馬鈴薯高效染色體加倍方法建立與抗寒資源創(chuàng)制

董建科 涂 衛(wèi) 王海波 應(yīng)靜文 杜 鵑 趙喜娟 趙慶浩 黃 維 蔡興奎 宋波濤

馬鈴薯高效染色體加倍方法建立與抗寒資源創(chuàng)制

董建科 涂 衛(wèi) 王海波 應(yīng)靜文 杜 鵑 趙喜娟 趙慶浩 黃 維 蔡興奎*宋波濤*

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院 / 園藝植物生物學(xué)教育部重點試驗室 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部馬鈴薯生物學(xué)與生物技術(shù)重點試驗室, 湖北武漢 430070

利用不同秋水仙素處理濃度、處理方式、處理時間對馬鈴薯試管苗莖段進(jìn)行處理, 研究了不同處理組合對試管苗成活率和加倍效率的影響, 篩選獲得了馬鈴薯染色體加倍優(yōu)化處理組合。結(jié)果表明, 0.1%秋水仙素濃度在120轉(zhuǎn)min–1的條件下處理馬鈴薯試管苗莖段3 d的加倍效率最高, 該處理方法結(jié)合搖床轉(zhuǎn)動處理, 使秋水仙素與處理莖段接觸更充分, 較其他馬鈴薯染色體加倍技術(shù)具有加倍率更高、加倍時間更短且操作簡便等優(yōu)點, 為馬鈴薯倍性操作提供了高效方法。同時, 加倍的種間雜種材料農(nóng)藝性狀與原始二倍體相比, 加倍獲得的四倍體材料在植株株高、莖粗、花瓣大小及花粉粒大小等方面均有明顯增強, 且抗寒能力和二倍體種間雜種相當(dāng), 較普通馬鈴薯栽培種顯著增強, 可為馬鈴薯栽培種的抗寒遺傳改良提供良好的材料基礎(chǔ)。

馬鈴薯; 秋水仙素; 染色體加倍技術(shù); 抗寒能力

隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的實施, 馬鈴薯的需求量日益增大, 種植的范圍與面積也將進(jìn)一步擴(kuò)大, 而低溫霜凍是當(dāng)前馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要脅迫之一。自然界中的普通馬鈴薯栽培種在抗寒方面幾乎不存在遺傳變異, 均對霜凍敏感且無馴化能力, 野生種中則存在豐富的抗寒資源, 已報道、、、等35個野生種中均有抗寒耐低溫株系的存在[1-2]。但這些野生種大多數(shù)自交不親和, 且高度雜合, 它們等位基因多樣性對最大限度地提高栽培種馬鈴薯的雜合性、擴(kuò)大栽培種遺傳資源、將野生種的遺傳多樣性和目標(biāo)性狀導(dǎo)入栽培種具有非常重要的作用[3-4]。但野生資源中多為二倍體, 約占75%[5-6], 由于倍性差異難以雜交成功, 倍性水平的調(diào)節(jié)為解決這一難題提供了技術(shù)與材料基礎(chǔ)。

Johnstone[7]利用0.5%的秋水仙素在25℃培養(yǎng)箱中處理包括、、、、和在內(nèi)的共13個野生種, 處理時間3~5 d, 直到每批處理種子種皮破裂長出幼芽, 發(fā)芽種子種植后觀察葉片氣孔大小和植株形態(tài), 保留具有明顯變異的材料, 進(jìn)一步結(jié)合花粉粒大小和染色體計數(shù)鑒定植株倍性, 最終成功得到、、和野生種的體細(xì)胞染色體加倍材料, 但加倍率極低。Karp等[8]利用秋水仙素分別對馬鈴薯單倍體和二倍體材料帶腋芽莖段進(jìn)行染色體加倍處理, 獲得馬鈴薯雙單倍體和雙二倍體材料, 證明利用秋水仙素進(jìn)行馬鈴薯體細(xì)胞染色體加倍對于純化馬鈴薯基因型是簡單有效的。張艷萍等[9]利用秋水仙素誘導(dǎo)馬鈴薯野生種加倍, 利用0.3%秋水仙素濃度處理14 d, 能獲得最大誘導(dǎo)率31.6%, 加倍材料克服了由于胚乳平衡數(shù)影響造成的雜交敗育現(xiàn)象。但這些研究都存在其操作難度大、加倍率低、加倍處理時間長等問題, 因此, 建立高效地馬鈴薯染色體加倍技術(shù)體系顯得尤為重要。

本試驗在馬鈴薯二倍體野生種抗寒性鑒定基礎(chǔ)上, 通過與二倍體栽培種雜交獲得了一批具有抗寒資源的新種質(zhì)材料, 但這些材料倍性鑒定結(jié)果均為二倍體, 由于自然界栽培種材料大多為四倍體, 很難直接應(yīng)用到育種中來。本研究通過利用秋水仙素結(jié)合搖床轉(zhuǎn)動的處理方式對上述二倍體材料莖段進(jìn)行了染色體加倍處理, 探索適合馬鈴薯染色體加倍的高效技術(shù)方法, 以期為馬鈴薯倍性操作提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所用材料包括AC142、BLV29-2、E3和FT073-4共4份馬鈴薯材料, 其中加倍處理材料FT073-4是二倍體抗寒野生種與二倍體栽培種的種間雜種, 其加倍后材料命名為T-FT073-4-X (X為株系編號); AC142和E3分別為二倍體和四倍體栽培種對照, 且對低溫霜凍敏感; BLV29-2 ()為耐低溫霜凍的野生種。所有材料均來自于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部馬鈴薯生物學(xué)與生物技術(shù)重點實驗室種質(zhì)資源庫。采用組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行材料莖段擴(kuò)繁, 在無菌工作臺上將帶芽莖段通過扦插的方式, 轉(zhuǎn)入新的裝有培養(yǎng)基的培養(yǎng)盒內(nèi)保存?zhèn)溆?。所用培養(yǎng)基為普通MS培養(yǎng)基, 培養(yǎng)基含糖量為4%, 將擴(kuò)繁好的組培苗在植物組織培養(yǎng)室內(nèi)(16 h光照/8 h黑暗, 20℃/18℃, 濕度50% ± 10%)培養(yǎng)4周, 用于后期加倍處理。

1.2 染色體加倍方法

利用剪孔的PCR板和組培盒自行設(shè)計加倍處理裝置, PCR板起支撐作用, 避免處理過程中莖段浸沒造成無氧呼吸。染色體加倍所用培養(yǎng)基分為固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基, 固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基基礎(chǔ)上加瓊脂8 g L-1, 用于秋水仙素處理后的恢復(fù)生長。液體培養(yǎng)基高溫滅菌后在超凈工作臺上加入過濾滅菌的秋水仙素母液, 根據(jù)設(shè)置濃度梯度使最終秋水仙素濃度分別為0.05% (A)、0.1% (B)、0.25% (C)和0.5% (D)后分裝到培養(yǎng)盒中, 液體培養(yǎng)基厚度不超過PCR板高度, 用于材料加倍處理。選取生長4周左右長勢健壯的組培苗進(jìn)行加倍處理, 在超凈工作臺上剪去植株頂端, 剪取第2到第4節(jié)帶葉片單節(jié)間轉(zhuǎn)入含不同秋水仙素濃度的液體培養(yǎng)基的PCR板孔中, 剪取莖段長度約1.5 cm, 使莖段基部完全浸沒, 腋芽和葉片在PCR板面位置略高于液體培養(yǎng)基表面, 每個組培盒內(nèi)放置12個處理莖段, 每個處理組合4個重復(fù), 操作完成后蓋上組培盒蓋, 標(biāo)記處理組合名稱, 放入組培室(16 h光照/8 h黑暗, 20℃/18℃, 濕度50% ± 10%), 處理時間梯度依次為3、5、7和10 d, 同時設(shè)置不同處理方式, 一部分材料置于轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)min-1搖床上, 一部分放置于轉(zhuǎn)速為0, 即不轉(zhuǎn)動搖床上。到達(dá)處理時間后, 在超凈工作臺用滅菌水清洗處理莖段2~3次, 洗干凈莖段表面的秋水仙素殘留, 轉(zhuǎn)入正常固體MS培養(yǎng)基, 繼續(xù)放入植物培養(yǎng)室, 后期進(jìn)行倍性檢測, 試驗處理以不加秋水仙素其他操作完全一致的處理方式作為對照。統(tǒng)計處理材料的成活率和加倍率, 成活率=處理成活株系數(shù)/總處理株系數(shù), 加倍率=檢測加倍株系數(shù)/處理后成活株系數(shù)。

1.3 倍性鑒定

采用流式細(xì)胞儀和染色體計數(shù)2種方法進(jìn)行倍性鑒定。取植株頂端新鮮的功能葉片, 參照Dpoole?el等[10]的原理和方法, 以馬鈴薯二倍體AC142和四倍體E3材料為對照, 使用BD FACSVerse 細(xì)胞分析儀(上海微速生物科技有限公司), 試劑為Cystain UV Precise T試劑盒進(jìn)行倍性鑒定。參考Zhao等[11]的原理和方法, 用熒光顯微鏡觀察染色體制片, 選取具有較多中期染色體分裂相、分散良好且很少出現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)背景的視野照相, 每個株系選取至少30個視野進(jìn)行卡方檢測。染色體計數(shù)卡方檢測公式:

式中,代表實際觀察染色體數(shù),代表理論染色體數(shù),代表檢測次數(shù)。

1.4 農(nóng)藝學(xué)性狀統(tǒng)計

于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)內(nèi)國家蔬菜改良中心華中分中心的塑料大棚統(tǒng)計加倍材料田間植物學(xué)性狀, 每份材料種植5缽。具體種植方法為: 組培苗首先在植物組織培養(yǎng)室生長4周左右后, 玻璃溫室內(nèi)煉苗2 d, 移栽到20 cm×30 cm的塑料缽中, 栽培基質(zhì)為山東商道生物科技有限公司生產(chǎn)的育苗基質(zhì), 并在相應(yīng)的時期完成相關(guān)性狀的鑒定,參考Ugborogho等[12]的方法統(tǒng)計農(nóng)藝學(xué)性狀和鑒定花粉活力。

1.5 抗寒性檢測方法

將生長4周左右的組培苗經(jīng)煉苗后, 移栽到10 cm×10 cm的塑料缽中, 置于植物生長室(16 h光照/8 h黑暗, 20℃/18℃, 濕度50% ± 10%)內(nèi)生長3~4周后用于抗寒能力LT50鑒定。室內(nèi)電導(dǎo)率LT50鑒定方法釆用Steffen等[13]并加以適當(dāng)?shù)男薷?。LT50計算方法為: 將每個溫度點的3次電導(dǎo)率平均值與相應(yīng)的溫度點用Logistic方程分析, 該材料的半致死溫度點即為方程的拐點。= l/(l + e(c?)), 其中,代表相對電導(dǎo)率;代表處理的溫度;代表方程在拐點的斜率;代表LT50值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2007整理與分析試驗數(shù)據(jù), 使用GraphPad Prism 8作圖和進(jìn)行差異顯著性分析, 使用PowerPoint 2007組合圖片。

2 結(jié)果與分析

2.1 加倍處理對植株長勢的影響

對FT073-4株系進(jìn)行加倍處理。根據(jù)不同處理組合, 先處理對照組(CK), 再按濃度從低到高處理試驗組。由圖1可知, 對照組植株長勢良好, 且氣生根增多, 表明裝置及處理方式不影響植株生長。秋水仙素處理濃度、處理時間、處理方式均嚴(yán)重影響植株生長狀態(tài)。相同處理濃度相同處理時間, 不同處理方式轉(zhuǎn)速為0轉(zhuǎn)min-1比轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)min-1植株生長更快; 相同處理濃度相同處理方式, 不同處理時間對植株生長影響差異很大, 處理時間越長, 秋水仙素對植株脅迫越嚴(yán)重, 植株生長越慢; 在處理方式及處理時間相同的情況下, 處理濃度越高, 植株生長受抑制情況越嚴(yán)重, 植株生長越緩慢。

2.2 加倍處理材料成活率統(tǒng)計

隨著處理時間的延長, 成活率降低, 當(dāng)莖段處理時間達(dá)到7 d時, 植株成活率明顯下降, 當(dāng)處理時間達(dá)到10 d時, 幾乎沒有株系存活; 植株成活率同時受秋水仙素處理濃度和處理方式的影響, 隨著處理濃度的增高, 植株成活率明顯降低, 0.05%、0.10%濃度時植株成活率差異不大, 但濃度提高到0.25%時, 成活率明顯降低, 0.5%濃度時, 很少有株系存活; 當(dāng)處理材料以120轉(zhuǎn)min-1轉(zhuǎn)動時, 植株成活率明顯低于不轉(zhuǎn)動(0轉(zhuǎn)min-1)的處理材料, 表明轉(zhuǎn)動使馬鈴薯莖段與秋水仙素接觸更充分, 對莖段生長影響更嚴(yán)重(圖2)。

圖1 加倍處理裝置及對照處理植株長勢

A: 加倍處理裝置, 紅色箭頭所指位置為PCR板剪孔位置; B: 對照處理植株長勢。

A: devices of chromosome doubling treatment; the red arrows refer to the position of PCR plate shear hole. B: plants growth of the control.

圖2 秋水仙素處理材料成活率統(tǒng)計

數(shù)值為平均值±SE (=4)。A-3: A濃度(0.05%)處理3 d; B-3: B濃度(0.10%)處理3 d; C-3: C濃度(0.25%)處理3 d; D-3: D濃度(0.50%)處理3 d。

Values are means ± standard errors (SE) (=4). A-3: A concentration at 0.05% treatment for three days; B-3: B concentration at 0.10% treatment for three days; C-3: C concentration at 0.25% treatment for three days; D-3: D concentration at 0.50% treatment for three days.

2.3 加倍材料倍性檢測及加倍率統(tǒng)計

大部分材料倍性沒有改變, 與二倍體對照AC142一致, 峰值為50 (圖3-C), 處理材料中出現(xiàn)峰值為100的四倍體材料(圖3-D), 后期進(jìn)一步進(jìn)行染色體計數(shù)檢測。同時在檢測材料中出現(xiàn)一些三倍體材料(圖3-E)以及嵌合體材料(圖3-F, G)。對照處理FT073-4流式細(xì)胞儀檢測和染色體計數(shù)結(jié)果一致, 均為二倍體(圖3-H和圖4-A)。

圖3 加倍處理材料倍性鑒定

A: AC142; B: E3; C: 未加倍材料; D: 四倍體; E: 三倍體; F, G: 嵌合體; H: 對照。

A: AC142; B: E3; C: no doubling materials; D:tetraploid; E: triploid; F, G: chimaera; H: control.

對流式細(xì)胞儀檢測加倍為四倍體的株系進(jìn)行染色體計數(shù)分析, 部分材料染色體計數(shù)視野如圖4所示。加倍處理材料染色體數(shù)目確實由24條變?yōu)?8條(1.00≤c25.77;= 29,c20.05= 42.56), 表明植株倍性發(fā)生變化, 由二倍體加倍到四倍體。

由圖5可知, 在秋水仙素濃度為0.05%條件下, 7 d之內(nèi)處理時間越長加倍率越高; 0.1%濃度條件下,植株成活率降低, 但加倍株系數(shù)目和0.05%濃度大體一致, 因此加倍率高于0.05%濃度, 便于材料篩選, 減少工作量; 0.25%、0.50%濃度條件下, 材料成活率極低, 不易作為染色體加倍處理濃度, 加倍率統(tǒng)計結(jié)果不予列出。結(jié)合加倍率統(tǒng)計結(jié)果, 總體上轉(zhuǎn)動能提高植株加倍效率。所有處理組合中3個處理組合加倍率達(dá)到30%以上, 但A-7-0和B-5-120兩種處理組合嵌合體比例較高, 占加倍材料的40%。因此建議采用120轉(zhuǎn)min-1轉(zhuǎn)速條件下以B-3的處理方式進(jìn)行馬鈴薯加倍處理, 材料加倍率高達(dá)33%, 且四倍體比例占80%。

2.4 加倍株系農(nóng)藝性狀統(tǒng)計

將加倍株系種植到植物生長室, 觀察植株表型變化發(fā)現(xiàn), 加倍株系株高明顯增高, 莖粗變粗, 葉茸毛增多, 但在花藥形狀、柱頭長度等方面沒有明顯變化。在熒光顯微鏡下觀察花粉粒大小, 并選取不少于20個視野進(jìn)行花粉活力統(tǒng)計, 表明加倍后四倍體花粉粒大小顯著增大, 花粉活力與加倍前大致相當(dāng)(圖6)。

由圖7可知, 加倍前后材料在抗寒能力方面沒有明顯差異, 但較栽培種AC142、E3抗寒能力均顯著提高。

圖4 加倍材料染色體數(shù)目檢測

A: 對照FT073-4; B, C: 加倍四倍體材料。A: FT073-4 as the control; B, C: doubling tetraploid materials.

圖5 秋水仙素處理材料加倍率統(tǒng)計

數(shù)值為平均值±SE (=4)。A-3-0: A濃度(0.05%)處理3 d, 轉(zhuǎn)速為0轉(zhuǎn)min–1; A-3-120: A濃度(0.05%)處理3 d, 轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)min–1; B-3-0: B濃度(0.10%)處理3 d, 轉(zhuǎn)速為0轉(zhuǎn)min–1; B-3-120: B濃度(0.10%)處理3 d, 轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)min–1。

Values are means ± standard errors (SE) (=4). A-3-0: A concentration at 0.05% treatment for three days with 0 r min–1; A-3-120: A concentration at 0.05%) treatment for three days with 120 r min–1; B-3-0: B concentration at 0.10% treatment for three days with 0 r min–1; B-3-120: B concentration at 0.10% treatment for three days with 120 r min–1.

圖6 部分加倍株系植株表型

A: FT073-4; B: T-FT073-4-7。數(shù)值為平均值±SE (≥ 5)。* 表示在0.05水平上顯著相關(guān), ** 表示在0.01水平上顯著相關(guān)。

A: FT073-4; B: T-FT073-4-7. Values are means ± standard errors (SE) (≥ 5). * and ** mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

圖7 加倍材料抗寒能力檢測

數(shù)值為平均值±SE (=3)。柱子上方的字母表示在< 0.05水平上的差異顯著性。

Values are means ± standard errors (SE) (=3). Different letters indicate significant difference at< 0.05.

3 討論

多倍體化在動植物進(jìn)化過程中普遍發(fā)生, 植物多倍體化過程中, 細(xì)胞核內(nèi)染色體數(shù)目成倍增加, 植物體形態(tài)及營養(yǎng)器官普遍增大, 糖、蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)含量升高, 植物對環(huán)境的適應(yīng)能力及逆境的抵抗能力等大幅提高[14-17]。De Maine等[18]利用秋水仙素處理馬鈴薯雙單倍體材料, 成功獲得加倍后的四倍體材料, 但其中大部分為嵌合體材料, 這些材料的L1、L2和L3胚層中四倍體所占比例各不相同。在生長和繁殖過程中, 倍性變化依賴于2細(xì)胞和4細(xì)胞的競爭關(guān)系, 嵌合體在育種過程中的倍性分離會給遺傳育種研究帶來不利影響[19]。本試驗在前人研究基礎(chǔ)上對馬鈴薯莖段加倍處理期間, 利用120轉(zhuǎn)min-1轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動處理, 加倍率得到提高, 且處理所需時間縮短, 有效提高了工作效率, 同時加倍材料中嵌合體較少, 四倍體比列高達(dá)80%, 表明成活率隨秋水仙素處理濃度增高, 處理時間延長, 成活率下降, 這與前人研究結(jié)果一致[20-21]。加倍處理期間利用搖床轉(zhuǎn)動處理莖段能提高加倍率的可能原因是, 轉(zhuǎn)動使秋水仙素與處理莖段接觸更充分, 導(dǎo)致成活率下降的原因是由于秋水仙素接觸越充分, 其本身對莖段的毒害作用越明顯, 使得處理材料成活率降低。對加倍后株系農(nóng)藝學(xué)性狀統(tǒng)計結(jié)果表明, 加倍株系植株均生長正常, 且在株高、莖粗、花瓣大小和花粉粒大小等方面較原始二倍體株系顯著增強, 沒有生長發(fā)育不良和畸形植株的產(chǎn)生, 且加倍材料花粉活力都在70%以上, 說明該方法是一個較為穩(wěn)定有效的資源創(chuàng)制方法。

馬鈴薯栽培種中缺乏抗寒資源, 研究人員通過多種方法包括體細(xì)胞融合和染色體加倍等技術(shù), 將不能和栽培種直接雜交的野生種的抗寒性導(dǎo)入栽培種中, 這些育種方法的應(yīng)用極大豐富了栽培種的抗寒性資源。Preiszner等[22]通過細(xì)胞融合技術(shù)獲得了馬鈴薯四倍體栽培種與二倍體野生種()葉肉原生質(zhì)體融合材料, 材料中出現(xiàn)具有中等抗寒能力的體細(xì)胞融合雜種。Cardi等[23]利用體細(xì)胞融合的方法, 將二倍體的抗寒性狀成功導(dǎo)入二倍體栽培種中, 融合后代出現(xiàn)倍性分離, 70%的四倍體和30%的六倍體, 體細(xì)胞雜種植株表現(xiàn)出很強的直接抗寒能力和馴化能力。鄒瑩[24]利用和栽培種二倍體為材料, 通過體細(xì)胞融合的方法, 獲得了抗寒性明顯增強的融合后代。徐志君[25]利用秋水仙素成功加倍二倍體馬鈴薯野生種, 通過種間雜交, 將遺傳資源導(dǎo)入栽培種。本試驗室在前期二倍體野生種抗寒性鑒定的基礎(chǔ)上, 將其與栽培種雜交, 獲得了二倍體種間雜種FT073-4, 通過染色體加倍的方法, 得到了四倍體T-FT073-4-X的多個株系, 獲得具有血緣的馬鈴薯四倍體種間雜種材料, 雜種材料在植株長勢、花粉育性等方面表現(xiàn)優(yōu)良, 且抗寒能力較普通栽培種明顯增強, 這為抗寒育種提供了良好的基礎(chǔ)材料。同時, 野生種具有抗根結(jié)線蟲、鐮刀菌、莖軟腐病等多種潛在利用價值[26-28], 通過進(jìn)一步的性狀鑒定, 也可為這些性狀的遺傳改良提供重要的基因資源。

4 結(jié)論

本研究通過探索不同處理條件下馬鈴薯試管苗莖段加倍效率, 獲得了適合馬鈴薯染色體加倍的技術(shù)方法, 同時通過染色體加倍創(chuàng)制了一批具有野生種遺傳背景的新抗寒種質(zhì)資源, 為馬鈴薯抗寒育種提供了豐富的基礎(chǔ)材料。

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Establishment of a high efficient method for chromosome doubling and exploration of cold-resistant resources in potato

DONG Jian-Ke, TU Wei, WANG Hai-Bo, YING Jing-Wen, DU Juan, ZHAO Xi-Juan, ZHAO Qing-Hao,HUANG Wei, CAI Xing-Kui*, and SONG Bo-Tao*

College of Horticulture and Forestry Sciences, Huazhong Agricultural University / Key Laboratory of Horticultural Plant Biology (HZAU), Ministry of Education / Key Laboratory of Potato Biology and Biotechnology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430070, Hubei, China

In this work, different treatment combinations including colchicine concentrations and treatment methods as well as different time points was used to investigate the survival rate and chromosome doubling efficiency of potato tissue culture plantlets. The potato chromosome doubling by using colchicine had been successfully optimized. The potato plantlet stems treated with 0.1% colchicine for three days shaking at 120 r min–1showed the highest doubling efficiency due to its better contact to the colchicine solution. Compared with other potato chromosome doubling techniques, this method has much higher chromosome doubling rate, shorter time treatment and easier to operate, so that it could provide a higher efficient method for potato ploidy operation. In the meantime, compared with the diploid, thetetraploid interspecific hybrids showed differences in the morphological characteristic, which had higher plants, thicker stem, bigger petals and pollen grain. In addition, no significant difference was found between diploid and tetraploid interspecific hybrids in terms of cold resistance, but both significantly enhanced cold resistance compared with the common potato cultivar. Taken together, the doubled interspecific hybrids could sever for improving cold resistance of potato cultivars.

potato; colchicine; chromosome doubling; cold resistance

10.3724/SP.J.1006.2020.04073

本研究由國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-09-P07)和國家自然科學(xué)基金項目(31871685)資助。

This study was supported by the China Agriculture Research System (CARS-09-P07) and the National Natural Science Foundation of China (31871685).

宋波濤, E-mail: songbotao@mail.hzau.edu.cn; 蔡興奎, E-mail: caixingkui@mail.hzau.edu.cn

E-mail: 1358913581@qq.com

2020-03-19;

2020-07-02;

2020-07-16.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20200716.1434.004.html