不同倍性东方百合杂交后代染色体数目观察

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第22卷　第5期　　　　　　　　　　　　　　云南农业大学学报　　　　　　　

2007年　9月　　　　　　　　　　JournalofYunnanAgriculturalUniversity　　　　　

Vol122　No15

Sep.2007

不同倍性东方百合杂交后代染色体数目观察

向仕华,郑思乡

1

1,233

3

,赵　雁,关文灵,李　益,刘　妍,张喜艳

11111

(1.云南农业大学园林园艺学院,云南昆明650201;2.云南玉溪雷森科技有限公司,云南玉溪650031)

摘要:以3个二倍体东方百合品种(2n=2×=24)与4个同源四倍体东方百合品种(2n=4×=48)为杂交亲本配制成8个杂交组合,并对杂交后代各株系进行了细胞学观察。结果表明,性低;且各杂交组合的杂交后代中,。关键词:东方百合;细胞学;二倍体;同源四倍体

中图分类号:S6821032　　文献标识码:A　　文章编号:)-04

ChroonontheHybrid

ifferentPloidyLiliumoriental

XIANGShi2hua,ZHENGSi2xiang

1

1

1

1

1,2

,ZHAOYan,

1

1

GUANWen2ling,LIYi,LIUYan,ZHANGXi2yan

(1.FacultyofLandscapeandHorticulture,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China;

2.LeisenScienceandTechnologyLimitedCompany,Yuxi650031,China)

Abstract:CytologicalobservationonthehybridgenerationsofninecrosscombinationobtainedfromthecrossingparentsofthreediploidLiliumorientalvarieties(2n=2×=24)andfourautotetraploidvarieties(2n=4×=48).Theresultsshowedthat,thepropagationoftheLiliumorientalhybridseedswereverylow,andallthehybridgenerationshaveadifferentdegreediversityinthenumberofchro2mosomes.

Keywords:Liliumoriental;cytology;diploid;autotetraploid

百合是百合科(Liliaceae)百合属(Lilium)多年生草本植物。百合在鲜花中的地位非常重要,因而在国内外花卉市场上百合始终倍受人们青睐。但至今我国花卉市场上无论是芳香醉人的东方、麝香系列,还是朴素大方的亚洲百合几乎都是国外培育的泊来之品。因此应充分利用我国丰富的百合遗传资源,结合常规和现代育种技术,培育出具有自主知识产权的百合新品种。

有性杂交对于百合育种,特别是选育百合新品种有着重要的现实意义。不同倍性东方百合杂交,可以获得二倍体、三倍体和四倍体植株,它们无论在新品种培育、遗传研究还是在生产上都具有重要

作用。为此提出了本项研究,旨在快速培育出观赏价值高的百合优良品系来,为国内百合种质资源的研发与生产开辟一条新的途径,并为百合的遗传学研究积累资料。

以下因素可能造成植物染色体数目变异:①秋水仙素等化学诱变剂;②物理因素,如温度聚变、X射线、激光、嫁接、切割等;③多倍体与二倍体杂交或与未经减数分裂的配子受精;④组织培养;⑤大多数胚乳培养产生的植株;⑥远缘杂交;⑦化学诱导的无融合生殖。本文首次提出不同倍性东方百合杂交所产生的染色体数目多样性,以便为今后百合倍性间杂交育种提供理论依据

。

　收稿日期:2006-12-20　

3基金项目:国家科技部成果转化基金项目　　　　33通讯作者　E2mail:huazizi@　作者简介:向仕华(1983-),男,在读硕士生,主要从事花卉生物技术与育种研究。

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1　材料与方法1.1　材料

云南农业大学学报　　　　　　　　　　　　　　第22

卷

分裂行为的观察,取各株系根尖用卡诺固定液直接

固定→酸解→卡宝品红染色→火焰烘烤→压片,然后用光学显微镜观察和拍照。2　结果与分析

2.1　不同倍性东方百合品种间杂交亲和性研究

云南省玉溪市科技有限公司提供的东方百合品

种。有SF4×ZY29,SF4×ZY17,ZY17×SF4,L4×T4,T4×L4,L2×L4,L2×T4,C4×ZY17八个杂交组

)合[SF4,C4为东方百合星球战士(L.‘Starfighter’诱导的四倍体新品种;ZY29,ZY17为东方百合真情

(L.‘ConAmore’)和元帅(L.‘Acapulco’)的2n配子杂种后代形成的二倍体新品种;T4为东方百合蒂伯(L.‘Tiber’)诱导的四倍体新品种;L4为东方百合里

)诱导的四倍体新品种]。瓦尔多(L.‘Livarno’

1.2　方法

根据表1进行杂交试验5d掉雄蕊,并且套袋,、柱头上出现粘液时授粉(头上),并重复授粉。种子萌发率(%)=萌发种子数/杂交种子数×100%。

表1　杂交组合

Tab.1　Crosscombination

组合

combination

1

234567在不同倍性品种之间的杂交中(表2),出苗率都很低并有很大差异,说明东方百合不同倍性品种间杂交亲和性较差,与其它相关报道相符合

[1]

。

,13%,以二倍体0167%,,说明在二倍体与四倍体的杂交中以四倍体为母本的杂交更易成功,杂交亲和性更强。在四倍体SF4为母本的各组合中,以ZY29为父本的种子萌发率远远高于以ZY17为父本的,说明SF4与ZY29的杂交亲和性

更强。在ZY17与SF4的正反杂交组合中,种子萌发率都很低,而以正交组合的种子萌发率稍高一些,这可能是由正反杂交胚乳发育的差异所致。在二倍体ZY17为父本的杂交组合中,四倍体C4为母本的杂交组合的种子萌发率远远高于以SF4为母本的,说明C4与ZY17的杂交亲和性更强,更易获得杂种后代。而以L2,L4为母本的各杂交组合中,他们的种子萌发率都为0,说明他们的杂交亲和性很低,存在很大杂交障碍,因此,今后不应以类似他们的来作为培育新种的杂交组合。说明在对多倍体品种改良时,无论是四倍体之间的杂交,还是以二倍体和四倍体之间的正反杂交,首要考虑的是亲本间的亲和性问题,才能准确、快速、有效的达到理想的育种目标。

表2　种子萌发状况

Tab.2　Theconditionofseedgerminated

杂交组合培养种子数观察天数/d种子萌发数种子萌发率/%

crossNo.ofseed

combinationculturedSF4×ZY29ZY17×SF4SF4×ZY17C4×zy17L2×L4L2×T4T4×L4L4×T4

25015070025032575150150

No.ofNo.ofseed

observedaygerminated120120120120120120120120

31356700140

frequencyof

seedgerminated

121421001726180001090

母本代号染色体倍数父本代号染色体倍数

femalemultiplesofmaleparentmultiplesof

parentnumberchromosomenumberchromosome

SF4

ZY17SF4C4L2L2T44244224×××××××ZY29SF4ZY17ZY17L4T4L42422444×××××××将成熟的果实2～4℃低温处理7d后,种子消毒并接种在MS+110mg/L6-BA+011mg/LNAA的培养基上,放于温度20～22℃,光照强度1000lx,每日光照12h下培养。

将萌发的种子接种在MS+115mg/L6-BA+011mg/LNAA上诱导不定芽,并形成株系;继代培养将6-BA下降到015mg/L;生根培养基为MS+110mg/LNAA+2-5g/LAC;试管苗经2～4℃低温处理37～57d,然后练苗移栽到腐质土中。

杂交后代染色体数目观察,以各株系根尖为材料,用秋水仙素和八羟基喹啉(1∶1)预处理→卡诺固定液固定→酸解→卡宝品红染色→火焰烘烤→压片,然后用光学显微镜观察、计数并拍照。有丝

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第5期　　　　　　　　　向仕华,等:不同倍性东方百合杂交后代染色体数目观察2.2　二倍体与四倍体杂交后代染色体数目观察

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根据笔者对1442个中期分裂相染色体数目的观察,不同杂交组合其杂交后代均出现了染色体多样性,染色体数目分布也不尽相同,除整倍体细胞外,还含有大量的非整倍体细胞,即使是同一杂交组合不同株系间也含有数量不等的二倍体、三倍体和四倍体细胞和一定数量的非整倍体细胞。

据经典遗传学规律,东方百合二倍体(2n=2×=24)与四倍体(2n=2×=48)杂交其杂交后

代应可得到完全的三倍体(2n=2×=36)。但笔者在此试验中,发现其杂交后代的染色体数目变化十分复杂,在已观察的1279个分裂相中,染色体数目变幅在18～48之间,各杂交组合以二倍体体细胞染色体数24最多,有637个,占到4918%;近二倍体水平的体细胞有1251个,占到9718%。其中C4×ZY17杂交后代中,含有少量的三倍体、四倍体细胞(表3),是进行研究的重要材料,可从中选育出二倍体、三倍体、四倍体和非整倍体株系。

表3　Tab.3　ThechromosomenumberdistributionofeenDloid

杂交组合

crosscombinationSF4×ZY29细胞数No1ofcells%ZY17×SF4No1ofcells%SF4×ZY17细胞数No1ofcells%C4×ZY17细胞数No1ofcells%

18～1911210005018

20～2185154134513681118

22～231353012182417931

31～360047152115

7362194762172744715

3216561727417

11138114

20130

37～4200061

43～470004017

480005018

合计

512100

11610075100576100

2.3　四倍体与四倍体杂交后代染色体数目观察

在四倍体与四倍体各杂交组合中,其杂交后代染色体数目出现了多样性(表4)。在T4×L4杂交组合其杂交后代体细胞染色体变幅在24～48之间,具24条染色体的体细胞有12个,占713%,近

二倍体染色体数的体细胞占到1416%,具36条染色体的体细胞有29个,占1718%,近三倍体染色体数的体细胞占到3919%,具48条染色体的体细胞有39个,占24%,近四倍体染色体数的体细胞占4515%。

表4　四倍体与四倍体杂交后代染色体数目分布

Tab.4　ThechromosomenumberdistributionofhybridcrossbetweenTetraploidandTetraploid

杂交组合

crosscombinationT4×L4细胞数No1ofcells%

16～1900

20～2100

22～2300

染色体数目No1ofchromos

ome

2425～3031～3536

12713

12713

10611

291718

37～422616

43～47352115

483924

合计

163100

2.4　不同倍性东方百合杂交后代有丝分裂行为的

观察

对各杂交组合的杂交后代的有丝分裂行为进

行了观察,结果表明各杂交组合(除T4×L4外)的后代中均有不同程度地存在各种异常的有丝分裂现象,如染色体单桥、双桥、多桥、多极分裂、双核、微核等现象,见图1～6。染色体数愈乱,其异常有丝分裂现象就愈明显。

3　讨论

(1)因父母本染色体倍性的差异而存在杂交

障碍,从而导致育种效率低。关于不同倍性间杂交亲和性问题,根据Johnston等提出的Endosperm

[2]

BalanceNumber(EBN)假说,在杂种的胚乳中,只有当母本与父本的基因组成比例为2∶1时,胚乳才能正常发育,形成健全的种子,否则父母本染色

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634云南农业大学学报　　　　　　　　　　　　　　第22

卷

的培育提供育种资源。为了探明其细胞遗传规

律,将进一步对不同倍性间东方百合杂交后代做更为系统的有丝分裂和核型分析研究,为东方百合异倍性杂交育种奠定细胞学基础。在研究过程中,同时发现了多倍体细胞二倍化现象,其形成原因和机制还待进一步研究。

(3)从比较遗传学角度来分析,百合存在着与有性繁殖植物不同的遗传特点。丰富多样的变异可通过无性繁殖保留下来,形成不同的遗传特点,[]

[7]

体组成比例发生絮乱,胚乳发育中途停滞,造成胚的败育。并根据胚在体内生长由胚乳提供养分的原理,只要在培养基中加入适当养分和生理物质,且选择幼胚发育中后期进行离体培养,势必会提高

[3～6]

培养效率,从而提高育种效率。

(2)倍性间杂交后代中出现了染色体数目的多样性,这可能是与异常有丝分裂如研究中所观察到的染色体单桥、双桥、多桥、多极分裂等现象,或有2n配子的形成有关,由此造成染色体数目多样化和丰富的染色体结构变异,从而产生丰富的性状变异,这些变异经过稳定后,可为东方百合新品种

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