植物学报 ›› 2025, Vol. 60 ›› Issue (2): 246-255.DOI: 10.11983/CBB24143 cstr: 32102.14.CBB24143
郭政1, 邵香君2, 鲁海雯1, 侯丹1, 孔思梦1, 李翔宇1, 刘华倩1, 林新春1,*()
收稿日期:
2024-09-18
接受日期:
2024-11-15
出版日期:
2025-03-10
发布日期:
2024-11-26
通讯作者:
林新春
基金资助:
Zheng Guo1, Xiangjun Shao2, Haiwen Lu1, Dan Hou1, Simeng Kong1, Xiangyu Li1, Huaqian Liu1, Xinchun Lin1,*()
Received:
2024-09-18
Accepted:
2024-11-15
Online:
2025-03-10
Published:
2024-11-26
Contact:
Xinchun Lin
摘要: 由于大部分竹类植物开花周期长、花期难以预测且结实率低, 导致竹子育种一直是竹类植物研究的难题。多倍体育种作为植物育种的一种常用手段, 能够通过人工诱导获得具有优良性状的后代。在竹子育种中, 有关多倍体育种的研究较少。在已有马来甜龙竹(Dendrocalamus asper)再生体系的基础上, 分别使用液体悬浮法和固体培养基混培法对马来甜龙竹胚性愈伤组织进行秋水仙素处理。结果表明, 对于愈伤组织分化率和褐化率, 基于液体悬浮法用50 mg∙L-1秋水仙素处理愈伤组织48-72小时效果最佳。实验共得到再生植株54株, 其中对照组7株。利用流式细胞仪检测所有再生植株, 成功得到染色体加倍植株16株。在染色体加倍率方面, 采用100 mg∙L-1秋水仙素处理48小时产生的染色体加倍植株数量最多, 染色体加倍率达54.54%。与六倍体相比, 十二倍体植株的叶片更大、更厚, 下表皮气孔更大, 暗示其在抗逆生理方面具有一定的优越性。研究提出的基于竹子离体再生体系的高效率多倍体育种技术, 为培育竹类多倍体新种质提供了新方法。
郭政, 邵香君, 鲁海雯, 侯丹, 孔思梦, 李翔宇, 刘华倩, 林新春. 马来甜龙竹多倍体高效诱导及鉴定. 植物学报, 2025, 60(2): 246-255.
Zheng Guo, Xiangjun Shao, Haiwen Lu, Dan Hou, Simeng Kong, Xiangyu Li, Huaqian Liu, Xinchun Lin. Efficient Induction and Identification of Polyploids in Dendrocalamus asper. Chinese Bulletin of Botany, 2025, 60(2): 246-255.
图1 基于液体悬浮法用秋水仙素处理马来甜龙竹愈伤组织的结果 (A) 不同秋水仙素浓度和不同处理时间愈伤组织褐化率; (B) 不同秋水仙素浓度和不同处理时间愈伤组织分化率。数据为平均值±标准差(n=10), 不同小写字母表示不同处理间差异显著。
Figure 1 Results of colchicine treatment of Dendrocalamus asper calluses based on liquid suspension method (A) Callus browning rate at different colchicine concentrations and treatment times; (B) Callus differentiation rate at different colchicine concentrations and treatment times. Data are means ± SD (n=10), and different lowercase letters indicate significant differences among different treatments.
图2 基于固体培养基混培法用秋水仙素处理马来甜龙竹愈伤组织的结果 (A) 0、50和100 mg∙L-1秋水仙素处理30天; (B) 0、20、40和50 mg∙L-1秋水仙素处理14天; (C) 0、20、40和50 mg∙L-1秋水仙素处理30天; (D) 愈伤组织褐化率; (E) 愈伤组织分化率。数据为平均值±标准差(n=10), 不同小写字母表示不同处理间差异显著。Bars= 5 mm
Figure 2 Results of colchicine treatment of Dendrocalamus asper calluses based on solid medium mixed culture method (A) Treat with 0, 50, and 100 mg∙L-1 colchicine for 30 days; (B) Treat with 0, 20, 40, and 50 mg∙L-1 colchicine for 14 days; (C) Treat with 0, 20, 40, and 50 mg∙L-1 colchicine for 30 days; (D) Callus browning rate; (E) Callus differentiation rate. Data are means ± SD (n=10), and different lowercase letters indicate significant differences among different treatments. Bars=5 mm
图3 马来甜龙竹不同多倍体流式细胞仪分析和形态学观察结果 (A), (D) 对照组六倍体(6×); (B), (E) 实验组十二倍体(12×); (C), (F) 实验组十八倍体(18×)。Bars=20 cm
Figure 3 Results of flow cytometry analysis and morphological observation of different polyploids in Dendrocalamus asper (A), (D) Control group of hexaploid (6×); (B), (E) Experimental group of dodecaploid (12×); (C), (F) Experimental group of octaploid (18×). Bars=20 cm
Colchicine concentration and treatment time | Number of chromosome doubling | Number of regenerated plantlets obtained | Doubling rate (%) | |
---|---|---|---|---|
Liquid suspension method | 50 mg∙L-1, 24 h | 0 | 7 | 0 |
50 mg∙L-1, 48 h | 2 | 7 | 28.57 | |
50 mg∙L-1, 72 h | 3 | 8 | 37.50 | |
100 mg∙L-1, 24 h | 0 | 5 | 0 | |
100 mg∙L-1, 48 h | 6 | 11 | 54.54 | |
100 mg∙L-1, 72 h | 2 | 6 | 33.33 | |
Solid medium mixed culture method | 40 mg∙L-1, 14 d | 1 | 1 | 100 |
40 mg∙L-1, 30 d | 1 | 1 | 100 | |
50 mg∙L-1, 14 d | 1 | 1 | 100 |
表1 马来甜龙竹再生苗染色体加倍率
Table 1 Chromosome doubling rate of regenerated plantlets of Dendrocalamus asper
Colchicine concentration and treatment time | Number of chromosome doubling | Number of regenerated plantlets obtained | Doubling rate (%) | |
---|---|---|---|---|
Liquid suspension method | 50 mg∙L-1, 24 h | 0 | 7 | 0 |
50 mg∙L-1, 48 h | 2 | 7 | 28.57 | |
50 mg∙L-1, 72 h | 3 | 8 | 37.50 | |
100 mg∙L-1, 24 h | 0 | 5 | 0 | |
100 mg∙L-1, 48 h | 6 | 11 | 54.54 | |
100 mg∙L-1, 72 h | 2 | 6 | 33.33 | |
Solid medium mixed culture method | 40 mg∙L-1, 14 d | 1 | 1 | 100 |
40 mg∙L-1, 30 d | 1 | 1 | 100 | |
50 mg∙L-1, 14 d | 1 | 1 | 100 |
图4 不同倍性马来甜龙竹叶片形态学特征 (A) 叶宽比较; (B) 叶长比较; (C) 长宽比比较。数据为平均值±标准差(n=10), 不同小写字母表示3种倍性之间差异显著。
Figure 4 Morphological characteristics of Dendrocalamus asper leaves with different ploidy (A) Comparison of leaf width; (B) Comparison of leaf length; (C) Comparison of aspect ratio. Data are means ± SD (n=10), and different lowercase letters indicate significant differences among the three ploidies.
Ploidy | Blade thickness (μm) | Upper skin thickness (μm) | Lower skin thickness (μm) |
---|---|---|---|
6× | 82.83±7.19 c | 9.47±0.56 c | 7.19±0.30 b |
12× | 121.86±5.30 b | 15.19±0.86 b | 8.02±1.58 b |
18× | 168.74±11.47 a | 23.12±0.53 a | 15.06±0.50 a |
表2 不同倍性马来甜龙竹叶片组织参数分析
Table 2 Analysis of leaf tissue parameters of Dendrocalamus asper with different ploidy
Ploidy | Blade thickness (μm) | Upper skin thickness (μm) | Lower skin thickness (μm) |
---|---|---|---|
6× | 82.83±7.19 c | 9.47±0.56 c | 7.19±0.30 b |
12× | 121.86±5.30 b | 15.19±0.86 b | 8.02±1.58 b |
18× | 168.74±11.47 a | 23.12±0.53 a | 15.06±0.50 a |
图5 不同倍性马来甜龙竹保卫细胞观察 (A) 对照组六倍体(6×); (B) 实验组十二倍体(12×); (C) 实验组十八倍体(18×); (D) 畸形保卫细胞; (E) 保卫细胞畸形率(不同小写字母表示3种倍性之间差异显著)。Bars=10 μm
Figure 5 Observation of guard cells of different ploidy of Dendrocalamus asper (A) Control group of hexaploid (6×); (B) Experimental group of dodecaploid (12×); (C) Experimental group of octaploid (18×); (D) Malformed guard cells; (E) Guard cell malformation rate (different lowercase letters indicate significant differences among the three ploidies.). Bars=10 μm
Ploidy | Guard cells | |
---|---|---|
Length (μm) | Width (μm) | |
6× | 20.25±1.30 c | 7.04±1.02 b |
12× | 28.37±2.20 b | 8.40±0.81 a |
18× | 36.54±5.58 a | 8.96±1.32 a |
表3 不同倍性马来甜龙竹气孔参数
Table 3 Stomatal parameters of Dendrocalamus asper with different ploidy
Ploidy | Guard cells | |
---|---|---|
Length (μm) | Width (μm) | |
6× | 20.25±1.30 c | 7.04±1.02 b |
12× | 28.37±2.20 b | 8.40±0.81 a |
18× | 36.54±5.58 a | 8.96±1.32 a |
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