秋水仙素誘導人參果“圓果”多倍體的初探

李映樂 張伊 李茹 王玉英 李枝林 黃興龍 李國昌

摘要：為建立秋水仙素誘導人參果多倍體的方法，以人參果品種“圓果”組培苗為試驗材料，用0.1%、0.2%、0.4%濃度的秋水仙素溶液分別浸泡10、18、26 h，培養30 d觀察和測定相關指標。結果表明，秋水仙素處理濃度、時間與人參果組培苗成活率成反比。濃度0.1%處理10 h，植株成活率為96.67%;濃度0.2%和0.4%處理26 h死亡率都達到100%。濃度0.2%處理18 h，變異率最高為53.33%;變異植株出現莖增粗，葉柄增長增粗，葉形指數小，根系發達，節間距離增加，顏色加深等特點。處理濃度為0.2%時，組培苗半致死時間為16.66 h。綜合表明，秋水仙素濃度為0.2%處理18 h最適于人參果組培苗多倍體的誘導。

關鍵詞：人參果;秋水仙素;多倍體;誘導半致死時間;組培苗

中圖分類號： S641.901 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）10-0122-04

人參果（Solanum muricatum Aiton）原名香瓜茄，原產于南美洲，是茄科多年生雙子葉草本植物[1]。人參果具有多種藥理作用，且無不良反應，尤其在食品保健方面，除增強機體免疫力外，還可以輔助治療阿爾茲海默病、血管疾病等，還可以改善記憶、促進睡眠、減肥等[2]。人參果的果實鮮美多汁，甜而不膩，富含維生素C和蛋白質，但糖和脂肪含量低，還含有人體必需的18種微量營養素，并且是很好的高鉀低鈉水果，保健效果極其顯著，被譽為“綠色保健珍品”[3]。因此，研究人參果多倍體育種對人參果產業具有重要意義。

植物多倍體是指每個細胞中染色體的數目是3組或3組以上的植物[4]。植物育種研究中，多倍體植物的經濟性狀往往更加優良，在生理上較普通植株有更強的適應性，在遺傳上有較大的可塑性，其中一些特殊性能可為農業經濟發展提供很多幫助。隨著染色體加倍，細胞核增大導致細胞也會變大，根、莖增粗，葉片增厚，顏色加深，所得到的果實種子也會增大。在園藝產品中，尤其對于水果來說，獲得無籽或少籽果實是目前人們研究的目標;多倍體植物對環境的適應性和抗逆性較普通植物更強，能提高植物成活率，進而獲得更高的收益;有機合成率提高，多倍體植物新陳代謝旺盛，酶活性增加，提高了有機物的合成速率，植物的營養元素含量也相應增加[5]。

目前，獲得植物多倍體的方式有2種，即自然誘導和人工誘導。因自然誘導存在隨機性且頻率較低，所以生產上常用人工誘導方式。人工誘導多倍體的方法可分為物理方法和化學方法。物理方法包括利用溫度突變、機械創傷和輻射等。物理方法是早期多倍體育種最常用的方法[6]，已獲得咖啡[7]、桑樹[8]等加倍植株。化學方法包括使用植物生物堿、植物生長激素和其他化學試劑。其中，秋水仙素處理是誘導植物多倍體最高效也是最常用的方法之一。已在雜交蘭[9]、葡萄[10]獲得四倍體植株，但目前尚無人參果多倍體誘導的研究。因此本試驗以人參果“圓果”為研究對象，采用秋水仙素處理人參果組培苗，觀察植株的生長和變異情況，以期篩選出人參果多倍體誘導的最佳處理濃度和時間，為人參果的多倍體育種奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2019年在云南農業大學園林園藝學院花卉研究所進行，試驗材料為人參果“圓果”組培苗。

1.2 試驗方法

1.2.1 多倍體誘導 把人參果組培苗切成長約 1 cm 的莖段，去除葉片，只留1個葉柄。每個處理取30個莖段放于事先配制好的秋水仙素溶液中浸泡，處理時間為10、18、26 h 。后接種于MS培養基上，每瓶培養基接種6個莖段，每個濃度接種5瓶。期間觀察植株的生長情況，記錄其成活率和死亡率。繼代培養30 d，測量植株的形態指標。

培養條件：pH值5.8，相對濕度[RH，（75±5）%]，溫度（22±2） ℃，14 h/d的光照周期，光照度1 800～2 500 lx。不同濃度秋水仙素處理和時間配比組合如表1所示。

1.2.2 測量指標及方法 （1）形態指標。測定葉片數、葉長、葉寬、根數、根長、株高、莖粗和植株鮮質量。根據形態觀察法，確定變異植株，計算變異率。變異率=變異株數/總處理株數×100%。（2）半致死時間（LT50）計算。本試驗采用SPSS軟件計算LT50。導入時間和死亡率數據，點擊圖形→圖表構建器創建散點圖。然后點擊分析→回歸→線性按鈕，把死亡率選入因變量，時間選入自變量，點擊確定按鈕創建時間-死亡率的線性回歸方程。

2 結果與分析

2.1 不同秋水仙素處理對人參果組培苗成活率和死亡率的影響

從表2中可以看出，秋水仙素處理對人參果組培苗成活率影響較大，其中，CK處理下人參果組培苗成活率最高，達到100%。A1處理與CK處理成活率接近，為96.67%，均比其他處理成活率高，比B1處理高36.67百分點，比C1處理高46.67百分點，比A2處理高16.67百分點，比B2處理高46.67百分點，比C2處理高96.67百分點，比A3處理高36.67百分點，比B3處理高53.34百分點，比C3處理高96.67百分點。而處理濃度相同時，成活率大小為A1處理>B1處理>C1處理;A2處理>B2處理>C2處理;A3處理>B3處理>C3處理。表明處理時長與成活率成反比，即處理時間越長，成活率越低。處理時間相同時，成活率大小為A1處理>A2處理>處理A3;B1處理>B2處理>B3處理;C1處理>C2處理=C3處理。表明處理濃度與成活率成反比，即處理濃度越高，成活率越低。而當處理時間為26 h，處理濃度分別為0.2%、0.4%時，幼苗成活率為0。

2.2 不同秋水仙素處理對人參果組培苗形態指標的影響

由表3、圖1可知，人參果組培苗在不同秋水仙素處理下植株形態指標差異顯著。各個處理株高大小表現為CK處理>A2處理>B3處理>B2處理>A1處理>B1處理>C1處理=A3處理，其中CK處理株高最高，A2處理、B3處理、A1處理、B1處理與CK處理間差異不顯著，B2處理、C1處理、A3處理與CK處理相比差異顯著。各個處理葉長表現為A3處理>B3處理=B1處理>A1處理>CK處理>C1處理>B2處理>A2處理，其中A3處理的葉長最長，但B3處理、B1處理、A1處理、CK處理、C1處理與A3處理間差異不顯著，B2處理、A2處理與A3處理間差異顯著，而B2處理、A2處理下葉長最短，且二者間差異不顯著。A3處理、A1處理下葉寬值最大，具體表現為A3處理=A1處理>CK處理>B3處理>B1處理>C1處理=A2處理>B2處理，但A3處理、A1處理、CK處理、B3處理、B1處理、C1處理、A2處理間差異不顯著，B2處理相較于A3處理、A1處理差異顯著。CK處理下葉片數最多，具體表現為CK處理>B1處理>C1處理>B3處理>A1處理>A3處理>A2處理>B2處理，但B1處理、C1處理、B3處理與CK處理間差異不顯著，A1處理、A3處理、A2處理、B2處理與CK處理間差異顯著，而A1處理和A3處理間，A2處理和B2處理間差異不顯著。C1處理根長最長，具體表現為C1處理>A3處理>CK處理>B2處理>B1處理>A1處理>A2處理>B3處理，但C1處理與A3處理間差異不顯著，CK處理、B2處理、B1處理、A1處理、A2處理、B3處理與C1處理間差異顯著。A2處理下根數最多，具體變現為A2處理>B3處理=A3處理>B1處理>A1處理>CK處理=C1處理>B2處理，但B3處理、A3處理、B1處理、A1處理、CK處理，C1處理與A2處理差異不顯著，而B2處理與A2處理間差異顯著。各處理間的莖粗和鮮質量差異不顯著。

2.3 不同秋水仙素處理對人參果組培苗變異率的影響

由表4可知，各處理變異率高低為B2處理>B1處理>A3處理>C1處理>A2處理>B3處理>A1處理。B2處理的變異率最高，達到53.33%，比B1處理高14.44百分點，比A3處理高20百分點，比C1處理高33.33百分點，比A2處理高36.66百分點，比B3處理高37.95百分點，比A1處理高46.43百分點。綜上所述，B2處理下變異率最高，達到53.33%，其次是B1處理，達到38.89%。變異植株與CK處理相比，莖段增粗，顏色加深;葉柄增長，增粗;顏色加深，葉形指數小;根系發達，節間距離增加。

2.4 秋水仙素處理對人參果組培苗的半致死時間

由表4可以看出，B2處理下人參果組培苗變異效果最好，即秋水仙素濃度為0.2%時，植株的變異率最高。秋水仙素誘導多倍體時，除濃度劑量外，時間梯度的設置也非常重要。因此， 對秋水仙素濃度為0.2%處理下進行半致死時間方程的擬合。

由圖2可知，其線性回歸方程為y=0.05x-0.333 3，通過計算得到此濃度下的半致死時間為16.66 h，擬合度r2=0.979 6，該回歸直線對觀測值的擬合程度很高。

3 討論與結論

Satina等用秋水仙素處理曼陀羅成功加倍以后，秋水仙素處理誘導染色體加倍就開始大范圍應用于其他植物[11]。張靜靜以鐵皮石斛為材料，表明處理材料的死亡率與秋水仙素濃度和處理時間呈正比關系[12]。本試驗表明，同一處理濃度時，處理時長與成活率成反比，即處理時間越長，成活率越低。同一處理時間時，處理濃度與成活率成反比，即處理濃度越大，成活率越低，與前人試驗結果一致。

趙陽等在秋水仙素對園藝植物育種研究中提到果樹和觀賞樹木往往使用較高濃度（1.0%～1.5%）處理，而草本植物則應設置較低濃度（0.01%～0.2%）[13]。本試驗使用的人參果組培苗是多年生草本植物，對秋水仙素的耐受能力弱。高濃度長時間處理下易造成生理死亡，所以本試驗C2處理、C3處理下組培苗全部死亡。半致死時間表示在一定條件下，秋水仙素能引起人參果組培苗植株半數死亡的浸泡時間，用LT50表示，是用來衡量秋水仙素溶液對人參果毒性大小的重要參數。在閆炯利用甲基磺酸乙酯（EMS）誘導小麥突變的試驗中，前人認為LT50對篩選試劑適宜的處理條件有指導作用[14]。本研究結果表明，秋水仙素濃度為0.2%時，人參果組培苗半致死的處理時間為16.66 h。

魏卓等利用秋水仙素誘導黃心中華獼猴桃多倍體，出現葉片變厚、葉色變深的現象[15]，武婭歌等誘導歐洲溫室型黃瓜獲得的同源四倍體植株主莖明顯更為粗壯[16];王宇婷等發現渥丹百合種子誘導獲得的四倍體植株根系顯著增粗[17];張艷萍等用秋水仙素處理馬鈴薯野生種誘導多倍體中發現處理后植株矮小[18];邵冰潔等對枸杞多倍體進行誘導后，枸杞植株節間距離縮短[19]。在本試驗出現了秋水仙素處理抑制植株株高生長，處理后植株表現為矮小，葉形指數小，莖粗，根短和人參果組培苗節間距離增加等現象，與前人研究結果不一致。可能與植物品種有關，原因有待進一步研究。

參考文獻：

[1]羅文楊 . 蔬菜、水果兼觀賞型植物——人參果[J]. 農村百事通，2007，26 （19）：31，85.

[2]趙 婧，黨夢瑤，王鉑錚，等. 香瓜茄的養生保健價值分析[J]. 寧夏農林科技，2013，54（3）：123-124.

[3]許倩倩，岳 恒，蘇攀峰，等. 香瓜茄的化學成分分析[J]. 中國實驗方劑學雜志，2017，23（19）：100-104.

[4]裴新澍. 植物多倍體育種[J]. 中國農業科學，1962，3（12）：6-12.

[5]劉 靜. 植物多倍體的形成及應用研究綜述[J]. 安康學院學報，2011，23（4）：99-102.

[6]馬海淵，張金鳳，李志丹. 植物多倍體育種技術方法研究進展[J]. 防護林科技，2008，26（1）：43-46.

[7]余鳳英，凌緒柏，劉偉青，等. 中粒種咖啡小孢子染色體加倍方法的研究[J]. 熱帶作物學報，1990，11（1）：45-54.

[8]楊今后，楊新華. 桑樹人工三倍體育種的研究[J]. 蠶業科學，1989，15（2）：65-70，119.

[9]尹翠翠，張 燕，張景華，等. 秋水仙素誘導雜交蘭四倍體及倍性鑒定[J]. 核農學報，2010，24（3）：518-521.

[10]羅耀武，喬子靖，朱子英，等. 秋水仙素誘變葡萄玫瑰香品種為四倍體的研究[J]. 中國果樹，1995，37（2）：5-7.

[11]Satina S，Blakeslee A F，Avery A G. Chromosome behavior in triploid Datura strmonium. Ⅲ. The seed （Abstract）[J]. American Journal of Botany，1938，25（8）：595-602.

[12]張靜靜. 鐵皮石斛多倍體的誘導及其鑒定[D]. 杭州：浙江農林大學，2013.

[13]趙 陽，黃 韜. 秋水仙素在園藝植物多倍體育種中的應用研究進展[J]. 上海蔬菜，2010，24（2）：29-31.

[14]閆 炯. EMS誘導小麥突變及突變的鑒定和篩選[D]. 保定：河北農業大學，2007.

[15]魏 卓，張先昂，張 越，等. 黃心中華獼猴桃多倍體誘導及鑒定[J]. 分子植物育種，2020，18（12）：4036-4040.

[16]武婭歌，趙建華，宋曉飛，等. 歐洲溫室型黃瓜同源四倍體新種質的創制與鑒定[J]. 江蘇農業科學，2019，47（18）：141-145.

[17]王宇婷，張雅倩，楊青杰. 秋水仙素對渥丹百合種子多倍體誘導的影響[J]. 貴州農業科學，2019，47（7）：5-9.

[18]張艷萍，蒲秀琴. 秋水仙素誘導馬鈴薯野生種S. acaule多倍體的初步研究[J]. 中國種業，2018，37（6）：66-68.

[19]邵冰潔，萬思琦，劉江淼，等. 黑果枸杞和寧夏枸杞的多倍體誘導和鑒定[J]. 分子植物育種，2018，16（8）：2593-2599.