秋水仙素在园林花卉多倍体育种中的应用

秋水仙素在园林花卉多倍体育种中的应用

刘亚娟1,2李名扬1屈云慧2*

(1西南大学园艺园林学院,重庆400716;2云南省农业科学院花卉研究所,云南昆明650205)

摘要:随着园林花卉产业的迅速崛起,多倍体育种成为新品种选育的重要手段。目前,秋水仙素人工化学诱变仍然被认为是多倍体育种中最有效、成绩最为显著的一条途径。本文对近年来秋水仙素在国内花卉多倍体育种中的应用,从化学诱变作用机理、诱变方法及其研究进展等方面进行了系统的综述。

关键词:秋水仙素;多倍体诱导;应用进展

中图分类号S60316文献标识码A文章编号1007-7731(2009)07-155-03

App lication on Polyp iod Breed i n g of L andscape F low er in Colch ic i n es

L i u YaJua n et a l1(1Coll ege ofH orti culture and Landscape A rchitecture,So u t hwest Un i versity,Chongqi ng400716;2 Yunnan Agricu lt u ra l Sc i ence Academy,F l o wer R esearch Institute,Kun m i ng,650205,Ch i na)

Ab str ac t:W ith the rap i d deve l op m ent ofLandscape F l o wer Indusry,pol ypiod breedi ng has been beco m e an i m portantm eans for se l ec ting ne w var i e ti es1The way of Colch i c i nes artific i a l che m ical mutatio n being consi dered to be a h i gh effi c i ency and statisti ca lly sig n ificant m et hod is still conti nuousl y used at present1Th is pape r reviewed t he research m ethods and applica ti on status of pol yp i od breedi ng of landscape flo wer i n colch i cnes i n ch i na1

K ey words:Colch ici nes;P ol yploi dy i nductio n;Advance i n researhes

自然界的植物多数是二倍体(2n=2x),即其体细胞(2n)核中包含2个相同的染色体组(x)[1]。多倍体(pol y2 p loi d)是指具有3套或者3套以上完整染色体组的生物体。自从20世纪初发现拉马克月见草(Oe not her a l amarc k2 iana)的一个突变型gigas是四倍体[2-4],紧接着1935年, N ilsson-Eh le在瑞典发现了一株叶片巨大、生长迅速的巨型三倍体欧洲山杨[5-6],人们开始广泛关注多倍体现象。随着生物技术的不断发展,广大研究者对多倍体进行系统深入研究后,据统计,自然界大约有50%的被子植物, 75%的禾本科植物属于多倍体,草类植物80%是多倍体,豆类植物18%是多倍体[6-7],证实多倍体是生物群体进化的重要特征,而多倍化正是植物进化的重要力量[5]。自1937年布莱克斯和埃佛里(B-la kesl ee和A vrey)采用曼陀罗(Da t ura str a m o n i um L1)等植物发现用秋水仙素(col2 c h ici ne,简称C OLC)诱导多倍体的方法[7]后,广大育种工作者开始探索倍性育种技术手段,使得多倍体育种突破质的飞跃,成绩显著。多倍体植株叶片大而厚,颜色深邃,花朵大而质地加重,花期延长等外观特征符合现代育种目标,增加了花卉的观赏价值和商品价值,带动了花卉产业的迅速崛起。巨大的商业利润促使多倍体育种日益受宠。现有的技术手段中,通过秋水仙素人工化学诱变的方式仍然被认为是最有效、成绩最为显著的一条途径,其具有经济方便、诱变作用专一和诱变突变广泛等特点[1],一直沿用至今。如在金丝杜鹃(P ortulac a s p1)、大波斯菊(Cos mos s p1)、草夹竹桃(Ph lo x s p1)、矮牵牛(P et unia s p1)、毛地黄(D i g it a lis s p1)、紫茉莉(M ir abilis s p1)、金莲花(Tropacolu m s p1)、金鱼草(Antirr h inu m majus L1)、鸡冠花(Celosia crist a2 t a L1)、挂竹香(Cheiran t hus s p1)等植物中都通过秋水仙素诱导成功,已获得了同源四倍体植株。在提高观赏价值的同时也获得了巨大的利益。本文对近年来秋水仙素在国内花卉多倍体育种中应用进展综述如下。

1秋水仙素化学诱变作用机理

秋水仙素为淡黄色粉末,针状结晶,易溶于冷水,但不易溶于热水,它是从秋水仙的鳞茎和种子中提取出来的。秋水仙素的作用机理是能够特异性的与细胞中微管[8]的蛋白质元件相结合,使正在分裂的细胞中的纺锤丝合成受阻,抑制纺锤丝体的运动,迫使有丝分裂中断,从而阻止染色体向两级移动[9],抑制细胞分裂时纺锤体的形成,染色单体分裂,但是细胞和细胞质不分离而导致同源染色体数目加倍,形成同源多倍体。

秋水仙素只有处理细胞分裂活跃状态的组织才可以产生有效的刺激作用,使分生组织的染色体加倍,因此其加倍的材料一般为萌动状态或刚发芽的种子、幼苗或嫩枝的生长点、芽、花蕾或愈伤组织等[10-13]。

2秋水仙素化学诱变方法及其应用进展

211初期阶段秋水仙素诱导方法自1937年由B-la kes l ee和Avrey在曼陀罗植物上应用后相继由Dusti n等人对秋水仙素具体的机制研究[14]后,也初步形成了用其诱导多倍体的方法。常用的有浸渍法、滴液法、涂抹法和注射法四种。

21111浸渍法是指将植株的种子或者一部份活体完全浸入到适宜浓度的秋水仙素溶液中,在适宜温度和黑暗条

作者简介:刘亚娟(1984-),女,甘肃,硕士研究生,从事园林植物育种研究。*通讯作者收稿日期:2009-03-11