秋水仙素诱导柠条中间锦鸡儿(Caragana.intermedia)多倍体的研究

摘要

锦鸡儿属(Caragana)植物属于豆科(Fabaceae)落叶灌木，全世界共有百余种，主要分布在欧洲和亚洲的干旱和半干旱地区，具有防风固沙、保持水土的生态作用，亦是木本油料植物，具有重要的饲用、绿肥、薪碳等资源价值。此外，锦鸡儿属植物还是重要的园林绿篱植物，也是我国北方重要的绿化物种，已在北方的多个省市中大面积的栽种，其花色鲜艳，奇特美观，作为观赏植物已经在园林上广泛利用。多倍体对高等植物的进化有着十分重要的作用，多倍体由于其多个染色体组的累积效应使得其生化成分含量升高，在性状上表现出花大、果大、叶大等器官的巨大性，可以增强环境适应性和抗逆性。多倍体育种也已经成为增强园艺观赏植物特征的主要育种手段，如植株大小、叶片厚度、叶片长宽比及花的大小等。利用秋水仙素作为染色体加倍的诱变剂已经在多种植物如柑橘、刺槐、海芋属的加倍中获得成功。目前，国外对锦鸡儿属植物的研究报道还很少，国内锦鸡儿属植物的研究主要集中在生态功能与抗逆能力、薪碳林建设、饲料加工利用、细胞核型及栽培技术等方面，未见在多倍体育种上的研究报道。本实验采用秋水仙素作为主要诱变剂，通过浸种、滴苗及组培苗浸泡等方法，对中间锦鸡儿种子、幼苗及组培苗进行了诱变处理，通过染色体制片显微观察对加倍效果进行鉴定，主要研究结论如下：
　　 1、秋水仙素对中间锦鸡儿种子的两个不同阶段进行诱变处理：①秋水仙素直接浸泡种子，最佳处理组合为0.3％秋水仙素浸泡48h，诱变率达53.3％，四倍体诱导率为20％；②种子萌发12h之后再用秋水仙素浸泡处理，最佳处理组合为0.15％秋水仙素浸泡36h，诱变率达73.3％，四倍体诱导率为23.3％。
　　 2、秋水仙素对中间锦鸡儿籽苗生长点进行诱变处理，随着秋水仙素浓度的升高各处理幼苗的死亡率随之升高，其诱变率呈现先升高后下降的趋势，最佳的处理组合为0.6％秋水仙素滴苗处理生长点6d，死亡率为50％，诱变率为16.7％，没有获得四倍体。
　　 3、秋水仙素对组培苗进行诱变处理，最佳的处理组合为0.1％秋水仙素浸泡36h，诱变率为20％，四倍体诱导率为6.7％，但死亡率高达63.3％。
　　 4、中间锦鸡儿多倍体诱导的方法中，种子浸泡法优于组培苗浸泡法，组培苗浸泡法则优于苗生长点诱导法。通过种子浸泡法，能最大程度的获得多倍体，组培苗浸泡法也能诱导得到少量的多倍体，而滴苗法最终没能获得多倍体植株。
　　 5、四倍体变异株染色体数目为2n=4x=32，而二倍体植株的染色体数目则为2n=2x=16。部分诱导植株的染色体存在非整倍体变异及嵌合体现象。中间锦鸡儿的天然突变率较低，通过对两千多株中间锦鸡儿实生苗的根尖进行染色体观察发现，中间锦鸡儿有两条染色体在制片过程容易断裂，少数植株细胞存在类似B染色体的现象。
　　 6、诱变得到的多倍体植株与其二倍体植株进行对照，差异明显。具体表现为叶片变厚变大，叶色变深，中间锦鸡儿四倍体与二倍体叶片的气孔保卫细胞大小、气孔密度及气孔保卫细胞叶绿体数差异显著。
　　 7、在秋水仙素直接浸泡中间锦鸡儿种子实验中还得到一株变异植株，经根尖染色体检测为三倍体，染色体数目为2n=3x=24。三倍体中间锦鸡儿幼苗生长极其缓慢，叶片严重畸形，且在生长中还保持着叶片一定程度的畸形。将三倍体与诱变获得的四倍体及二倍体对照作比较，三倍体的气孔保卫细胞较大，气孔密度较小及气孔保卫细胞叶绿体数较多等特征。