引进能源柳的快繁体系建立及诱变变异体初步研究

摘要

柳属是世界上物种最多的属之一,因具有分布广、适应性强、生长快、生物量大等特点,成为最具规模化开发应用潜力的速生生物质能源林、用材林、碳汇林树种,并引起了广泛的关注及开发应用热潮。其中瑞典在该领域处于世界领先水平,培育出了一系列优良品系被世界各国广泛引种栽培,取得了瞩目的成就。
　　 本文以瑞典引进的能源柳(Salix viminalis)无性系(070号)为研究对象,为加快引进优良品种的资源保存、推广应用以及高产、高抗性能源柳新种质的培育,对引进能源柳进行了扦插和组培微型快繁研究,建立快繁体系,获得了充足的试验材料。同时,分别对扦插苗和组培苗进行了秋水仙素诱变试验,筛选了3组具有变异体形态表现特性的材料进行耐旱性生化指标测定及根尖细胞染色体分析,研究结果如下:
　　 1.以引进能源柳的茎尖为外植体,B5、MS、WPM为基本培养基,添加不同植物生长调节剂,以诱导不定芽形成的时间、繁殖系数、不定芽质量为评价标准,筛选、优化培养基及培养条件,建立了能源柳组培无性快速繁殖体系,筛选出的适宜初代培养基为:WPM+6-BA0.5mg/L,+NAA0.1mg/L,适宜不定芽增殖培养基为WPM+6-BA1.0mg/L+NAA0.5mg/L,适宜生根培养基为1/2MS+NAA0.1 mg/L。
　　 2.对能源柳进行扦插繁殖试验表明,能源柳扦插易生根,在本试验的三种扦插基质上均有较好的生根表现。使用珍珠岩+蛭石+活性炭作为基质,能缩短生根时间且提高生根率,5d后生根,生根率达98％。
　　 3.在芽分化增殖培养中,外植体茎基易产生愈伤组织,对其进行诱导培养,发现高浓度的生长素对愈伤组织生长量及质量影响较大,同时发现当多块愈伤组织处于同一环境中培养时,愈伤组织易成活、生长快,单一愈伤组织在培养时褐化率高,此现象类似于花粉萌发的“群聚效应”；且通过诱导愈伤组织分化成芽,分化率较低。
　　 4.使用秋水仙素作为诱变剂对扦插苗和组培苗进行不同浓度及时间的诱变处理,培育120d后,筛选出能源柳无性苗1、5、7号较正常二倍体生长旺盛,具有变异体形态表型。统计发现,用秋水仙素处理扦条腋芽比组培苗与秋水仙素共培养具有更高的变异体诱导率。
　　 5.对筛选出的变异体材料和未变异植物进行断水干旱胁迫和盐胁迫试验,测定胁迫植株在胁迫过程中脯氨酸和丙二醛的含量变化,以不经胁迫的植株叶内脯氨酸和丙二醛含量变化作对照,比较分析不同植株的抗逆境能力:三组具有变异体表现型的植株抗干旱能力强弱顺序为5＞1＞7,比正常二倍体植物的抗旱性强；但3组均没有表现出较强的抗盐胁迫能力,而且在胁迫后期,脯氨酸和丙二醛含量均低于对照组。
　　 6.将筛选出来的变异体材料进行根尖细胞染色体观察分析,分不同时间段取材固定,分析发现,取材于早上8点左右的根尖材料能获得较多处于细胞分裂中期或中后期的分裂相,是取材预处理的较好时间；用不同染料进行染色观察,醋酸洋红溶液的着色效果要优于地衣红染液。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 研究背景

1.1.1 生物质能与能源植物

1.1.2 高产生物质能源植物

1.2 能源柳研究进展

1.2.1 柳树的生物学特性

1.2.2 柳树的分布及其资源

1.2.3 柳树的应用

1.3 能源柳国内外研究应用现状

1.3.1 国外研究应用现状

1.3.2 国内研究应用现状

1.4 植物诱变育种、快繁与种质资源保存研究现状

1.4.1 诱变育种

1.4.2 无性快繁

1.4.3 种质资源保存

1.5 我国能源柳应用研究有待解决的问题

1.5.1 引种和培育优质资源

1.5.2 开展分子标记辅助育种,加快高产抗逆性良种选育

1.5.3 拓宽利用途径,多方面开发应用

1.6 本项研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验试剂及配制

2.2.1 诱变试剂的配制

2.2.2 脯氨酸测定试剂的配制

2.2.3 丙二酮测定试剂的配制

2.2.4 染色体制片试剂的配制

2.3 试验方法

2.3.1 扦插繁殖

2.3.2 组培快繁试验

2.3.3 芽的秋水仙素诱变处理及变异筛选

2.3.4 变异体植株的耐旱性及抗盐胁迫测试

2.3.5 变异体植株染色体观察

2.4 数据分析

3 结果与分析

3.1 能源柳离体培养

3.1.1 外植体良好消毒过程的建立

3.1.2 外植体芽的启动培养基的筛选

3.1.3 芽快速增殖培养基的筛选

3.1.4 组培苗的生根

3.1.5 能源柳快繁体系的建立

3.1.6 愈伤组织的形成

3.1.7 愈伤组织的芽分化

3.2 能源柳扦插试验

3.2.1 扦插基质的影响

3.3 能源柳的秋水仙素诱变处理

3.3.1 组培苗的秋水仙素诱变处理

3.3.2 扦插苗的秋水仙素诱变处理

3.3.3 扦插苗和组培苗处理效果对比

3.4 诱变变异体逆境胁迫试验

3.4.1 干旱胁迫下脯氨酸、丙二醛含量变化

3.4.2 盐胁迫下脯氨酸、丙二醛含量变化

3.5 诱变变异植株根尖细胞染色体分析

4 结论与讨论

4.1 结论

4.1.1 能源柳扦插繁殖与组培繁殖

4.1.2 芽萌发生长的“中间优势”

4.1.3 诱变变异体植株的耐旱性

4.1.4 诱变变异体染色体观察

4.2 讨论

4.2.1 不定芽分化增殖与愈伤组织增殖培养

4.2.2 诱变变异植株的耐旱性变化

4.2.3 愈伤组织培养的群聚效应

4.2.4 扦插苗芽萌发生长的中间优势

4.2.5 能源柳多倍体的诱变方法及诱变效果

5 应用前景以及有待进一步解决的问题

5.1 应用前景

5.2 有待进一步研究的问题

5.3 本研究的创新点

参考文献

附录 A

附录 B

附录 C

致谢