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滇牡丹花粉粒发育细胞学观察与雄蕊愈伤组织诱导及增殖培养

牟亚萍 张平芳 杜春 李进 刘子榕 王娟

牟亚萍,张平芳,杜春,等. 滇牡丹花粉粒发育细胞学观察与雄蕊愈伤组织诱导及增殖培养 [J]. 福建农业学报,2023,38(9):1064−1072 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.008
引用本文: 牟亚萍,张平芳,杜春,等. 滇牡丹花粉粒发育细胞学观察与雄蕊愈伤组织诱导及增殖培养 [J]. 福建农业学报,2023,38(9):1064−1072 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.008
MOU Y P, ZHANG P F, DU C, et al. Pollen Cytology, Stamen Callus Induction, and Seedling Propagation of Paeonia delavayi [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2023,38(9):1064−1072 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.008
Citation: MOU Y P, ZHANG P F, DU C, et al. Pollen Cytology, Stamen Callus Induction, and Seedling Propagation of Paeonia delavayi [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2023,38(9):1064−1072 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.008

滇牡丹花粉粒发育细胞学观察与雄蕊愈伤组织诱导及增殖培养

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2023.09.008
基金项目: 国家自然科学基金项目(32060089);云南省重大基础专项生物资源数字化开发应用项目(202002AA100007);云南省千人计划“高层次人才”专项(2019);云南省万人计划“云岭产业技术领军人才”专项(2018-212)
详细信息
    作者简介:

    牟亚萍(1998—),女,硕士研究生,主要从事园林植物资源与应用研究,E-mail:1197710925@qq.com

    通讯作者:

    王娟(1966—),女,博士,教授,主要从事植物学、园林植物分子生物学、生物多样性保护与利用研究,E-mail:Schima@163.com

  • 中图分类号: S685.11

Pollen Cytology, Stamen Callus Induction, and Seedling Propagation of Paeonia delavayi

  • 摘要:   目的  研究滇牡丹花蕾与花粉粒发育间的相关性,建立外观形态与花粉粒主导发育时期间的关系,为后期取材提供参考;筛选出滇牡丹雄蕊愈伤组织、增殖和分化诱导的最适培养基,以期建立滇牡丹雄蕊的再生体系。  方法  以红色滇牡丹硬蕾期和透色期的花蕾为研究材料,通过石蜡切片加光学显微观察的途径确定各阶段花粉粒的主导发育时期;结合MS固体培养基,研究不同植物生长调节剂及其质量浓度对滇牡丹雄蕊愈伤组织诱导、增殖和分化的影响。  结果  (1)红色滇牡丹花蕾直径10~17 mm且尚未透色的Y2−Y4阶段,其花粉粒主导发育时期是单核中期;花蕾直径12~15 mm且透色面积小于30%的T1−T2阶段为单核靠边期,花蕊直径15~19 mm且透色面积大于30%的T3−T4阶段为双核期。(2)滇牡丹雄蕊的最佳消毒方式为花蕾经流水冲洗30 min后,使用1% 次氯酸钠消毒8 min。(3)滇牡丹雄蕊的最佳诱导时期为单核靠边期。(4)雄蕊愈伤组织诱导适宜的培养基为MS+0.2 mg·L−1 NAA+0.5 g·L−1PVP;最适增殖培养基为MS+0.5 mg·L−1NAA+0.25 mg·L−16-BA+0.5 mg·L−1GA3+1 g·L−1PVP。  结论  明确了花蕾大小和外观透色形态与各阶段花粉粒的主导发育时期的关系,筛选出红花滇牡丹雄蕊愈伤组织诱导与增殖适宜的培养基和培养条件,为滇牡丹组织培养技术的深入研究提供基础。
  • 图  1  滇牡丹花粉粒发育时期的细胞学观察(10×100)

    A:单核中期; B:单核靠边期;C:双核期;红色箭头为细胞核位置。

    Figure  1.  Cytological observations on pollen grains of P. delavayi at development stages (10×100)

    A: Mid-mononuclear period; B: single-core sideline period; C: binuclear period; red arrow indicates location of nucleus.

    图  2  不同生长阶段滇牡丹花蕾

    A:不同生长阶段雄蕊; B:不同生长阶段花蕾; Y1:硬蕾期1; Y2:硬蕾期2; Y3:硬蕾期3; Y4:硬蕾期4;T1:透色期1; T2:透色期2;T3:透色期3;T4:透色期4。

    Figure  2.  P. delavayi buds at different growth stages

    A: Stamens at different growth stages; B: buds at different growth stages; Y1: hard bud stage 1; Y2: hard bud stage 2; Y3: hard bud stage 3; Y4: hard bud stage 4; T1: bud with visible color period 1; T2: bud with visible color period 2; T3: bud with visible color period 3; T4: bud with visible color period 4.

    图  3  滇牡丹雄蕊不同消毒时间的消毒效果

    同组柱状图上的小写字母表示在 P<0.05 水平差异显著。

    Figure  3.  Effect of treatment time on disinfection of P. delavayi stamens

    Data with lowercase letters in same group indicate significant differences at P<0.05.

    图  4  5种不同状态的愈伤组织

    A:带有点状突起的愈伤组织;B:绿色愈伤;C:黄绿色愈伤;D:黄褐色愈伤;E:黑褐色愈伤。

    Figure  4.  Calluses of 5 different types

    A: Callus with punctate process; B: green callus; C: yellow-green callus; D: yellow-brown callus; E: dark-brown callus.

    表  1  滇牡丹花蕾外观形态与花粉粒发育时期的相关性

    Table  1.   Correlation between floral bud appearance and pollen grain development of P. delavayi

    生长阶段
    Growth
    stage
    对应时期
    Corresponding
    period
    花蕾形态(直径大小)
    Bud shape
    (Diameter size,Φ)/mm
    单核中期花粉粒
    Mid-mononuclear period pollen grains
    单核靠边期花粉粒
    Single-core sideline period pollen grains
    双核期花粉粒
    Binuclear period pollen grains
    数量
    Amount/个
    占比
    Proportion/%
    数量
    Amount/个
    占比
    Proportion/%
    数量
    Amount/个
    占比
    Proportion/%
    Y1 硬蕾期 萼片包裹紧实(Φ6~8)
    Y2 硬蕾期 萼片包裹紧实(Φ10~12) 96 97.96 2 2.04 0 0.00
    Y3 硬蕾期 萼片包裹紧实(Φ13~14) 50 54.35 27 29.35 15 16.30
    Y4 硬蕾期 萼片包裹紧实(Φ15~17) 39 41.49 29 30.85 26 27.66
    T1 透色期 花瓣透色面积<10%(Φ12~13) 18 19.78 46 50.55 27 29.67
    T2 透色期 花瓣透色面积10%~30%(Φ14~15) 11 11.34 52 53.61 34 35.05
    T3 透色期 花瓣透色面积30%~60%(Φ15~16.5) 5 5.49 32 35.16 54 59.34
    T4 透色期 花瓣开始松散,透色面积>60%(Φ17~19) 4 4.71 23 27.06 58 68.24
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    表  2  不同生长阶段雄蕊的诱导结果

    Table  2.   Stamen induction at growth stages

    生长阶段
    Growth stage
    花粉粒主导发育时期
    Period of dominant pollen grain development
    外植体褐化率
    Browning rate of explants/%
    诱导率
    Induction rate/%
    愈伤组织生长状态
    Callus growth state
    褐化程度
    Browning degree
    Y3单核中期97.80±1.91a67.78±1.73c少量白色致密的愈伤++
    Y4单核中期98.90±1.91a78.89±1.73b中等白色致密的愈伤++
    T1单核靠边期100.00±0.00a91.11±7.21a大量灰白色愈伤,轻微玻璃化+++
    T2单核靠边期100.00±0.00a82.22±5.03ab中等白色致密的团块状愈伤+++
    表中数据为均值±标准差。+表示较轻; ++表示一般; +++表示较重。同列数据后不同小写字母表示在0.05水平下差异显著,表35同。
    Data are mean±standard error; +means lighter; ++means general; +++means heavier. Data with different lowercase letters on same column indicate significant differences at P<0.05. Same for Tables 3-5.
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    表  3  滇牡丹雄蕊诱导培养基的筛选

    Table  3.   Medium selection for P. delavayi stamen induction

    处理
    Treatment
    植物生长调剂
    Plant growth regulator/
    (mg·L−1
    诱导率
    Induction rate/%
    生长状态
    Growth state
    NAA6-BA
    1(CK)4.44±1.93d白色少量米点状愈伤
    20.0536.67±3.33b黄白色少量点状愈伤
    30.280.00±5.77a黄白色中等团块状致密愈伤
    40.0527.78±5.09c白色少量点状愈伤
    50.241.11±1.93b白色中等团块状愈伤
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    表  4  滇牡丹雄蕊愈伤组织增殖培养基的筛选

    Table  4.   Medium selection for P. delavayi stamen callus proliferation

    培养基
    Medium
    植物生长调节剂
    Plant growth regulator/(mg·L−1)
    生长量
    Growing quantity/g
    绿色愈伤占比率
    Percentage of green callus/%
    绿色愈伤出现时间
    Time of green callus
    愈伤组织状态
    Callus state
    Z10.5 GA30.11±0.02b96.30±6.42a光培养后第9天黄绿色与淡绿色致密愈伤
    Z20.5 TDZ0.27±0.03a69.64±6.44b光培养后第14天浅黄绿色致密愈伤
    Z30.5 2,4-D0.06±0.02c27.04±1.60c光培养后第20天白色与浅黄绿色致密愈伤
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    表  5  滇牡丹雄蕊愈伤组织分化培养基的筛选

    Table  5.   Medium selection for P. delavayi stamen callus differentiation

    编号
    No.
    植物生长调剂
    Plant growth regulator/(mg·L−1
    不定芽分化率
    Bud differentiation
    rate/%
    绿色愈伤占比率
    Percentage of
    green callus/%
    黄绿色愈伤占比率
    Percentage of
    yellow-green callus/%
    黄褐色愈伤占比率
    Percentage of
    yellow-brown callus/%
    黑褐色愈伤占比率
    Percentage of
    dark brown callus/%
    6-BAGA3PICCHKT
    M1 1 0.2 0a 83.33±5.77b 0d 0d 0c
    M2 1 0.5 0a 96.67±2.89a 0d 0d 0c
    M3 1 1 0a 88.33±5.77b 0d 0d 0c
    M2-1 1 0.5 2 0a 26.67±2.89e 35.00±0.00ab 38.33±2.89a 0c
    M2-2 1 0.5 4 0a 38.33±2.89d 38.33±2.89a 23.33±2.89b 0c
    M2-3 1 0.5 200 0a 53.33±2.89c 35.00±5.00ab 11.67±2.89c 0c
    M2-4 1 0.5 400 0a 40.00±5.00d 36.67±2.89a 23.33±2.89b 0c
    M2-5 1 0.5 0.5 0a 23.33±2.89e 25.00±0.00c 16.67±7.64bc 35.00±5.00a
    M2-6 1 0.5 1 0a 36.67±2.89d 31.67±2.89b 23.33±2.89b 8.33±2.89b
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-10
  • 修回日期:  2023-07-16
  • 网络出版日期:  2023-09-19
  • 刊出日期:  2023-09-28

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