天目地黃4個變異株形態(tài)觀測及倍性鑒定

摘要 在連續(xù)開展3年多的地黃屬植物收集選育工作過程中，發(fā)現(xiàn)了4株表觀形態(tài)有所變化的不同變異株，編號分別為T-1、T-2、T-3、T-4，對其形態(tài)指標(biāo)進行測量統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，與天目地黃相比形態(tài)差異明顯。具體差異表現(xiàn)為：T-1主莖明顯短縮；T-2柱頭外露于花瓣，葉片長寬比變??；T-3柱頭外漏于花瓣，主莖明顯短縮；T-4單葉葉面積增大近3倍，主莖明顯短縮近無。為明確變異株染色體倍性，用流式細(xì)胞儀進行倍性檢測分析，結(jié)果顯示T-1、T-2、T-3峰值均與原株一致，鑒定為2倍體，T-4峰值約為原株的2倍，鑒定為4倍體。

關(guān)鍵詞 天目地黃；地黃屬；變異單株；柱頭外露；倍性檢測

中圖分類號 Q 944 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）16-0107-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.022

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Morphological Observation and Ploidy Identification of 4 Mutant Strains of Rehmannia chingii

SONG Li-na，ZHANG Hua-li，YI Cai-jie et al

（Bejing Key Laboratory of Greening Plants Breeding/Beijing Academy of Forestry and Landscape Architecture，Beijing 100102）

Abstract In the process of collecting and breeding Rehmannia for more than three years，four single plants with apparent morphological variation were found，numbered as T-1，T-2，T-3 and T-4，respectively.The plant morphological indexes were measured and the results showed that the differences of morphological indexes were obvious compared with the original species.The main stem of T-1 was obviously shortened.The stigma of T-2 was exposed to the petals and the length-to-width ratio of the leaves was smaller.The stigma of T-3 was exposed to the petals and the main stem was obviously shortened.The single leaf area of T-4 was increased by nearly 3 times and the main stem was significantly shortened.In order to clarify the chromosome ploidy of the mutant plants，the flow cytometry was used for ploidy identification.The results showed that T-1，T-2 and T-3 were identified as diploid，but T-4 was identified as tetraploid.

Key words Rehmannia chingii;Rehmannia;Variants;Stigma exsertion;Ploidy detection

基金項目 北京市公園管理中心科技課題（ZX2021）。

作者簡介 宋利娜（1981—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，高級工程師，碩士，從事園林植物選育及應(yīng)用研究。*通信作者，高級工程師，碩士，從事園林植物選育及應(yīng)用研究。

收稿日期 2023-10-13

天目地黃（Rehmannia chingii）為列當(dāng)科地黃屬草本植物，株高30～60 cm。同時具基生葉及莖生葉^［1］?；~蓮座狀排列，莖生葉向上逐漸變小，二者形態(tài)一致。總狀花序頂生或單生葉腋，花大，花冠筒微彎，花色紫紅色，為地黃屬中花色最為亮麗的種。自然花期為4—5月，溫室養(yǎng)護，常年花期不斷。天目地黃原產(chǎn)浙江及安徽地區(qū)，喜涼爽濕潤環(huán)境^［2-4］。該試驗從原產(chǎn)地引入天目地黃，經(jīng)過3年多的適應(yīng)性栽培試驗，發(fā)現(xiàn)天目地黃在北京地區(qū)表現(xiàn)良好，即可適應(yīng)遮陰環(huán)境，也耐夏季高溫，少有病蟲害發(fā)生，耐粗放管理，且綠期較長，可作為北京地區(qū)優(yōu)良的地被植物進行推廣應(yīng)用。

植物染色體倍性鑒定在植物遺傳育種、改良植物品質(zhì)中具有重要作用。多倍體植物在自然界中廣泛存在，是物種進化的途徑之一^［5］。文獻記載，天目地黃屬于2倍體植物，2n=28^［1］。在發(fā)現(xiàn)的4個變異株中有1株單葉葉片面積明顯增大，花徑與花冠筒長度都有增加，為掌握變異株的染色體倍性，通過流式細(xì)胞儀對其進行鑒定。因此，筆者以天目地黃為試驗材料，對栽培過程中發(fā)現(xiàn)的4個優(yōu)良變異單株進行性狀觀測及倍性分析，以期豐富天目地黃的種內(nèi)資源及明確變異材料染色體倍性，為北京地區(qū)地被植物的篩選提供更多的植物材料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為天目地黃4個變異單株。原始材料為2020年3月初從浙江臺州引進的200株天目地黃小苗，植株狀態(tài)為3～4片基生葉，未開花。收到苗子后，上盆至17 cm×17 cm的塑料盆內(nèi)，置于園科院4號溫室內(nèi)養(yǎng)護。溫室條件為普通日光溫室，夏季有降溫設(shè)施，冬季有加溫設(shè)施，可保證天目地黃正常生長。2020年3月底有植株開花，4月中旬全部植株均進入開花狀態(tài)，6月中旬發(fā)現(xiàn)3個變異單株，1株特點為主莖明顯短縮近無，編號為T-1；1株特點是柱頭從花冠未展開至完全展開始終外露于花冠外，同時葉片的長寬比變小，編號為T-2；另1株特點為柱頭外露，同時主莖極度短縮，編號為T-3。同時對3個變異單株進行分株擴繁，目前已獲得單株株系每種300余株，且性狀穩(wěn)定。

2020年4—5月進行了異花授粉試驗，授粉45 d后種子成熟。2020年11月中旬，將種子播于溫室養(yǎng)護，在種苗生長過程中發(fā)現(xiàn)1株變異單株，葉片明顯增大，2021年2月中旬上盆于同溫室養(yǎng)護，開花后發(fā)現(xiàn)其花徑變大、主莖短縮，編號為T-4。同時對該變異單株進行分株擴繁，目前已獲得單株株系200余株，且性狀穩(wěn)定。

1.2 試驗方法

1.2.1 變異株形態(tài)觀測。

2023年4月，對4個變異株的無性擴繁后代進行形態(tài)觀測，主要形態(tài)指標(biāo)有株高、花徑、花冠筒長、萼片長、萼片寬、葉片長、葉片寬、主莖粗，以上指標(biāo)的測定時間均在盛花期，測量部位均為該植株的最大值。每個數(shù)據(jù)3個處理，每個處理選取10個單株。

1.2.2 變異株倍性研究。

使用剃須刀片在1 mL LB01緩沖液（15 mmol/L Tris、2 mmol/L NaEDTA、0.5 mmol/L精胺四氯化氫、80 mmol/L KCl、20 mmol/L NaCl、0.1%（V/V）Triton X-100）中切碎20～50 mg新鮮組織。用1 mol/L氫氧化鈉將pH調(diào)節(jié)至7.5，加入b-巰基乙醇至15 mmol/L。通過輕輕移液收集細(xì)胞培養(yǎng)物，并通過400目尼龍濾網(wǎng)過濾。在使用MoFlo XDP流式細(xì)胞儀（Beckman）進行分析之前，樣品在冰浴中用100 μg/mL PI和100 μg/mL RNase同時染色10 min。

使用MoFlo XDP高速流式細(xì)胞儀（美國貝克曼-庫爾特股份有限公司）和70 μm陶瓷噴嘴，在60 psi鞘壓下測量核熒光。用固態(tài)激光器（488 nm）進行PI熒光，并用625-/26-nm HQ帶通濾波器進行檢測。FL3 Height＼SSC Height gate方法用于清除碎片、細(xì)胞碎片和死細(xì)胞。通過使用FL3 Height/FL3 Area來區(qū)分單細(xì)胞和雙細(xì)胞。

2 結(jié)果與分析

2.1 變異株形態(tài)觀測

從表1和圖1～4可見，4個變異株形態(tài)各異，與天目地黃原株差異明顯。T-1除主莖長度明顯短縮至2.5 cm，僅為原株的8.8%，其余指標(biāo)均與原株相差不大。與原株相比，T-2的葉長明顯變短，葉寬增加，花冠筒長變短，其余指標(biāo)與原株無明顯差異。除上述指標(biāo)外，T-2的另一明顯變異特征為柱頭外露于花冠。T-3的主莖長顯著短于原株，與T-1相近，葉長顯著長于原株，葉寬也顯著增加，葉長/葉寬顯著變小，與T-2相近，花冠筒長顯著變短。T-4的指標(biāo)均與原株有顯著差異，主莖已短縮至無，葉長增加20.9 cm，葉長/葉寬增加近1.4倍，花徑、花冠筒長、萼片長、萼片寬顯著增加。

2.2 變異株倍性

從表2、圖5可見，原株、T-1、T-2、T-3的DNA含量峰值在49.36～56.98，其中天目地黃原株為56.98，T-1、T-3相近，分別為51.58、51.31，T-2最低，僅49.36。T-4的峰值增加為95.30，變異系數(shù)在2.64%～4.53%，均低于5%。查閱文獻可知，天目地黃原株為2倍體，由此可以鑒定T-1、T-2、T-3為2倍體，T-4為4倍體。

3 討論與結(jié)論

目前對地黃屬的研究多集中于地黃的藥用價值方面，對于其他種的研究較少^［6］。天目地黃原產(chǎn)我國浙江，生境涼爽濕潤，同時花色艷麗，植株低矮，為優(yōu)良的林下地被材料。該種質(zhì)資源較少，李根有等^［7］在浙江臨安發(fā)現(xiàn)了2個天目地黃新變型，與原變型的區(qū)別是花冠為白色，一種喉部為淡黃色，另一種喉部具紫色斑點，關(guān)于天目地黃育種及新品種方面的報道較少。為豐富天目地黃資源，該試驗篩選了4個變異單株，與原株形態(tài)差異顯著，在原株的生長應(yīng)用過程中，隨著主莖的增加，會出現(xiàn)彎曲倒伏現(xiàn)象，而T-1 、T-3主莖明顯短縮，不足3.0 cm，T-4主莖近無，避免了彎曲倒伏情況發(fā)生，更利于應(yīng)用及觀賞。

除了株高外，柱頭外露也是植物所具有的明顯形態(tài)特征，作為提高作物異交結(jié)實率的重要性狀，在雜種優(yōu)勢利用中得到了廣泛應(yīng)用^［8］。天目地黃為自交不親和植物，原株的柱頭長度低于花冠筒長度，不易接觸到外界花粉，自然條件下，使得天目地黃很難收到種子。T-2雖主莖高度與原株相近，但柱頭外露現(xiàn)象明顯，從花苞形成至花瓣脫落，柱頭都外露于花冠，大大增加了接收外界花粉的機會，可明顯提高異花授粉結(jié)實率，更利于資源的擴繁及保存。關(guān)于柱頭外露現(xiàn)象，在番茄、水稻、小麥的育種方面有許多的研究及報道^［9-12］，而在天目地黃以及地黃屬的研究領(lǐng)域鮮見報道，因此在今后的試驗過程中還需進一步研究。

植物的DNA含量和倍性水平是植物學(xué)研究中的基礎(chǔ)指標(biāo)，植物染色體組加倍后，植物的形態(tài)和生理也會發(fā)生變化^［13］，使植株的生長速度提高，遺傳品質(zhì)得以改善，代謝物含量增加^［14］。從前人報道可知，天目地黃為2倍體。該試驗中，T-1、T-2、T-3雖然植株形態(tài)與原株有明顯區(qū)別，但試驗結(jié)果表明，3者均為2倍體，與原株一致。T-4的葉長、葉寬顯著增加，花徑及花冠筒長也明顯增大，結(jié)果顯示其為4倍體，可作為優(yōu)良的倍性育種材料應(yīng)用。

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