|
|
|
|
|
人工创制桑树四倍体种质资源的研究初报
朱方容 胡乐山 雷扶生 林 强 莫现会 白景彰 陈日彩 (广西蚕业指导所，南宁 530007)
摘要 用秋水仙碱对桑树60个杂交组合的实生苗1.5万株诱导四倍体，经适宜的培育和有效的选择，育成571份四倍体种质。对部分四倍体种质进行了性状调查、产叶性能测定、叶质鉴定和杂交结实性试验等方面的评价。获得一批高产型、优质型、高产优质型及结实性高、配合力好等优异桑树四倍体种质。 关键词 桑树；四倍体；化学诱变；秋水仙碱
多倍体特别是四倍体不仅是自然界植物种形成的重要途径，而且也是人工合成物种和培育新品种的重要手段。桑树栽培品种以二倍体为主，也有一定数量的三倍体，天然四倍体种质很罕见。由于生产上应用的三倍体桑大多具有优质、高产等优良性状，近年报道某些人工四倍体桑不但优质而且也高产，可以直接应用于生产，选育三倍体品种、四倍体品种及多倍体杂交一代已成为桑树育种的重要途径。但其选育首先要有四倍体作为多倍体品种选育的素材或作为选配多倍体杂交组合的亲本，掌握大量桑树多倍体种质资源可为桑树育种及遗传研究奠定良好的试材基础。因此，人工创制桑树多倍体种质资源对桑树育种及遗传研究具有重要的意义。我们从1990年开始开展这项工作，现在已获得570多份桑树四倍体种质，建立了国内外较大的四倍体种质资源圃。并对其中的300多份种质进行了性状调查和产叶性能测定，部分还进行了叶质鉴定及孕性、有性繁殖力等的研究评价。现报道如下：
1 材料和方法 1.1 诱变材料 1990～1995年选用广东桑种(Morus atropurea Roxb.)(其中有引进广东省的化场2、沙2、塘10、试11、新38、72131、丁50、伦109等；有广西地方种质：恭同桑、长滩2、长滩8、钦2、武林1、沙油桑等)、本所用鲁桑(M.multicaulis Perr.)与广东桑杂交选育的优良种质(简称“中间类型桑”，其中有：7510、7610、7719、7724、7722、7737等)、鲁桑种(有：湘7920、育2号等)及越南桑的越一、越大，以广东桑×广东桑、广东桑×中间类型桑及反交、中间类型桑×中间类型桑、鲁桑×中间类型桑、越南桑×中间类型桑形式配成60多个杂交组合，用这些组合的实生苗进行诱变处理，5年共处理1.5万株。 1.2 诱变方法 用秋水仙碱液对桑树杂交实生苗进行四倍体的诱导处理［1，2，3］。在荫棚下用营养杯播杂交组合的种子。春季在5月上旬前后、秋季在9月上旬前后播种。1周后，种子发芽长出子叶露出生长点时，在生长点覆盖小棉球，用吸管滴秋水仙碱至湿润。秋水仙碱浓度为0.1%～0.4%(以0.2%为中心)，每天滴药两次，连续2～6天，最后洒水冲洗生长点。 1.3 培育和选择 诱变处理后要经常洒水保持营养杯湿润，用竹帘遮荫防止阳光直射、防止枯萎，经常喷布600倍托布津防止卒倒病发生。为防病，1993年秋的诱变，我们还对营养土及场地周围消毒过才播种。处理后注意除去种子发芽迟的及漏滴药的植株。处理过的幼苗生长暂停滞或缓慢生长，经40～60天后陆续恢复生长，出现几种类型的变异，这时可以进行苗期初选，但部分的表现型还会变。2～3个月后把小苗移到苗圃地育壮苗，40cm高后移植到初选圃，株距25cm、行距120cm，挂牌编号。给予高水肥条件的管理，每年剪伐两次，连续3年对初选圃进行多次的四倍体植株的选择。根据以下特征选四倍体：株型矮化，芽粗壮多毛状，叶色浓绿，叶形较大、较厚，叶边卷翘、波翘，叶缘锯齿特别粗大或不正形，叶柄较粗长，叶脉粗，枝条较易老化多呈褐色、较粗壮、皮孔较粗、节间较密、横枝较少，花果及种子较大等。每年冬季剪当年入选株枝条各嫁接20株以上在同一苗圃地育苗。根据苗期表现进行复选，主要选叶色浓绿、叶形较大、叶缘锯齿粗、芽较粗壮、节间较密、横枝少或横枝长得迟的株系。5～7月把选上的株系移植至多倍体种质圃保存，供以后进行种质评价鉴定及镜检确认细胞染色体倍数性。种植规格为行距120cm、株距30cm，按品种比较试验要求进行管理。 1.4 性状调查 种植后两年对部分四倍体种质进行性状的调查、产叶性能测定、叶质鉴定和杂交结实性试验等方面的评价。
2 结果 2.1 诱变选育效果 1990～1995年共进行8期诱变处理，处理后留存小苗数约1.5万株，经初选圃初选、嫁接苗复选后保存的种质共760份，镜检确认为四倍体的种质为571份，四倍体诱变选出率平均约为3.8%。表1为1993年秋期诱变选育结果，不同杂交组合的实生苗，四倍体的诱变选出率有较大的差异，7510×7722及试11×7722的实生苗诱变选出率高，分别为15.55%和12.16%；最低的是新38×7722，仅有1.74%。这一期平均四倍体诱变选出率为6.25%。 除此之外，我们还获得一批不是四倍体(部分可能为混倍体、部分为二倍体)的、具有高产、优质等特性的种质；用人工四倍体相互杂交，从其后代也选育到数份四倍体种质。 2.2 多倍体种质的评价研究 2.2.1 性状调查和产量性能测定 1997～1998年进行了300多份四倍体种质资源特征特性调查、产叶性能的测定。四倍体桑的特征特性如前所述(见1.3)，最明显的特征是矮壮、叶色浓绿、叶厚、叶缘锯齿粗大、多有边卷翘、波翘等。 所调查的186份已确定为四倍体的种质的产叶量，中等及其以下者占73.66%，超过中等水平的占26.36%，其中高产的四倍体约占10.75%(表2)。产量低的一般为矮小类型、发条少的类型和叶较小的类型。产量较高的为以下类型：条多、条较高类型；枝高节密、叶较大类型；叶大叶厚类型。表3为高产四倍体的产叶性状表现，高产四倍体大多数叶片大，如93500的叶片大小为30.9cm×25.8cm、单叶重为16.42g；93158虽枝条长得不高，但单株壮枝有6条之多、叶大且厚(叶片大小30.9cm×25.8cm、100cm2叶片重3g)；94595虽长得较矮，但其节间很密；93377和93369条多枝高，保持了其亲本越一×7722的枝条生长特点，其叶片虽也为裂叶，但比其亲本大得多。桑树染色体加倍后，其最明显的效应就是叶色浓绿、叶片较大较厚、单叶重较重。
表1 不同组合实生苗诱变选育四倍体的效果 Table 1 Effect of induced and bred tetraploid using hybrid seedlings from difference hybrid combinations of mulberry
注：诱变处理后20天调查数，诱变时间：1993年秋。
表2 四倍体种质的产量表现 Table 2 Leaf yield of germplasms of mulberry artificially tetraploid
注：亩栽株数为2000株。为全年产量。
由于570多份四倍体种质是从60多个杂交组合的F1的大量植株(基因型)经诱变培育而来，故表现型是十分丰富的。 2.2.2 多倍体种质的叶质鉴定 1997年对产叶量中等以上的四倍体进行养蚕叶质鉴定。蚕品种为两广二号，1～4龄用沙2桑叶饲养，5龄起蚕分雌雄，取雌蚕分小区用参试桑品种的桑叶饲养。每个桑品种饲养3个重复小区、每小区25头，调查每区平均5龄经过、全茧量、茧层量、茧层率。结果，与沙2×伦109(对照)相比，1997年进行第1期叶质养蚕鉴定共参试157份四倍体种质。春期只选其中的75份参试，结果，全茧量增产3%以上的占参试四倍体种质数的57.37%、增产5%以上的占37.37%、全茧量高的依次比对照增加15.96%；全茧量增产3%以上的占参试四倍体种质数的45.34%，增产5%以上的占22.67%，茧层量最高比对照增16.9%；茧层量高的依次为93573(增16.9%)、93523(增14.08%)、93512(增12.27%)、92145(增11.50%)、93493(增11.27%)等种质。 1997年秋157份四倍体种质全部参试，全茧量增3%以上的占参试四倍体种质的45.86%，增产5%以上的占29.94%，全茧量最高的比对照增14.0%，但比对照下降1%以上的四倍体种质也占了18.47%；养蚕全茧量最高的为92193、93440、93484，分别增14.0%、12.69%、12.6%。茧层量比对照增3%以上的占30.57%，增5%以上占22.93%，茧层量最高的增12.24%，比对照下降1%以上的占33.76%(表4)；茧层量高的依次为93340(增12.24%)、92193(增11.56%)、9410-7(增10.43%)。两次试验，全茧量、茧层量均增产的四倍体种质数多于全茧量、茧层量两项或其中之一降低的种质数。
表3 高产四倍体桑种质的生产性能 Table 3 Growth characters of highyielding tetraploid germplasms
注：亩栽株数2000株；枝叶数据均为上半年调查数。
四倍体桑养雌蚕，与对照相比，约占60%的四倍体种质的茧层率有下降的倾向。原因是四倍体桑养的蚕体较大，大多数全茧量、蛹体重和茧层量均增大，而使茧层率下降。 选出了产叶量较高、具有发条较多、枝条较高、叶较大较厚等优良性状的，而且叶质较优、养蚕全茧量、茧层量增产5%以上的种质(即高产优质种质)一大批。其中有：9256、92193、92188、92198、92196、94107、94842、94200、9373、9386、93138、93195、93230、93276、93343、9344、93473、93514、93570、93583、93360等。一些高产优质的四倍体正在扩大试验鉴定，目标是选育成生产上能应用的四倍体品种。2.2.3 多倍体种质的结实性 对89份人工四倍体种质进行了多种杂交形式的结实性、种子发芽率的试验。经杂交证实，与花粉育性好的父本杂交其桑椹每椹有种子15粒以上、种子发芽率达85%的四倍体雌性种质已查明的有40份；与孕性好的母本杂交、能使母本的桑椹每椹有种子15粒以上、种子发芽率达85%以上的四倍体雄性种质已查明的有34份。三倍体组合中，每椹种子达15粒以上的，2n×4n形式有77%的组合、4n×2n的有60%的组合，极大多数(90%)的三倍体组合的种子发芽率达85%以上(播种前曾放置冰箱一段时间)。四倍体杂交组合(4n×4n)中，71.9%的组合每椹有种子15粒以上，69.6%的组合其种子发芽率在85%以上。每椹有种子15粒且种子发芽率达85%的四倍体组合占参试的四倍体组合的56.1%。以上研究为选育三倍体、四倍体品种及选配三倍体杂交组合和四倍体杂交组合提供了依据。
表4 四倍体种质的桑叶养蚕成绩表现(第1期试验) Table 4 Silkworm feeding result of mulberry tetraploid germplasm (first test)
a) 1997年春季。Spring, 1997; b) 1997年秋季。Autumn,1997
3 讨论 3.1 桑树杂交组合的实生苗诱导选育四倍体种质简便、有效 用秋水仙碱诱导桑树四倍体的方法，以往国内外应用较多的是对无性繁殖的苗或成年植株的腋芽、顶芽的生长点进行处理(即无性系诱导)，因其操作较复杂，难以处理较多的基因型(种质)，故诱导到的四倍体表现型较单一，往往很难选到又优质又高产且孕性、结实性好的四倍体种质［3，4］。与之相比，本试验是对桑树杂交组合的幼小实生苗的生长点进行处理，比较简便、消耗材料药品少、成本低、能够处理大量的实生苗；因桑树杂交组合的亲本不是纯系，故杂交实生苗每一株的基因型都可能不同，处理大量的实生苗，就可能使较多的基因型诱变，因此本试验能够获得丰富表现型的四倍体种质，为获得目标种质提供选择的基础。
水仙碱液浓度以0.2%～0.3%为宜、滴药天数2～5天。淋水遮荫防枯萎，育苗场地、用具、营养土的消毒及苗期喷托布津等防苗期发病，是保证诱变苗成活、提高成苗率的关键措施。 3.3 关于选择时间 秋水仙碱作用于生长点后，并不是全部分生细胞的染色体都同样加倍了，还有一些细胞并没有加倍。处理后桑苗从生长停滞到缓慢生长，出现变异类型，镜检15cm高的变异苗的幼叶大多都能查到四倍体细胞的存在。以后大部分植株的性状会逐步复原，成年期镜检这部分性状复原的植株的幼叶，部分植株已难找到四倍体细胞。因此，诱变处理后的苗期阶段过早进行选择，其效果不理想。诱变处理后，染色体已加倍的细胞对环境条件较敏感，不良环境条件会使这些加倍的细胞分裂更加缓慢，而染色体未加倍的分生细胞的分裂就相对迅速，抢先占有分生组织，性状就可能复原。诱变处理后给予良好的培育条件利于染色体已加倍的细胞的分裂，利于四倍体植株的形成和稳定［2］。因此，要提高四倍体诱导率，培育也是关键。 3.4 选种圃良好的水肥条件，能促使四倍体性状的表现，利于准确选择，提高诱变选出率 植物性状的表现是基因型和内外环境条件相互作用的最终结果。二倍体桑树染色体加倍后，基因倍增，随之植物的器官和组织结构会发生变化。例如，细胞体积增大，引起器官的巨大性，枝条粗壮，叶形大叶肉厚，叶柄粗，叶缘齿粗，叶绿体增大增多、叶色浓绿等。我们观察到，四倍体这些特征特性表现，与环境条件关系较大。在土壤条件差、水肥不足、气候干旱的条件下，四倍体的性状不明显，大多与二倍体差别不大，难以分辨，致使选拔困难。原因可能就是营养和水分不足，细胞相对不能大型化，也影响到叶绿体形成和增大、叶色难达到深绿程度。四倍体植株在土地肥沃、水丰肥足条件下，枝叶充分生长、性状充分表现，四倍体的特征特性才格外明显，这时候选择才准确，不容易误选、漏选。
参考文献 1 郭展雄，吴进义，王穗虹，等.秋水仙碱处理桑树杂种实生苗诱导四倍体植株的研究.蚕业科学.1989，15(1)：13～16 2 李木旬编著.染色体遗传导论.长沙：湖南科技出版社.1991，357～363 3 朱方容，雷扶生，胡乐山，等.四倍体桑的研究和应用概述.广西蚕业.1997，34(1)：11～16 4 杨今后，杨新华，等.桑树多倍体及其育种研究进展.蚕业科学.1992，18(3)：195～201
Study on artificially created germplasm resources of tetraploid mulberry
ZHU Fangrong HU Leshan LEI Fusheng LIN Qiang MO Xianhui BAI Jingzhang CHEN Ricai (Guangxi Sericultural Research and Development Institute, Nanning530007, China)
Abstract 15000 hybrid seedlings from 60 hybrid combinations of mulberry were treated with colchicine for inducing tetraploid. As a result,571 accessions of mulberry tetraploid have been selected. After the evaluation for morphological characters, the food value of leaf and the fecundation and seedy ability a multitude of tetraploid germplasm with highyielding, good quality and high seedy and cambining ability style were selected. Key words Mulberry; Induced breeding; Tetraploid; Colchicine
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
