)DNA相對(duì)含量看,初步篩選的變異植株33.96%為四倍體。除四倍體外,還檢測(cè)出少量嵌合體,其DNA相對(duì)含量圖與混合樣的DNA相對(duì)含量圖較相似(圖1,C)。此外,還有一些處理組植株的DNA相對(duì)含量圖與對(duì)照相似,此類植株為未成功誘導(dǎo)加倍的植株。

表2　生長(zhǎng)2年的四倍體與二倍體植株形態(tài)學(xué)比較

注:數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)表示;同列不同小寫、大寫字母分別表示0.05和0.01水平差異顯著。

Note:Data is mean value±standard deviation;The different normal and capital letters means significant difference between the tetraploid and diploid at 0.05 and 0.01 levels,respectively.

圖1　二倍體與四倍體再生苗的相對(duì)DNA含量

2.4.3染色體制片技術(shù)檢測(cè)細(xì)胞學(xué)染色體計(jì)數(shù)法可直接觀察染色體并計(jì)數(shù),是一種可靠、直觀的鑒定倍性的方法。雜種二倍體材料(圖版Ⅱ,1)染色體2n=2x=38(x=19),而篩選出的變異植株50%～60%染色體數(shù)超過(guò)38條,但由于染色體小,染色體重疊等,只有15株制片清楚顯示四倍體(圖版Ⅱ,2)2n=4x=76(x=19)。根據(jù)可數(shù)染色體數(shù)接近76的情況看,初步篩選的變異植株41.7%為四倍體。在變異植株中也發(fā)現(xiàn)染色體多樣性,如染色體缺失(2n=31;圖版Ⅱ,3),染色體增加(38<2n<76;圖版Ⅱ,4),染色體重疊(圖版Ⅱ,5)。

3討論

通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)緣雜交種F1代進(jìn)行大量擴(kuò)繁后,采用秋水仙素進(jìn)行化學(xué)誘導(dǎo)異源多倍體,通過(guò)鑒定獲得15個(gè)異源四倍體株系,建立了芒屬植物遠(yuǎn)緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢(shì)育種的新途徑。

試驗(yàn)中,采用秋水仙素加入培養(yǎng)基處理法和秋水仙素溶液浸泡處理法都可獲得一定頻率的多倍體植株;胚性愈傷組織浸泡處理獲得了較多的成活試管苗,嵌合體頻率低,但秋水仙素溶液浸泡處理法對(duì)愈傷組織的傷害較直接,且要經(jīng)過(guò)多次的轉(zhuǎn)移和沖洗,增加了受污染的幾率;離體芽尖在培養(yǎng)基上共培養(yǎng)獲得了較多的成活試管苗,操作簡(jiǎn)單,嵌合體頻率較低;生根苗在培養(yǎng)基上共培養(yǎng),操作雖簡(jiǎn)單,誘變率高,但獲得很高頻率的嵌合體,且生根苗所有處理的植物都通過(guò)根吸收秋水仙堿,要比愈傷組織和離體芽尖對(duì)秋水仙素的處理更敏感,導(dǎo)致大部分外植體褐化死亡。綜上所述,秋水仙素溶液浸泡處理法不論在操作還是在加倍效果上均不如秋水仙素加入培養(yǎng)基處理法,離體芽尖共培養(yǎng)要比生根苗效果好。因此,處理離體芽尖是一種誘導(dǎo)芒屬植物多倍體的有效方法。

本研究基于形態(tài)學(xué)變異和流式細(xì)胞儀初步判斷再生植株的變異率分別為30.19%、33.96%,進(jìn)一步的染色體鑒定表明,其中有41.7%為真實(shí)的多倍體植株。形態(tài)觀察是最簡(jiǎn)單而直觀的倍性鑒定方法,也是最粗放的鑒定方法。所以通過(guò)形態(tài)學(xué)對(duì)倍性進(jìn)行初步的判斷,有利于減少工作量。流式細(xì)胞儀具有方便、快速、可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但不能區(qū)分染色體丟失或者增加的現(xiàn)象。染色體鑒定的操作雖然比較繁瑣,但染色體數(shù)目的細(xì)胞學(xué)鑒定無(wú)疑是多倍體鑒定中最可靠最直接,也是目前應(yīng)用最多的方法。本研究也是通過(guò)染色體計(jì)數(shù)的方法最終確定了四倍體的真實(shí)性。因此,綜合運(yùn)用形態(tài)學(xué)、流式細(xì)胞儀及染色體壓片,是鑒定多倍體的有效方法,既簡(jiǎn)單、快捷,又能保證準(zhǔn)確性。

異源四倍體的誘導(dǎo)是以已鑒定為遠(yuǎn)緣雜交種的F1代作為材料,使來(lái)源不同的2條染色體得到加倍,從而達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期的目的。雜種F1代的母本南荻特征為散生狀,莖稈自立稀疏,植株高大,莖粗,節(jié)間著生腋芽,甚至萌發(fā)成側(cè)枝。而父本芒特征為叢生狀,莖稈直立密集,株高和莖徑較小,節(jié)間無(wú)腋芽,葉片直立;雜種F1代綜合了南荻和芒的特點(diǎn),植株叢生狀,莖稈自立密集,植株高、莖徑介于雙親,節(jié)間著生腋芽。生長(zhǎng)2年的雜種F1代異源四倍體植株形態(tài)性狀不僅出現(xiàn)介于兩親本之間的性狀,還可以出現(xiàn)某些超親性狀,甚至產(chǎn)生一些雙親都沒(méi)有的新性狀。例如,四倍體植株株型緊湊,莖稈粗壯,葉片濃綠,葉片長(zhǎng)度寬度也都比兩親本和其他二倍體雜種要大,可以看出明顯的優(yōu)勢(shì),其優(yōu)勢(shì)正好解決了南荻同源四倍體株型散生和雜種F1代莖稈細(xì)弱等方面的缺點(diǎn)。實(shí)踐證明,利用遠(yuǎn)緣雜交和多倍體雙重優(yōu)勢(shì)是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種的一條有效途徑。

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圖版 Ⅰ1.秋水仙素處理過(guò)的愈傷;2.秋水仙素處理過(guò)的芽;3.秋水仙素處理過(guò)的生根苗;4.二倍體組培苗;5.四倍體組培苗;6.四倍體增殖苗;7.雜種二倍體植株;8.四倍體植株;9.雜種二倍體葉(左)和四倍體葉片(右);10.二倍體莖(左)和四倍體莖(右)。

Plate ⅠFig.1.Calli treated with colchicine;Fig.2.Buds treated with colchicine;Fig.3.Seedlings treated with colchicine;Fig.4.The diploid plantletinvitrotissue culture;Fig.5.The tetraploid plantletinvitrotissue culture;Fig.6.The proliferation seedlings of tetraploid;Fig.7.Hybrid diploid plants;Fig.8.Tetraploid plants;Fig.9.The leaves from hybrid diploid plants(left) and tetraploid plants(right);Fig.10.The shoots from hybrid diploid plants(left) and tetraploid plants(right).

圖版 Ⅱ二倍體與四倍體再生苗的染色體核型分析,×1 000

1.雜種二倍體染色體形態(tài)和核型圖;2.四倍體染色體形態(tài)和核型圖;3.染色體缺失;4.染色體增加;5.染色體重疊。

Plate ⅡThe karyotype of the regenerated plantlets from the diploid and tetraploid,×1 000

Fig.1.The chromosomes morphology and karyotype of hybrid dipoidand;Fig.2.The chromosomes morphology and karyotype of tetraploid;Fig.3.Chromosome deficiency;Fig.4.Chromosome increased;Fig.5.Chromosome duplication.

(編輯:宋亞珍)

Polyploid Induction on the Hybrid of

Miscanthuslutarioriparia×Miscanthussinensis

HUANG Lifang1,YIN Xuming1,YANG Yuchen2,LI Weili1,YI Zili2*

(1 Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region,Institute of Subtropical Agriculture Chinese Academy of Sciences,Changsha 410125,China;2 College of Bioscience & Biotechnology,Key Laboratory of Cell Engineering,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)

Abstract:In this study,the F1generation from wildMiscanthuslutarioriparia×Miscanthussinensishybridization was used to induce tetraploid and then characterize the morphology,cytology.and physiological property.The results obtained from the experiment showed that:(1)The polyploid plants were produced through treatment in medium or solution supplemented with different concentrations of colchicine.The induction frequency of tetraploid plants was 8.7% by using the embryogenic callus as material under the treatment of soaking in solution containing 0.2%(W/V) colchicine for 48 h,and the rate of tetraploid plants induced from bud was 10.6% on the treatment medium with colchicine 0.05%(W/V) for 15 d;The rate of tetraploid reached 11.1% from seedling with 0.1%(W/V) colchicine treatment on the medium for 10 d.(2)The chromosome identification showed that the chromosome number of polyploid is 2n=4x=76,and the wild type plant is 2n=2x=38.(3)The polyploid showed better heterobeltiosis under normal growth conditions with higher plant height,thicker shoot and bigger leaves compared to parents.

Key words:Miscanthus;hybrids proganic;chromosome doubling;colchicines;allotetraploid

中圖分類號(hào):Q813.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A