基本信息
- 项目名称：
- 红掌“亚利桑那”四倍体的诱导
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 红掌是一种高档的园艺植物，它花色独特，佛焰苞平展， 烛状的肉穗花序和吸引的叶片。普通的二倍体栽培种一般通过有性杂交获得。然而，多倍体经常产生有益的变异，如大而鲜艳的花，不易衰老的花瓣，对生物和非生物胁迫更强的抗性。四倍体红掌在育种中起着重要的作用，如它与二倍体杂交，通常可以产生无种子的三倍体后代，将更加健壮和高产，本研究用秋水仙素处理的方法获得了四倍体植株。
- 详细介绍：
- 红掌(Anthurium) 又名花烛、安租花,为天南星科花烛属多年生草本植物,其花型独特,红、白色蜡质佛焰苞中挺立着黄白色、白色或紫红色穗状花序,是观叶观花俱佳的观赏花卉,也是近几年国内外十分流行的名贵花卉之一。目前，国内外有关红掌育成的途径主要采用杂交方法进行，有关红掌多倍体育种目前还少见有报道。因此有必要通过秋水仙素处理红掌的再生团块，获得了四倍体植株。 用三种不同浓度的秋水仙素浓度（0.1，0.2，0.3%）分别处理起源于气生根的红掌亚利桑那再生团块3、5、7小时，然后转移到含有3mg/L BAP +0.2 mg/L 2,4-D的MS培养基上。六十天后统计组织团块的成活率和再生团块的数量。高浓度的秋水仙素和长时间处理会显著降低再生团块的存活率。与此相反，秋水仙素对团块的再生影响不显著。所有处理都可以获得四倍体植株，且四倍体的诱导率在0.2%—7.6%之间。0.3%，5小时的处理对红掌四倍体的诱导效果较佳。四倍体叶片的气孔比二倍体的大；然而气孔的密度却比二倍体的低。与二倍体相比，四倍体有粗壮的叶梗；叶片厚且呈黑绿色；肉状花穗厚且花期长。四倍体群体中出现了双佛焰苞和缺少花梗等变异，同二倍体一样，四倍体也可以通过气生根再生团块途径快繁。 目前我国红掌的栽培品种基本上都来自荷兰Athura、AVO、Rijn及Florist de Kwakel B.V.公司，而我国只有极少数单位从事红掌新品种选育研究工作，有关多倍体新品种选育成功的报道未见报道，因此本研究开展的红掌四倍体选育将填补了我国在此方面的空白。在生产上有望为三倍体、五倍体选育提供新的种质材料。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 红掌是天南星科花烛属草本植物花卉，世界著名的高档切花和盆栽花卉，观赏性强，价格高，在国内、外的市场消费量大。目前，国内外有关红掌育成的途径主要采用杂交方法进行，有关红掌多倍体育种目前还少见有报道。因此有必要通过秋水仙素处理红掌的再生团块，获得了四倍体植株，红掌四倍体选育在理论上将加深此领域研究。在生产上有望为三倍体、五倍体选育提供新的种质材料。
科学性、先进性及独特之处
- 首次利用气生根来源的再生团块为材料对红掌二倍体进行加倍，获得了红掌四倍体植株，并筛选出佛焰苞大，花期长的优良变异株系。
应用价值和现实意义
- 我们选育的红掌多倍体在生产上有望为三倍体、五倍体选育提供新的种质材料。四倍体植株如果表型理想，符合生产实践需要（如抗性增强，花期延长，株型理想），也可以作为新品种在生产实践中推广。
学术论文摘要
- 起源于气生根的红掌亚利桑那再生团块在三种不同浓度的秋水仙素浓度（0.1，0.2，0.3%）下各处理3、5、7小时，然后转移到含有3mg/L BAP +0.2 mg/L 2,4-D的MS培养基上。六十天后统计组织团块的成活率和再生团块的数量。高浓度的秋水仙素和长时间处理会显著降低再生团块的存活率。与此相反，秋水仙素对团块的再生影响不显著。所有的实验处理都可以获得四倍体植株，且四倍体的诱导率在0.2%—7.6%之间。0.3%，5小时的处理对红掌四倍体的诱导效果较佳。四倍体叶片的气孔比二倍体的大；然而气孔的密度却比二倍体的低。与二倍体相比，四倍体有粗壮的叶梗；叶片厚且呈黑绿色；肉状花穗厚且花期长。四倍体群体中出现了双佛焰苞和缺少花梗等变异。同二倍体一样，四倍体也可以通过气生根再生团块途径快繁。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 本研究以起源于气生根的红掌亚利桑那再生团块为材料成功地筛选出四倍体植株，并对其进行了形态学和细胞学分析，所选育的红掌多倍体在生产上有望为三倍体、五倍体选育提供新的种质材料。
参考文献
- Martin KP, Joseph D, Madassery J, Philip VJ (2003) Direct shoot regeneration from lamina explants of two commercial cut flower cultivars of Anthurium and reanum Hort. In Vitro Cellular and Developmental Biology Plant 39:500-504. Sheffer R. D., T. B. Croat. (1983) Chromosome Numbers in the Genus Anthurium (Araceae) II Amer. J. Bot. 70: 858-871. Wang GL, Chen C, Li W, Li YM (2006) Cytological study on callus of leaf and reproduction block mass of aerial root in Anthurium andraeanum. Acta Horticulture Sinicia 33:587-59. Hamidah M, Karim AGA, Debergh P (1997) Somatic embryogenesis and plant regeneration in Anthurium scherzerianum. Plant Cell Tissue and Organ Culture 48: 189-19 Dhooghe E. , Van Laere K., Eeckhaut T et al (2010) Mitotic chromosome doubling of plant tissues in vitro. Plant Cell Tiss. Organ Cult 104: 359-373
同类课题研究水平概述
- 多倍体育种是植物育种的重要手段，目前包括葡萄，草莓，马铃薯在内的多种植物已经获得了多倍体，并选育出新品种。红掌是是世界著名的高档切花和盆栽花卉，目前国外有关红掌育种的途径主要采用有性杂交，国际上有关红掌研究主要侧重于离体快繁和种质保存的研究，有关红掌多倍体育种还少见有报道。 秋水仙素是最常用的有丝分裂抑制剂。根或腋芽用秋水仙素溶液浸泡或润湿后细胞中染色体数目可加倍。利用秋水仙素诱导整体植株染色体加倍技术，现已成功地诱导出甜菜，黑麦草和红三叶草的四倍体，并在生产上得到了应用。但是秋水仙素处理整体植株的茎尖或者根尖，所获得多倍体效率比例较低，而且存在较高比例的混倍体，所以这种方法的有效性比较低。 利用离体培养植株也可以诱导多倍体。由于离体培养植株的培养条件可控，因此 用秋水仙素处理离体培养植株可大幅度地提高染色体加倍效率，Murashige and Nakano (1966)首次以离体培养烟草为材料获得了多倍体。随着组织培养的发展，离体植株的多倍化技术越来越成熟，并在姜，蛇麻草，梨和石榴等植物上获得了成功。另外，多倍体诱导在许多天南星科的植物中获得了成功，如 Spathiphyllum wallisii Regel (Eeckhaut et al 2004 ),Zamioculcas Zamiifolia (Vanzie-Canton & Leonhardt 2009)等。 红掌的微繁殖在多种组织上获得了成功，其中包括叶，叶柄， 肉穗花序，佛焰苞，侧生芽，茎尖，组培苗的根。来自这些组织的外植体经愈伤组织阶段产生不定芽。最近，我们发现红掌的气生根能够诱导形成团块，其上再生不定芽(Wang et al 2005; Wang et al 2006)。然而，这些团块还没有用来进行秋水仙素诱导四倍体的报道。我们首次报道了利用秋水仙素处理二倍体红掌离体产生四倍体。 目前我国红掌的栽培品种基本上都来自荷兰Athura、AVO、Rijn及Florist de Kwakel B.V.公司，而我国只有极少数单位从事红掌新品种选育研究工作，有关多倍体新品种选育成功的报道未见报道，因此本研究开展的红掌四倍体选育将填补了我国在此方面的空白。在生产上有望为三倍体、五倍体选育提供新的种质材料。
