秋水仙素誘導(dǎo)“法新”藍莓多倍體初探

崇慧影 安常蓉 王代波 文光琴 趙亮清

摘 要 為建立秋水仙素誘導(dǎo)藍莓多倍體的方法，以“法新”藍莓組培苗為試驗材料，用濃度為0.1%、0.2%、0.4%的秋水仙素溶液分別浸泡藍莓組培苗莖段10 h、18 h、26 h，培養(yǎng)45 d后觀察和測定無菌藍莓組培苗生長狀況及相關(guān)生理指標(biāo)。結(jié)果初步表明：在同一處理時間條件下，藍莓組培苗成活率隨著秋水仙素濃度的增加而降低;在同一處理濃度條件下，藍莓組培苗成活率隨秋水仙素處理時間的增加而降低。與對照相比，變異植株出現(xiàn)莖段增粗、葉面積變大和葉片顏色加深等特征。結(jié)合隸屬函數(shù)對其綜合分析表明，秋水仙素濃度為0.2%處理10 h是最適合“法新”藍莓組培苗多倍體的誘導(dǎo)條件。

關(guān)鍵詞 藍莓;秋水仙素;誘導(dǎo)多倍體;隸屬函數(shù)

中圖分類號：S663.9 文獻標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.11.017

藍莓（Vaccinium uliginosum）為杜鵑花科越橘屬植物，又名藍漿果，是一種多年生灌木，其果實富含多種維生素、微量元素及花色素苷、類黃酮等生理活性成分，這些化合物對人體有多種益處，如清除體內(nèi)多余自由基、提高免疫力、抵抗身體和皮膚的氧化衰老等[1]。藍莓作為果中珍品，因保健及藥用價值較高，已被聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織列為人類五大健康食品之一[2]。目前，我國具有較豐富的野生藍莓資源，但野生品種產(chǎn)量低且品質(zhì)差，而多倍體藍莓不僅枝繁葉茂、抗性強，而且果實品質(zhì)好、果大、產(chǎn)量高，為選育優(yōu)質(zhì)新品種提供了重要途徑，對開發(fā)利用及保存我國藍莓種質(zhì)資源具有重大意義[3]。

與普通的二倍體植物相比，多倍體植物在遺傳可塑性及生理適應(yīng)性等方面具有更強的優(yōu)勢，因此越來越多的植物學(xué)家熱衷于探究多倍體的選育工作。隨著生物技術(shù)的高速發(fā)展及科學(xué)研究的不斷深入，植物多倍體誘導(dǎo)也愈發(fā)得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展[4]。誘導(dǎo)多倍體通常采用3種方法，即生物學(xué)方法、物理方法及化學(xué)方法，最常用的方法是采用化學(xué)誘變劑進行誘導(dǎo)，這也是當(dāng)前最有效、最經(jīng)濟的方式[5]。在多倍體誘導(dǎo)過程中，通常選取植物體內(nèi)生長最活躍、最旺盛的組織器官進行誘導(dǎo)，如植株的愈傷組織、萌動或剛出芽的種子幼苗、幼嫩枝條的生長點等，采用吲哚乙酸、秋水仙素等化學(xué)誘變劑對其進行處理，均可誘導(dǎo)形成多倍體，該方法最大的優(yōu)勢就是具有高度專一性[6]。在所有的誘變劑中，秋水仙素處理誘變效果最佳。用秋水仙素處理細胞后，由于紡錘絲不能形成而停留在有絲分裂中期階段，每一個染色體形成的一對染色單體分離，但由于缺少紡錘絲的牽引而不能向兩極移動，無法形成兩個單獨的子細胞，最終導(dǎo)致染色體加倍[7]。有學(xué)者使用秋水仙素對蘋果組培苗幼葉片進行誘導(dǎo)，同時增添了濃度為2%的二甲基亞砜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用濃度為0.5%的秋水仙素對其處理4 d后，有56.1%的植株被誘導(dǎo)成多倍體[8]。利用組織培養(yǎng)技術(shù)與秋水仙素誘導(dǎo)多倍體相結(jié)合的技術(shù)選育新品種，比常規(guī)雜交育種周期短，不受季節(jié)變化的影響，能較快繁育出藍莓多倍體新品種，不僅提高了藍莓果實品質(zhì)，還推動了藍莓工廠化育苗。

因此，本試驗以“法新”藍莓組培苗為研究對象，通過觀察植株的生長特征及測定植株的各項生理指標(biāo)，探究不同濃度秋水仙素和不同浸泡時間對藍莓組培苗的影響，以期篩選出藍莓多倍體誘導(dǎo)的最佳處理濃度和時間。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

試驗材料為“法新”藍莓組培苗。

1.2? 試驗方法

1.2.1? 多倍體誘導(dǎo)

選取生長健壯的藍莓無菌組培苗，剪取長度約1 cm的莖段。選取生長一致的莖段浸泡在3種不同濃度（0.1%、0.2%、0.4%）的秋水仙素溶液中，浸泡時間分別為10 h、18 h、26 h，共9個處理，每個處理30個莖段;將秋水仙素浸泡過的莖段置于搖床（120 r·min-1）振蕩，處理溫度為（26±1） ℃;將處理好的莖段接種于改良的WPM培養(yǎng)基上，每個處理接種6瓶，每瓶接種5個莖段。同時在改良的WPM培養(yǎng)基上接種未經(jīng)秋水仙素處理的莖段作為對照。

培養(yǎng)條件：改良WPM培養(yǎng)基的pH值為5.6，培養(yǎng)室相對濕度為（75±5）%，溫度為（25±1） ℃，光照周期為12 h·d-1，光照強度為1 800～2 500 lx，各處理因素水平組合列于表1。

1.2.2? 測量指標(biāo)及方法

1）生長指標(biāo)。繼代培養(yǎng)45 d后，根據(jù)形態(tài)觀察法確定成活植株和變異植株，統(tǒng)計不同處理的成活數(shù)和變異數(shù)，計算成活率和變異率，計算公式為[9]：

成活率=成活株數(shù)/總處理株數(shù)×100%

變異率=變異株數(shù)/總處理株數(shù)×100%

2）形態(tài)指標(biāo)。對藍莓植株的株高、葉長、葉寬、葉片數(shù)、莖粗、鮮質(zhì)量和增殖數(shù)進行測定，數(shù)據(jù)以[x±s]表示。

3）綜合性評價。采用SPSS軟件計算半致死時間（LT50），采用隸屬函數(shù)法對其綜合性評價[9-10]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 秋水仙素對藍莓組培苗生長指標(biāo)的影響

2.1.1? 成活率

由表2可知，藍莓組培苗的成活率受到秋水仙素濃度和處理時間的雙重影響。對照組藍莓組培苗成活率最高，達100%;秋水仙素濃度一致時，各處理間成活率大小排序為A1>A2>A3，B1>B2>B3，C1>C2>C3，表明藍莓組培苗的成活率隨著秋水仙素處理時間的增加而減小;秋水仙素作用時間相同時，成活率大小排序為A1>B1>C1，A2>B2>C2，A3>B3>C3，表明秋水仙素處理濃度越高，藍莓苗成活率越低。

2.1.2? 變異率

由表2可知，藍莓苗變異率排序為B1>B2>C3>B3>A2>A3>C1>C2>A1，B1處理和B2處理的變異率分別為35.7%和29.6%。當(dāng)秋水仙素處理濃度為0.1%時，隨著處理時間的增加，變異率變化趨勢為先升后降，最高達21.4%;濃度為0.2%時，隨著處理時間延長，變異率逐漸降低，最高為35.7%;濃度為0.4%時，隨著處理時間的延長，變異率先降后升，最高為25.0%。在處理時間為10 h、18 h時，隨著處理濃度的增加，變異率呈現(xiàn)先增大后減小趨勢;在處理時間為26 h時，變異率隨濃度的增加而增大。

2.2? 秋水仙素對藍莓組培苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表3可知，不同秋水仙素處理下藍莓組培苗形態(tài)指標(biāo)差異顯著。1）株高排序為A3>C2>A1>B1>C3>CK>B3>C1>B2>A2，A3處理平均株高最高，為47.84 mm，比對照高4.49 mm;A1、B1、C2、C3與A3處理間差異不顯著（P>0.05），A2、B2、B3、C1、CK與A3處理間差異顯著（P<0.05）。2）葉長排序為C1>A3>B1>C2>B3>C3>A1>A2>B2>CK，C1處理葉長最長，為10.40 mm，比對照長2.48 mm;A3、B1、B3、C2與C1處理間差異不顯著（P>0.05），A1、A2、B2、C3、CK與C1處理間差異顯著（P<0.05），B2、CK處理葉長最短，且二者間差異不顯著（P>0.05）。3）C1處理葉寬值最大（6.20 mm），CK葉寬值最?。?.06 mm），兩者相差2.14 mm;各處理葉寬排序為C1>B1>A2>B3>A3>C3>C2>B2>A1>CK，但C1與B1處理間差異不顯著（P>0.05）。4）葉片數(shù)最多的為A1（14.65片），各處理具體排序為A1>A3>C2>C3=B2>CK>B1>B3>A2>C1，但A3、B2、C2、C3、CK與A1處理間差異不顯著（P>0.05）。5）A3處理莖段最粗（1.08 mm），CK莖段最細（0.71 mm），兩者相差0.37 mm;各莖段粗度排序為A3>A2>B3>C1>C2>A1>B2>C3>B1>CK，但A3與A2、B3、C1處理間差異不顯著（P>0.05）。6）A2處理鮮質(zhì)量最大，為0.53 g，各處理鮮質(zhì)量排序為A2>C2>B2>C1>C3>B3>A3=B1=CK>A1，其中B2、C1、C2與A2處理差異不顯著（P>0.05）。7）CK處理增殖數(shù)最多，為6.8個，其次為B2處理，增殖數(shù)為4.93個，二者差異顯著（P<0.05）;各處理增殖數(shù)排序為CK>B2>A1>A2>C1>A3>B1>C3>B3>C2。

2.3? 秋水仙素對藍莓組培苗各指標(biāo)隸屬度、綜合值及半致死時間的影響

由表4可以看出，通過隸屬函數(shù)對藍莓組培苗葉長、葉寬、莖粗、存活率及變異率5項指標(biāo)綜合分析發(fā)現(xiàn)，效果最好的為B1處理，即0.2%濃度的秋水仙素浸泡10 h時，“法新”藍莓植株的變異效果達到最好。

對表2中秋水仙素濃度0.2%時處理組數(shù)據(jù)進行半致死時間方程的擬合，將該濃度下的處理時間及相應(yīng)的死亡率代入計算得出線性回歸方程為y=0.625x-0.116 7，R2=0.962 9。經(jīng)計算，藍莓植株在秋水仙素濃度為0.2%時的半致死時間為80.19 h，說明秋水仙素溶液對“法新”藍莓植株毒性較弱。

3? 小結(jié)與討論

秋水仙素誘導(dǎo)在多倍體育種中應(yīng)用廣泛且效果明顯[11]。本試驗中，“法新”藍莓在0.2%秋水仙素溶液中處理10 h時，植株死亡率6.7%，變異率35.7%，誘導(dǎo)效果最佳。

有研究表明，處理材料的死亡率與秋水仙素濃度和處理時間成正比關(guān)系[1]。本試驗表明，同一處理濃度下，植株的死亡率隨著秋水仙素處理時間的延長而增大;同一處理時間下，植株的死亡率隨著秋水仙素濃度的增高而增大，與前人研究結(jié)果趨勢一致[12]。

秋水仙素對植株毒性的大小常用半致死時間（LT50）作為參數(shù)，在EMA誘導(dǎo)小麥突變的研究中，半致死時間篩選適宜的處理條件有重要的指導(dǎo)作用[13]。本試驗發(fā)現(xiàn)，0.2%濃度的秋水仙素對“法新”藍莓植株的毒性較弱，該結(jié)果與前人針對越橘屬植物的研究結(jié)果不一致，推測可能與植物品種有關(guān)，具體原因有待進一步研究。

有研究發(fā)現(xiàn)，對黃心獼猴桃進行多倍體誘導(dǎo)時出現(xiàn)葉片顏色加深、葉片增厚的現(xiàn)象;誘導(dǎo)黃瓜獲得四倍體時，植株出現(xiàn)莖段明顯增粗等特征[14-15]。本試驗中，經(jīng)秋水仙素處理后的藍莓組培苗在生長過程中出現(xiàn)葉片顏色變深、葉表皮毛增多、葉面積顯著增大、莖段明顯增粗及增殖系數(shù)減小等現(xiàn)象，各項形態(tài)指標(biāo)與對照差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義。下一步將對獲得的多倍體植株煉苗移栽，觀察其田間性狀表現(xiàn)。

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收稿日期：2022-03-11

基金項目：貴州省生物研究所基金項目“水肥調(diào)控對藍莓生長發(fā)育及果實品質(zhì)的影響”（黔生所字〔2021〕02號）;貴州科學(xué)院青年基金項目“藍莓菌根形成調(diào)控因素及接種效應(yīng)的研究”（黔科院J字〔2021〕15號）;貴州省科技計劃項目“貴州不同海拔地區(qū)高叢類食鮮藍莓良種鑒選及配套栽培技術(shù)研究”（黔科合支撐〔2021〕一般232）。

作者簡介：崇慧影（1992—），女，安徽阜陽人，碩士，研究實習(xí)員，研究方向為作物栽培育種。

*為通信作者，E-mail：875004614@qq.com。