Induction and ploidy identification of autotetraploid black wax gourd
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摘要:目的
探索高效的同源四倍体黑皮冬瓜Benincasa hispida诱变方法组合和寻求简便、快速、大通量、准确的倍性鉴定方法。
方法以二倍体自交系幼苗为材料，利用不同浓度的秋水仙素和Oryzalin在06:00—07:00、12:00—13:00、17:00—18:00 共3个时间段“剥滴”处理幼苗生长点来诱变产生同源四倍体黑皮冬瓜，利用植株形态学、细胞学及流式细胞术鉴定法与根尖染色体计数鉴定法对变异株进行倍性鉴定。
结果不同浓度的秋水仙素和Oryzalin在不同时间段处理幼苗，均有一定的诱变效果，但秋水仙素的诱变率整体高于Oryzalin处理，且以2 g·L–1的秋水仙素在06:00—07:00处理的诱变率最高，达32.18%；集成植株形态学、细胞学及流式细胞术鉴定的结果与根尖染色体计数法倍性鉴定的结果一致。
结论2 g·L–1的秋水仙素在06:00—07:00“剥滴”处理为最高效的诱变组合方法；集成植株形态学、细胞学及流式细胞术鉴定方法能简便、快速、大通量、准确地进行倍性鉴定。
Abstract:ObjectiveTo explore efficient induction method of autotetraploid Benincasa hispida and seek a simple, convenient, large flux and accurate method of ploidy level identification.
MethodThe seedlings of diploid B. hispida inbred lines were used as materials. Autotetraploid B. hispida was induced using different concentrations of colchicine and oryzalin at different times including 06:00 to 07:00, 12:00 to 13:00 and 17:00 to 18:00 to treat the growth points of seedlings. Ploidy levels of mutated plants were determined by using the methods based on plant morphology, cytology, flow cytometric analysis and chromosome numbers of root tips.
ResultThere were certain induction effects by using different concentrations of colchicine and oryzalin at different times, but the induction rate of colchicine was overall higher than that of oryzalin, and the highest induction rate was 32.18% using 2 g·L–1 colchicine from 06:00 to 07:00. The ploidy identification result from the combination of methods based on plant morphology, cytology and flow cytometric analysis was the same as the result based on chromosome numbers of root tips.
ConclusionThe optimum method of obtaining autotetraploid was using 2 g·L–1 colchicine from 06:00 to 07:00. The combination of plant morphology, cytology and flow cytometric analysis was a simple, convenient, large flux and accurate way to identify ploidy level.
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Keywords:
- Benincasa hispida /
- autotetraploid /
- induction /
- ploidy identification /
- flow cytometric analysis
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图 1 苗期变异株生长点丛生形态特征
Figure 1. The morphology characteristics of clustering growth points in mutated seedlings
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图 3 抽蔓期相同节位叶片形态
Figure 3. The morphology characteristic of leaves at vine growth stage
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图 5 流式细胞仪测定细胞核DNA含量峰值分布图
细胞核总数为5 000，变异系数<5%
Figure 5. Peak distribution of nuclear DNA content by flow cytometry
表 1 秋水仙素和Oryzalin不同处理组合对二倍体冬瓜的诱变效果1)
Table 1 Induction effect on diploid Benincasa hispida by different treatments of colchicine and Oryzalin
处理时间 处理 变异率/% 四倍体诱导率/% 06:00—07:00 对照 0±0e 0±0d 1 g·L–1秋水仙素 32.56±1.63c 13.95±1.72c 2 g·L–1秋水仙素 70.11±3.45a 32.18±2.35a 4 g·L–1秋水仙素 22.99±1.51d 11.49±1.31c 20 μmol·L–1 Oryzalin 26.74±1.62d 12.79±1.25c 40 μmol·L–1 Oryzalin 41.38±1.93b 22.99±1.78b 60 μmol·L–1 Oryzalin 42.22±1.95b 12.22±1.14c 12:00—13:00 对照 0±0e 0±0f 1 g·L–1秋水仙素 11.63±0.37d 4.65±1.03c 2 g·L–1秋水仙素 25.29±0.59a 9.20±0.75a 4 g·L–1秋水仙素 12.94±0.45d 1.18±0.32e 20 μmol·L–1 Oryzalin 17.44±1.14c 3.49±0.95d 40 μmol·L–1 Oryzalin 24.10±0.47b 8.43±0.34b 60 μmol·L–1 Oryzalin 29.41±1.06a 2.35±0.21de 17:00—18:00 对照 0±0d 0±0e 1 g·L–1秋水仙素 17.86±1.64c 9.52±1.23c 2 g·L–1秋水仙素 32.94±2.07a 17.64±1.57a 4 g·L–1秋水仙素 19.54±1.79c 6.90±0.89d 20 μmol·L–1 Oryzalin 25.29±3.42b 9.20±1.17c 40 μmol·L–1 Oryzalin 35.63±2.15a 14.94±1.05b 60 μmol·L–1 Oryzalin 37.50±2.37a 5.68±0.75d 1)相同处理时间、同列数据后凡具有一个相同小写字母者，表示差异不显著(P>0.05，Duncan’s 法) 
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表 2 抽蔓期变异株与正常株气孔保卫细胞大小、密度及叶绿体数比较1)
Table 2 The comparison on size, density and number of chloroplast of stomata guard cell between normal and mutated plants at vine growth stage
材料 保卫细胞纵径/μm 保卫细胞横径/μm 保卫细胞密度2) 叶绿体个数 二倍体 11.28±1.35 7.17±0.58 30.0±2.5 8.1±1.8 变异株 16.57±1.58* 9.57±0.89* 18.0±2.1* 14.6±2.1* 1) “*”表示与二倍体差异显著(P<0.01，t 检验)；2)保卫细胞密度为单个视野内的保卫细胞个数
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