彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)及其生物學(xué)特征變化

劉曉靜,華小平,陸 波,彭 峰,鄧 波,鄭玉紅,①

〔1.江蘇省·中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園),江蘇南京210014; 2.東海縣花卉產(chǎn)業(yè)合作社,江蘇東海222300;3.江蘇駿馬農(nóng)林科技股份有限公司,江蘇張家港215600〕

彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)及其生物學(xué)特征變化

劉曉靜1,華小平2,陸 波1,彭 峰1,鄧 波3,鄭玉紅1,①

〔1.江蘇省·中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園),江蘇南京210014; 2.東海縣花卉產(chǎn)業(yè)合作社,江蘇東海222300;3.江蘇駿馬農(nóng)林科技股份有限公司,江蘇張家港215600〕

以彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’(Zantedeschia hybrid‘Parfait’)離體叢生芽塊為實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)其多倍體誘導(dǎo)過程中秋水仙素和二甲基亞砜(DMSO)濃度以及浸泡時(shí)間進(jìn)行分析,并比較了多倍體與二倍體植株在葉形指數(shù)、氣孔特征、葉綠素含量和染色體數(shù)的差異,最終通過回歸分析確定最佳誘導(dǎo)條件。結(jié)果顯示:隨秋水仙素質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)的提高及浸泡時(shí)間的縮短,各處理組的叢生芽存活率逐漸增加且均低于對(duì)照,而多倍體誘導(dǎo)率逐漸降低且均顯著高于對(duì)照。綜合考慮叢生芽存活率和多倍體誘導(dǎo)率等因素,根據(jù)回歸分析確定‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)的最佳條件為:叢生芽塊在含質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.20%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.10%DMSO的MS液體培養(yǎng)基中浸泡24 h,多倍體誘導(dǎo)率可達(dá)50.02%。比較分析結(jié)果表明:多倍體植株的葉片長度、厚度和長寬比分別為二倍體植株的1.23、1.19和2.93倍,保衛(wèi)細(xì)胞的長度和寬度以及每氣孔葉綠體數(shù)分別為二倍體植株的1.90、1.96和2.03倍,葉綠素a和總?cè)~綠素含量分別為二倍體植株的1.28和1.17倍;但多倍體植株的葉寬和氣孔密度均較小,分別僅為二倍體植株的42.08%和61.55%。除葉綠素b含量外,多倍體植株的其他生物學(xué)特性均與二倍體植株差異顯著。染色體計(jì)數(shù)結(jié)果顯示:獲得的多倍體大多為四倍體,染色體數(shù)為2n=64,同時(shí)還得到了一些嵌合體和六倍體。研究結(jié)果表明:彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體植株的多數(shù)生物學(xué)特性優(yōu)于二倍體植株,且其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。

彩色馬蹄蓮品種;多倍體;誘導(dǎo)條件;秋水仙素;生物學(xué)特性;染色體數(shù)

彩色馬蹄蓮(Zantedeschia hybrid Spreng.)為天南星科(Araceae)馬蹄蓮屬(Zantedeschia Spreng.)多年生草本花卉,原產(chǎn)南非,具有花色絢爛、花形高雅、葉形寬大并具星點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn),集觀葉與賞花于一體,深受人們的喜愛,是21世紀(jì)的“明星”花卉。目前,彩色馬蹄蓮新品種的培育方式以雜交育種為主,市場(chǎng)上流通的彩色馬蹄蓮品種多通過馬蹄蓮屬的7個(gè)原生種相互雜交及回交獲得,但這種傳統(tǒng)育種方式存在育種周期長等問題。因而,探索和研究彩色馬蹄蓮快速、高效的育種方式對(duì)于加快其育種進(jìn)程、促進(jìn)其品種更新具有重要意義。

多倍體誘導(dǎo)是目前公認(rèn)的一種快速、高效的育種手段,并且通常情況下植物的多倍體均比二倍體開花多、莖干粗、葉片厚、花大色艷、耐儲(chǔ)運(yùn)且抗逆性強(qiáng)。秋水仙素是多倍體誘導(dǎo)過程中常用的誘導(dǎo)劑,但是秋水仙素對(duì)植物細(xì)胞有一定毒性,并且與植物蛋白質(zhì)的親和性也較差,因此,選擇合適的秋水仙素濃度和浸泡時(shí)間對(duì)于成功誘導(dǎo)多倍體至關(guān)重要[1]。

彩色馬蹄蓮栽培過程中最常見的病害是軟腐病,特別是引種至中國長江中下游地區(qū)后,梅雨季節(jié)其軟腐病病害更加嚴(yán)重。為了能夠快速、高效獲得彩色馬蹄蓮抗軟腐病品種,許多研究者采用多倍體誘導(dǎo)方法進(jìn)行了相關(guān)研究。Cohen等[2]利用秋水仙素對(duì)彩色馬蹄蓮的莖尖進(jìn)行多倍體離體誘導(dǎo),并通過組織培養(yǎng)方法獲得了彩色馬蹄蓮的四倍體植株;邵果園[3]利用秋水仙素分別對(duì)黃花馬蹄蓮(Z.elliotiana Engler)莖尖進(jìn)行多倍體誘導(dǎo)并采用離體培養(yǎng)技術(shù)獲得了四倍體植株,四倍體誘導(dǎo)率為13.3%,并認(rèn)為誘導(dǎo)過程中秋水仙素的最佳質(zhì)量濃度為0.5 g·L-1,且浸泡處理48 h的誘導(dǎo)效果最好;吳紅芝等[4]也采用秋水仙素對(duì)彩色馬蹄蓮的不定芽塊進(jìn)行了多倍體誘導(dǎo)并獲得了四倍體植株,其中誘導(dǎo)過程中秋水仙素的最佳質(zhì)量濃度也為0.5 g·L-1,但以浸泡處理24 h的誘導(dǎo)效果最好,誘導(dǎo)率最高(52%);張錫慶等[5]采用新型除草劑Oryzalin作為彩色馬蹄蓮多倍體的誘導(dǎo)劑,發(fā)現(xiàn)用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.001 6%的Oryzalin浸泡36 h的誘導(dǎo)效果最好,多倍體誘導(dǎo)率達(dá)34%。但是,采用秋水仙素和除草劑等化學(xué)方法浸泡誘導(dǎo)的多倍體可能存在嵌合體、混倍體及回復(fù)突變等現(xiàn)象,因此有些學(xué)者對(duì)彩色馬蹄蓮多倍體的誘導(dǎo)方法進(jìn)行了改良,以增加多倍體的純合率和穩(wěn)定性。李潔筠等[6]利用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.15%的秋水仙素浸泡彩色馬蹄蓮品種‘黑魔術(shù)’(‘Black magic’)和‘火烈鳥’(‘Flamingo’)的花序,并用誘導(dǎo)獲得的2n配子進(jìn)行雜交,最終誘導(dǎo)出‘黑魔術(shù)’的三倍體及‘黑魔術(shù)’和‘火烈鳥’的雜交種。雖然目前有關(guān)彩色馬蹄蓮多倍體育種的研究報(bào)道較多,但在花卉市場(chǎng)上并沒有見到彩色馬蹄蓮的多倍體新品種;而且,由于不同研究涉及的彩色馬蹄蓮品種和誘導(dǎo)器官不同,采用的秋水仙素濃度和浸泡時(shí)間也各異,導(dǎo)致其多倍體誘導(dǎo)率存在很大差異。

作者所在的項(xiàng)目組多年來一直致力于彩色馬蹄蓮的栽培、矮化和不定芽誘導(dǎo)等方面的研究工作并已取得了一定的研究成果[7-9]。為進(jìn)一步摸索彩色馬蹄蓮多倍體新品種的誘導(dǎo)條件,作者以彩色馬蹄蓮常見品種‘Parfait’離體培養(yǎng)的叢生芽塊為實(shí)驗(yàn)材料,研究了秋水仙素濃度、助溶劑二甲基亞砜(DMSO)濃度及其浸泡時(shí)間對(duì)‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)的影響,及其多倍體與二倍體的部分生物學(xué)特性差異,以確定彩色馬蹄蓮‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)過程中秋水仙素和DMSO的最佳濃度及浸泡時(shí)間,以期為彩色馬蹄蓮多倍體新品種的培育提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’離體培養(yǎng)的叢生芽塊;供試秋水仙素購自美國Biosharp公司。

1.2 方法

1.2.1 多倍體誘導(dǎo) 采用浸泡法進(jìn)行多倍體誘導(dǎo),并通過預(yù)實(shí)驗(yàn)確定‘Parfait’叢生芽塊對(duì)秋水仙素的耐受濃度,據(jù)此設(shè)置各處理組秋水仙素的質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)及助溶劑二甲基亞砜(DMSO)的體積分?jǐn)?shù)和浸泡時(shí)間。處理1:MS液體培養(yǎng)基中添加0.00%秋水仙素和0.00%DMSO,浸泡0 h;處理2:MS液體培養(yǎng)基中添加0.05%秋水仙素和0.20%DMSO,浸泡48 h;處理3:MS液體培養(yǎng)基中添加0.10%秋水仙素和0.40%DMSO,浸泡36 h;處理4:MS液體培養(yǎng)基中添加0.15%秋水仙素和0.10%DMSO,浸泡24 h;處理5:MS液體培養(yǎng)基中添加0.20%秋水仙素和0.30% DMSO,浸泡12 h。

將帶有叢生芽的愈傷組織切成0.5 cm×0.5 cm× 0.5 cm的小塊,分別置于按上述處理配制的MS液體培養(yǎng)基(不含激素)中,按各處理設(shè)置的浸泡時(shí)間在100 r·min-1搖床上進(jìn)行振蕩培養(yǎng),每處理5個(gè)叢生芽塊,各重復(fù)3次。然后將叢生芽塊首先用無菌水清洗2～3次,每次10 min;再將叢生芽接種至含有2.0 mg·L-16-BA和0.1 mg·L-1NAA的MS培養(yǎng)基中,置于溫度(25±1)℃、光照度1 000～2 000 lx、光照時(shí)間16 h·d-1的條件下進(jìn)行無菌培養(yǎng),30 d后統(tǒng)計(jì)叢生芽的存活數(shù)并觀察其形態(tài)變化,計(jì)算叢生芽存活率及多倍體誘導(dǎo)率。計(jì)算公式分別為:存活率= (存活叢生芽塊數(shù)/接種的叢生芽塊數(shù))×100%;多倍體誘導(dǎo)率=(誘導(dǎo)出多倍體的叢生芽塊數(shù)/接種的叢生芽塊數(shù))×100%。

1.2.2 生物學(xué)特征分析 切取植株形態(tài)有明顯變異的叢生芽,將其接種至含1.5 mg·L-16-BA和0.1 mg·L-1NAA的MS培養(yǎng)基上進(jìn)行叢生芽增殖培養(yǎng); 30 d后,將叢生芽接種至含有0.5 mg·L-16-BA和 0.5 mg·L-1NAA的MS培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng),約繼代10次,每次培養(yǎng)30 d。

選擇變異明顯的植株進(jìn)行多倍體鑒定。隨機(jī)選取培養(yǎng)條件一致且生長良好的多倍體和二倍體組培苗各10株,用直尺直接測(cè)量每一單株上最大葉片的長度和寬度,并用游標(biāo)卡尺測(cè)量該葉片的厚度,結(jié)果取平均值。

隨機(jī)選取培養(yǎng)條件一致且生長良好的多倍體和二倍體組培苗各10株,每株選取1片葉,撕取葉片下表皮制片,并用Nikon H550L型光學(xué)顯微鏡觀測(cè)氣孔大小,以氣孔顯著增大作為變異的初步鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

隨機(jī)選取培養(yǎng)條件一致且生長良好的多倍體和二倍體組培苗各10株,參照朱澂[10]和王敏琴等[11]的方法進(jìn)行染色和壓片,制成染色體裝片,并用Nikon Eclipse 80i型顯微鏡觀察和拍照。多倍體和二倍體植株均至少觀察30個(gè)視野,以染色體數(shù)目判斷其倍性。

采集二倍體和已知倍性的多倍體植株的葉片,按照李合生[12]的方法測(cè)定葉片中的葉綠素a及葉綠素b含量,據(jù)此計(jì)算總?cè)~綠素含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和回歸分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 多倍體誘導(dǎo)條件的比較分析

在MS液體培養(yǎng)基中添加不同質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)秋水仙素和不同體積分?jǐn)?shù)二甲基亞砜(DMSO)進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng),7 d后供試的叢生芽均由綠色變?yōu)闇\灰色;培養(yǎng)12 d后,由于受到藥物的毒害作用,部分叢生芽由淺灰色變?yōu)榛液稚⑺劳?未死亡的叢生芽在培養(yǎng)1個(gè)月后萌發(fā)出小苗。

不同誘導(dǎo)條件對(duì)彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’叢生芽存活率及多倍體誘導(dǎo)率的影響見表1。由表1可見:隨秋水仙素質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)的提高及浸泡時(shí)間的縮短,叢生芽存活率不斷增加,且各處理組間的叢生芽存活率無顯著差異(P＞0.05),但均低于對(duì)照組,部分處理組與對(duì)照組間叢生芽存活率差異顯著(P＜0.05);其中,在添加質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.05%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.20%DMSO的MS液體培養(yǎng)基中浸泡48 h,叢生芽存活率最低,僅為55.19%。

隨秋水仙素質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)的提高以及浸泡時(shí)間的縮短,各處理組的多倍體誘導(dǎo)率逐漸降低且差異顯著;而對(duì)照組多倍體誘導(dǎo)率為0.00%,與各處理組差異顯著。其中,在添加質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.05%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.20%DMSO的MS液體培養(yǎng)基中浸泡48 h,多倍體誘導(dǎo)率最高,為65.22%;而在添加質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.20%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.30%DMSO的MS液體培養(yǎng)基中浸泡12 h,多倍體誘導(dǎo)率最低,僅為27.78%,顯著低于其他處理組。

2.2 多倍體與二倍體生物學(xué)特征的比較

2.2.1 葉形指數(shù)的比較 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體與二倍體的葉形指數(shù)見表2。與二倍體植株相比,多倍體植株在株高、葉寬、葉色等方面都有較大的變異,表現(xiàn)為植株較矮、葉片肥大、葉色濃綠等特點(diǎn)。由表2可見:‘Parfait’多倍體的葉長為3.224 cm,顯著(P＜0.05)高于二倍體,為二倍體葉長的1.23倍;葉寬則顯著小于二倍體,為0.805 cm,僅為二倍體葉寬的42.08%;多倍體葉片的長寬比為4.005,顯著高于二倍體,是二倍體葉片長寬比的2.93倍;多倍體的葉片厚度為0.305 mm,也顯著高于二倍體,為二倍體葉片厚度的1.19倍。總體上看,‘Parfait’多倍體與二倍體在葉長、葉寬、葉長寬比和葉厚等特征方面均有顯著差異。

2.2.2 氣孔特征的比較 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體與二倍體的氣孔特征見表3。由表3可見:與二倍體植株相比,‘Parfait’多倍體葉片的氣孔密度顯著(P＜0.05)減小,僅為二倍體的61.55%;但多倍體的氣孔保衛(wèi)細(xì)胞顯著增大,其長度為二倍體的1.90倍、寬度為二倍體的1.96倍;每氣孔的葉綠體數(shù)也顯著增加,達(dá)到二倍體的2.03倍。

分析結(jié)果表明:彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’的倍性與氣孔密度可能存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,而與保衛(wèi)細(xì)胞大小及葉綠體數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。因此,可通過氣孔特征的觀測(cè)簡(jiǎn)單區(qū)分彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’的二倍體和多倍體。

表1 不同誘導(dǎo)條件對(duì)彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’叢生芽存活率及多倍體誘導(dǎo)率的影響(ˉX±SE)1)Table 1 Effects of different induction conditions on survival rate of multip le shoot and induction rate of polyp loid of Zantedeschia hybrid‘Parfait’(ˉX±SE)1)

表2 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’二倍體與多倍體葉形指數(shù)的比較(ˉX±SE)1)Table 2 Comparison on leaf indexes between diploid and polyp loid of Zantedeschia hybrid‘Parfait’(ˉX±SE)1)

表3 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’二倍體與多倍體氣孔特征的比較(ˉX±SE)1)Table 3 Comparison on stomatal characteristics between dip loid and polyp loid of Zantedeschia hybrid‘Parfait’(ˉX±SE)1)

2.2.3 體細(xì)胞染色體數(shù)的比較 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體與二倍體的體細(xì)胞染色體形態(tài)見圖1。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:‘Parfait’二倍體的體細(xì)胞染色體數(shù)為2n=32(圖1-A),與衛(wèi)尊征等[13]對(duì)彩色馬蹄蓮二倍體染色體數(shù)的測(cè)定結(jié)果一致;而‘Parfait’多倍體的體細(xì)胞染色體數(shù)為2n=64(圖1-B),為二倍體的2倍,即四倍體。另外,實(shí)驗(yàn)中還獲得了一些‘Parfait’的嵌合體和六倍體。

圖1 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’二倍體和多倍體的染色體形態(tài)Fig.1 Chromosome morphology of diploid and polyploid of Zantedeschia hybrid‘Parfait’

2.2.4 葉綠素含量的比較 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體與二倍體葉綠素含量的測(cè)定結(jié)果見表4。結(jié)果表明:‘Parfait’多倍體的葉綠素a含量為3.2 μg·g-1,為二倍體的1.28倍;多倍體的葉綠素b含量則與二倍體相等,均為1.1μg·g-1;多倍體的總?cè)~綠素含量為4.2μg·g-1,為二倍體的1.17倍。多倍體的葉綠素a和總?cè)~綠素含量顯著(P＜0.05)高于二倍體。

表4 彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’二倍體與多倍體葉綠素含量的比較(ˉX±SE)1)Table 4 Comparison on chlorophy ll content between dip loid and polyp loid of Zantedeschia hybrid‘Parfait’(ˉX±SE)1)

2.3 多倍體誘導(dǎo)的最佳條件分析

根據(jù)氣孔和染色體倍性的鑒定結(jié)果,綜合考慮多倍體誘導(dǎo)率和叢生芽存活率,對(duì)影響彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)的3個(gè)因素(即秋水仙素和DMSO的濃度及浸泡時(shí)間)進(jìn)行線性回歸分析,得到的回歸方程為Y=-1.205×10-17+0.978X1-0.162X2+ 0.014X3。其中,Y代表多倍體誘導(dǎo)率;X1為秋水仙素濃度;X2為DMSO濃度;X3為浸泡時(shí)間。依據(jù)該回歸方程得出的彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體誘導(dǎo)的最佳條件為:離體培養(yǎng)的叢生芽塊在添加質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.20%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.10%DMSO的MS液體培養(yǎng)基中浸泡24 h,多倍體誘導(dǎo)率高達(dá)50.02%。采用以上誘導(dǎo)條件進(jìn)行穩(wěn)定性和重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn),得到‘Parfait’的多倍體誘導(dǎo)率為50.23%,與上述回歸方程得到的最佳誘導(dǎo)率基本吻合。

3 討論和結(jié)論

秋水仙素是目前人工誘導(dǎo)染色體加倍過程中應(yīng)用最為廣泛的化學(xué)試劑,屬于微管特異性藥物,能夠阻斷微管蛋白組裝成微管進(jìn)而破壞紡錘體形成,使得細(xì)胞分裂停止在第1次減數(shù)分裂期,從而形成加倍體;并且其與植物親和性差且毒性較強(qiáng)[14]。本實(shí)驗(yàn)利用DMSO作為秋水仙素的輔助滲透劑并藉此縮短浸泡時(shí)間,取得了理想的多倍體誘導(dǎo)效果。本研究中,采用添加質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.05%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.20%DMSO的MS液體培養(yǎng)基浸泡培養(yǎng),多倍體誘導(dǎo)率最高(65.22%),明顯高于邵果園[3]和吳紅芝等[4]采用相同水平秋水仙素的多倍體誘導(dǎo)率?？梢?在彩色馬蹄蓮多倍體誘導(dǎo)過程中,借助輔助滲透劑DMSO可提高多倍體的誘導(dǎo)率。但是,考慮到浸泡后叢生芽存活率等因素,彩色馬蹄蓮多倍體的高效誘導(dǎo)方法應(yīng)使用較高濃度的秋水仙素但應(yīng)縮短浸泡時(shí)間;根據(jù)回歸方程確定的最佳誘導(dǎo)條件為:用添加質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.20%秋水仙素和體積分?jǐn)?shù)0.10%DMSO的MS液體培養(yǎng)基浸泡叢生芽塊24 h。

與二倍體相比,彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’多倍體的葉片長度、長寬比和厚度,保衛(wèi)細(xì)胞長度、寬度和每氣孔葉綠體數(shù)以及葉綠素含量均顯著增加,染色體數(shù)也加倍,故確定誘導(dǎo)獲得的多倍體為四倍體?！甈arfait’四倍體在外部形態(tài)上表現(xiàn)為葉色更加濃綠,葉面積增大,葉片更加肥厚。除此之外,‘Parfait’四倍體還表現(xiàn)出葉柄及葉脈變粗、生長旺盛等特點(diǎn),其組培苗經(jīng)煉苗、移栽后對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性也更強(qiáng)。但是,由于彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’從組培苗移栽成活到植株開花需要2～3 a的時(shí)間,因而,目前‘Parfait’四倍體植株尚未能開花。因此,作為優(yōu)良花卉,彩色馬蹄蓮品種‘Parfait’的四倍體花部性狀的觀賞價(jià)值變化仍需進(jìn)一步觀察研究。

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(責(zé)任編輯:佟金鳳)

Induction of Zantedeschia hybrid‘Parfait’polyploid and change of its biological characteristics

LIU Xiaojing1,HUA Xiaoping2,LU Bo1,PENG Feng1,DENG Bo3,ZHENG Yuhong1,①(1.Institute of Botany,Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,Nanjing210014,China;2.Donghai Flower Industry Co-operative,Donghai 222300,China;3.Jiangsu Junma Agricultural and Forestry Science and Technology Limited Company,Zhangjiagang215600,China),J.Plant Resour.&Environ. 2014,23(3):81-85,101

Taking in vitro multiple shoot clumps of Zantedeschia hybrid‘Parfait’as experimental materials,colchicine and DMSO concentrations and their soaking time during polyploid induction process were analyzed,and differences in leaf indexes,stomatal characteristics,chlorophyll content and chromosome number between polyploid and diploid were compared,finally,the optimal induction condition was confirmed by regression analysis.The results show thatwith enhancing of colchicinemassvolume ratio and shortening of soaking time,survival rate ofmultiple shoot of different treatment groups increases gradually and is lower than that of the control,while polyploid induction rate decreases gradually and is significantly higher than thatof the control.Comprehensively considering factors such as survival rate of multiple shoot and polyploid induction rate and according to regression analysis,theoptimal induction condition of Z.hybrid‘Parfait’is soakingmultiple shoot clumps in MS liquid medium containingmass-volume ratio 0.20%colchicine and volume ratio 0.10%DMSO for 24 h,its polyploid induction rate is up to 50.02%.The comparison analysis results show that leaf length,leaf thickness and ratio of leaf length to leaf width of polyploid plants are 1.23,1.19 and 2.93 times to those of diploid plants,respectively.Length and width of guard cell and chloroplast number per stoma of polyploid plants are 1.90,1.96 and 2.03 times to those of diploid plants,respectively.Contents of chl a and total chlorophyll of polyploid plants are 1.28 and 1.17 times to those of diploid plants,respectively.But leaf width and stomatal density of polyploid plants are smaller,which are only 42.08%and 61.55%of those of diploid plants,respectively.Except chl b content,there are significant differences in other biological characteristics between polyploid plants and diploid plants.The resultof chromosome counting shows that polyploids obtained mostly are tetraploid with chromosome number of 2n=64,meanwhile,some chimera and hexaploid are obtained.It is suggested thatmost biological characteristics of Z.hybrid‘Parfait’polyploids are better than those of its diploids,and the polyploids possess stronger adaptability to environment.

cultivar of Zantedeschia hybrid;polyploid;induction condition;colchicine;biological characteristics;chromosome number

Q943;S335.3;S682.2+64

A

1674-7895(2014)03-0081-05

10.3969/j.issn.1674-7895.2014.03.11

2013-09-29

江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(BE2013367);江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目〔2014(CX)2067〕;江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC [2013]161)

劉曉靜(1981—),女,河北新樂人,博士,助理研究員,主要從事植物逆境生理方面的研究。

①通信作者E-mail:friend266@163.com