摘要 在連續(xù)開(kāi)展3年多的地黃屬植物收集選育工作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了4株表觀(guān)形態(tài)有所變化的不同變異株，編號(hào)分別為T(mén)-1、T-2、T-3、T-4，對(duì)其形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，與天目地黃相比形態(tài)差異明顯。具體差異表現(xiàn)為：T-1主莖明顯短縮；T-2柱頭外露于花瓣，葉片長(zhǎng)寬比變小；T-3柱頭外漏于花瓣，主莖明顯短縮；T-4單葉葉面積增大近3倍，主莖明顯短縮近無(wú)。為明確變異株染色體倍性，用流式細(xì)胞儀進(jìn)行倍性檢測(cè)分析，結(jié)果顯示T-1、T-2、T-3峰值均與原株一致，鑒定為2倍體，T-4峰值約為原株的2倍，鑒定為4倍體。

關(guān)鍵詞 天目地黃；地黃屬；變異單株；柱頭外露；倍性檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào) Q 944 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）16-0107-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.022

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Morphological Observation and Ploidy Identification of 4 Mutant Strains of Rehmannia chingii

SONG Li-na，ZHANG Hua-li，YI Cai-jie et al

（Bejing Key Laboratory of Greening Plants Breeding/Beijing Academy of Forestry and Landscape Architecture，Beijing 100102）

Abstract In the process of collecting and breeding Rehmannia for more than three years，four single plants with apparent morphological variation were found，numbered as T-1，T-2，T-3 and T-4，respectively.The plant morphological indexes were measured and the results showed that the differences of morphological indexes were obvious compared with the original species.The main stem of T-1 was obviously shortened.The stigma of T-2 was exposed to the petals and the length-to-width ratio of the leaves was smaller.The stigma of T-3 was exposed to the petals and the main stem was obviously shortened.The single leaf area of T-4 was increased by nearly 3 times and the main stem was significantly shortened.In order to clarify the chromosome ploidy of the mutant plants，the flow cytometry was used for ploidy identification.The results showed that T-1，T-2 and T-3 were identified as diploid，but T-4 was identified as tetraploid.

Key words Rehmannia chingii;Rehmannia;Variants;Stigma exsertion;Ploidy detection

基金項(xiàng)目 北京市公園管理中心科技課題（ZX2021）。

作者簡(jiǎn)介 宋利娜（1981—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，高級(jí)工程師，碩士，從事園林植物選育及應(yīng)用研究。*通信作者，高級(jí)工程師，碩士，從事園林植物選育及應(yīng)用研究。

收稿日期 2023-10-13

天目地黃（Rehmannia chingii）為列當(dāng)科地黃屬草本植物，株高30～60 cm。同時(shí)具基生葉及莖生葉^［1］?；~蓮座狀排列，莖生葉向上逐漸變小，二者形態(tài)一致。總狀花序頂生或單生葉腋，花大，花冠筒微彎，花色紫紅色，為地黃屬中花色最為亮麗的種。自然花期為4—5月，溫室養(yǎng)護(hù)，常年花期不斷。天目地黃原產(chǎn)浙江及安徽地區(qū)，喜涼爽濕潤(rùn)環(huán)境^［2-4］。該試驗(yàn)從原產(chǎn)地引入天目地黃，經(jīng)過(guò)3年多的適應(yīng)性栽培試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)天目地黃在北京地區(qū)表現(xiàn)良好，即可適應(yīng)遮陰環(huán)境，也耐夏季高溫，少有病蟲(chóng)害發(fā)生，耐粗放管理，且綠期較長(zhǎng)，可作為北京地區(qū)優(yōu)良的地被植物進(jìn)行推廣應(yīng)用。

植物染色體倍性鑒定在植物遺傳育種、改良植物品質(zhì)中具有重要作用。多倍體植物在自然界中廣泛存在，是物種進(jìn)化的途徑之一^［5］。文獻(xiàn)記載，天目地黃屬于2倍體植物，2n=28^［1］。在發(fā)現(xiàn)的4個(gè)變異株中有1株單葉葉片面積明顯增大，花徑與花冠筒長(zhǎng)度都有增加，為掌握變異株的染色體倍性，通過(guò)流式細(xì)胞儀對(duì)其進(jìn)行鑒定。因此，筆者以天目地黃為試驗(yàn)材料，對(duì)栽培過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的4個(gè)優(yōu)良變異單株進(jìn)行性狀觀(guān)測(cè)及倍性分析，以期豐富天目地黃的種內(nèi)資源及明確變異材料染色體倍性，為北京地區(qū)地被植物的篩選提供更多的植物材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為天目地黃4個(gè)變異單株。原始材料為2020年3月初從浙江臺(tái)州引進(jìn)的200株天目地黃小苗，植株?duì)顟B(tài)為3～4片基生葉，未開(kāi)花。收到苗子后，上盆至17 cm×17 cm的塑料盆內(nèi)，置于園科院4號(hào)溫室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。溫室條件為普通日光溫室，夏季有降溫設(shè)施，冬季有加溫設(shè)施，可保證天目地黃正常生長(zhǎng)。2020年3月底有植株開(kāi)花，4月中旬全部植株均進(jìn)入開(kāi)花狀態(tài)，6月中旬發(fā)現(xiàn)3個(gè)變異單株，1株特點(diǎn)為主莖明顯短縮近無(wú)，編號(hào)為T(mén)-1；1株特點(diǎn)是柱頭從花冠未展開(kāi)至完全展開(kāi)始終外露于花冠外，同時(shí)葉片的長(zhǎng)寬比變小，編號(hào)為T(mén)-2；另1株特點(diǎn)為柱頭外露，同時(shí)主莖極度短縮，編號(hào)為T(mén)-3。同時(shí)對(duì)3個(gè)變異單株進(jìn)行分株擴(kuò)繁，目前已獲得單株株系每種300余株，且性狀穩(wěn)定。

2020年4—5月進(jìn)行了異花授粉試驗(yàn)，授粉45 d后種子成熟。2020年11月中旬，將種子播于溫室養(yǎng)護(hù)，在種苗生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)1株變異單株，葉片明顯增大，2021年2月中旬上盆于同溫室養(yǎng)護(hù)，開(kāi)花后發(fā)現(xiàn)其花徑變大、主莖短縮，編號(hào)為T(mén)-4。同時(shí)對(duì)該變異單株進(jìn)行分株擴(kuò)繁，目前已獲得單株株系200余株，且性狀穩(wěn)定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 變異株形態(tài)觀(guān)測(cè)。

2023年4月，對(duì)4個(gè)變異株的無(wú)性擴(kuò)繁后代進(jìn)行形態(tài)觀(guān)測(cè)，主要形態(tài)指標(biāo)有株高、花徑、花冠筒長(zhǎng)、萼片長(zhǎng)、萼片寬、葉片長(zhǎng)、葉片寬、主莖粗，以上指標(biāo)的測(cè)定時(shí)間均在盛花期，測(cè)量部位均為該植株的最大值。每個(gè)數(shù)據(jù)3個(gè)處理，每個(gè)處理選取10個(gè)單株。

1.2.2 變異株倍性研究。

使用剃須刀片在1 mL LB01緩沖液（15 mmol/L Tris、2 mmol/L NaEDTA、0.5 mmol/L精胺四氯化氫、80 mmol/L KCl、20 mmol/L NaCl、0.1%（V/V）Triton X-100）中切碎20～50 mg新鮮組織。用1 mol/L氫氧化鈉將pH調(diào)節(jié)至7.5，加入b-巰基乙醇至15 mmol/L。通過(guò)輕輕移液收集細(xì)胞培養(yǎng)物，并通過(guò)400目尼龍濾網(wǎng)過(guò)濾。在使用MoFlo XDP流式細(xì)胞儀（Beckman）進(jìn)行分析之前，樣品在冰浴中用100 μg/mL PI和100 μg/mL RNase同時(shí)染色10 min。

使用MoFlo XDP高速流式細(xì)胞儀（美國(guó)貝克曼-庫(kù)爾特股份有限公司）和70 μm陶瓷噴嘴，在60 psi鞘壓下測(cè)量核熒光。用固態(tài)激光器（488 nm）進(jìn)行PI熒光，并用625-/26-nm HQ帶通濾波器進(jìn)行檢測(cè)。FL3 Height＼SSC Height gate方法用于清除碎片、細(xì)胞碎片和死細(xì)胞。通過(guò)使用FL3 Height/FL3 Area來(lái)區(qū)分單細(xì)胞和雙細(xì)胞。

2 結(jié)果與分析

2.1 變異株形態(tài)觀(guān)測(cè)

從表1和圖1～4可見(jiàn)，4個(gè)變異株形態(tài)各異，與天目地黃原株差異明顯。T-1除主莖長(zhǎng)度明顯短縮至2.5 cm，僅為原株的8.8%，其余指標(biāo)均與原株相差不大。與原株相比，T-2的葉長(zhǎng)明顯變短，葉寬增加，花冠筒長(zhǎng)變短，其余指標(biāo)與原株無(wú)明顯差異。除上述指標(biāo)外，T-2的另一明顯變異特征為柱頭外露于花冠。T-3的主莖長(zhǎng)顯著短于原株，與T-1相近，葉長(zhǎng)顯著長(zhǎng)于原株，葉寬也顯著增加，葉長(zhǎng)/葉寬顯著變小，與T-2相近，花冠筒長(zhǎng)顯著變短。T-4的指標(biāo)均與原株有顯著差異，主莖已短縮至無(wú)，葉長(zhǎng)增加20.9 cm，葉長(zhǎng)/葉寬增加近1.4倍，花徑、花冠筒長(zhǎng)、萼片長(zhǎng)、萼片寬顯著增加。

2.2 變異株倍性

從表2、圖5可見(jiàn)，原株、T-1、T-2、T-3的DNA含量峰值在49.36～56.98，其中天目地黃原株為56.98，T-1、T-3相近，分別為51.58、51.31，T-2最低，僅49.36。T-4的峰值增加為95.30，變異系數(shù)在2.64%～4.53%，均低于5%。查閱文獻(xiàn)可知，天目地黃原株為2倍體，由此可以鑒定T-1、T-2、T-3為2倍體，T-4為4倍體。

3 討論與結(jié)論

目前對(duì)地黃屬的研究多集中于地黃的藥用價(jià)值方面，對(duì)于其他種的研究較少^［6］。天目地黃原產(chǎn)我國(guó)浙江，生境涼爽濕潤(rùn)，同時(shí)花色艷麗，植株低矮，為優(yōu)良的林下地被材料。該種質(zhì)資源較少，李根有等^［7］在浙江臨安發(fā)現(xiàn)了2個(gè)天目地黃新變型，與原變型的區(qū)別是花冠為白色，一種喉部為淡黃色，另一種喉部具紫色斑點(diǎn)，關(guān)于天目地黃育種及新品種方面的報(bào)道較少。為豐富天目地黃資源，該試驗(yàn)篩選了4個(gè)變異單株，與原株形態(tài)差異顯著，在原株的生長(zhǎng)應(yīng)用過(guò)程中，隨著主莖的增加，會(huì)出現(xiàn)彎曲倒伏現(xiàn)象，而T-1 、T-3主莖明顯短縮，不足3.0 cm，T-4主莖近無(wú)，避免了彎曲倒伏情況發(fā)生，更利于應(yīng)用及觀(guān)賞。

除了株高外，柱頭外露也是植物所具有的明顯形態(tài)特征，作為提高作物異交結(jié)實(shí)率的重要性狀，在雜種優(yōu)勢(shì)利用中得到了廣泛應(yīng)用^［8］。天目地黃為自交不親和植物，原株的柱頭長(zhǎng)度低于花冠筒長(zhǎng)度，不易接觸到外界花粉，自然條件下，使得天目地黃很難收到種子。T-2雖主莖高度與原株相近，但柱頭外露現(xiàn)象明顯，從花苞形成至花瓣脫落，柱頭都外露于花冠，大大增加了接收外界花粉的機(jī)會(huì)，可明顯提高異花授粉結(jié)實(shí)率，更利于資源的擴(kuò)繁及保存。關(guān)于柱頭外露現(xiàn)象，在番茄、水稻、小麥的育種方面有許多的研究及報(bào)道^［9-12］，而在天目地黃以及地黃屬的研究領(lǐng)域鮮見(jiàn)報(bào)道，因此在今后的試驗(yàn)過(guò)程中還需進(jìn)一步研究。

植物的DNA含量和倍性水平是植物學(xué)研究中的基礎(chǔ)指標(biāo)，植物染色體組加倍后，植物的形態(tài)和生理也會(huì)發(fā)生變化^［13］，使植株的生長(zhǎng)速度提高，遺傳品質(zhì)得以改善，代謝物含量增加^［14］。從前人報(bào)道可知，天目地黃為2倍體。該試驗(yàn)中，T-1、T-2、T-3雖然植株形態(tài)與原株有明顯區(qū)別，但試驗(yàn)結(jié)果表明，3者均為2倍體，與原株一致。T-4的葉長(zhǎng)、葉寬顯著增加，花徑及花冠筒長(zhǎng)也明顯增大，結(jié)果顯示其為4倍體，可作為優(yōu)良的倍性育種材料應(yīng)用。

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