謝 利，劉 芳，易懋升，曾瑞珍，夏 晴，黎楊輝，張志勝

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué),廣東省植物分子育種重點實驗室，廣東 廣州 510642；2 廣州花卉研究中心，廣東 廣州 510360)

蝴蝶蘭倍性與葉部和花部性狀的相關(guān)性

謝 利1，劉 芳1，易懋升2，曾瑞珍1，夏 晴2，黎楊輝2，張志勝1

(1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué),廣東省植物分子育種重點實驗室，廣東 廣州 510642；2 廣州花卉研究中心，廣東 廣州 510360)

【目的】研究蝴蝶蘭Phalaenopsis倍性與主要性狀的相關(guān)性.【方法】采用壓片法對85份蝴蝶蘭資源的倍性進行了鑒定，測量了這些資源的氣孔長度、氣孔密度、葉長、葉寬、葉厚、花朵直徑和花朵數(shù).【結(jié)果和結(jié)論】85份蝴蝶蘭資源中3份為二倍體，占3.5%；9份為三倍體，占10.6%；73份為四倍體，占85.9%.四倍體蝴蝶蘭的氣孔長度和花朵直徑顯著大于二倍體和三倍體，而氣孔密度和花朵數(shù)顯著少于二倍體和三倍體(P<0.05).三倍體蝴蝶蘭的氣孔長度、花朵直徑和花朵數(shù)與二倍體蝴蝶蘭差異均不顯著(P>0.05)，但氣孔密度顯著小于二倍體(P<0.05).四倍體蝴蝶蘭的葉長顯著大于二倍體(P<0.05)，但二倍體與三倍體、三倍體與四倍體在葉長上差異不顯著(P>0.05).二倍體、三倍體和四倍體在葉寬和葉厚上差異均不顯著(P>0.05).蝴蝶蘭倍性與氣孔長度、葉長和花朵直徑呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與氣孔密度和花朵數(shù)呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系.

蝴蝶蘭； 倍性； 氣孔性狀； 花部性狀

蝴蝶蘭Phalaenopsis是蘭科植物中栽培最廣泛、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)最成熟和最受歡迎的種類之一，具有廣闊的市場前景.新品種選育是蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和可持續(xù)發(fā)展的動力，多倍體育種是蝴蝶蘭育種的主要方法[1]，研究蝴蝶蘭資源的倍性及其與形態(tài)學(xué)性狀的相關(guān)性對建立蝴蝶蘭高效多倍體育種技術(shù)體系具有十分重要意義.

有關(guān)蝴蝶蘭多倍體育種已有一些報道[2- 6].莊東紅等[7]對蝴蝶蘭屬38個品種(系)的染色體數(shù)和形態(tài)的分析表明，供試蝴蝶蘭品種(系)均為多倍體，且不同品種(系)的染色體長度和形態(tài)差異較大，染色體大小組成與花色有一定相關(guān)性.周建金等[8-9]研究了不同倍性蝴蝶蘭雜交種子的萌發(fā)及雜交后代的染色體倍性，結(jié)果表明，不同倍性蝴蝶蘭雜交的種子萌發(fā)率不同，除三倍體和三倍體雜交未能產(chǎn)生雜交后代外，利用二倍體、三倍體和四倍體蝴蝶蘭雜交可產(chǎn)生二倍體、三倍體、四倍體、五倍體、六倍體、八倍體和非整倍體.Chen等[3]發(fā)現(xiàn)菲律賓白花蝴蝶蘭P.aphrodite和巴拉旺蝴蝶蘭P.hieroglyphica四倍體的氣孔密度顯著小于二倍體，且四倍體的花朵更大花瓣更厚.但對商業(yè)化蝴蝶蘭品種倍性與其植物學(xué)和觀賞性狀之間相關(guān)性的研究少見報道.本研究在對85份蝴蝶蘭資源進行倍性鑒定的基礎(chǔ)上，分析了倍性與葉部和花部性狀之間的相關(guān)性，為蝴蝶蘭高效多倍體育種技術(shù)體系的建立提供指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2個蝴蝶蘭原生種和83個栽培品種，其中包括31個朵麗蝶蘭Doritaenopsis品種，選擇種植2年左右的開花植株.所有材料種植于廣州花卉研究中心花卉種質(zhì)資源圃中，常規(guī)方法管理.

1.2 方法

1.2.1 染色體倍性鑒定 參考張志勝等[10]的壓片法，根據(jù)蝴蝶蘭根尖的特點進行了改進.具體方法如下：切取蝴蝶蘭植株幼嫩的根尖2～3 mm；洗凈后，于15 ℃黑暗條件下，在0.002 mol·L-1的8-羥基喹啉中浸泡6～7 h；清水洗凈后，用新配制的卡諾氏液[V(乙醇)∶V(冰醋酸)=3∶1，其中乙醇的體積分數(shù)為95%]在4 ℃冰箱內(nèi)固定12～24 h，然后用1 mol·L-1的HCl在60 ℃恒溫水浴鍋中酸解3～4 min，蒸餾水洗凈；切取根尖的分生組織放在預(yù)先滴1滴卡諾氏液的載玻片上，用鑷子壓碎，棄去殘渣，快速經(jīng)過酒精燈的火焰2～3次；滴1滴石碳酸品紅進行染色，染料快干時蓋上蓋玻片，用鑷子輕壓幾下，快速經(jīng)過火焰6～7次.在Olympus-IX71倒置顯微鏡下觀察，選取染色體分散好的細胞拍照，統(tǒng)計染色體數(shù)目.

1.2.2 氣孔鑒定 氣孔長度和密度的測量參考張秀芳等[11]的印跡法.具體方法為：用蒸餾水擦洗健康成熟葉片下表面，干燥后，在葉片下表面的中部約1 cm×3 cm的面積上均勻涂上一層透明指甲油(Maypelline)，待指甲油干燥后，將指甲油膜取下.加1滴蒸餾水在載玻片上，將與葉片接觸的一面向上置于載玻片有水的地方，用吸水紙在上面壓一下，使膜平整，然后在Motic-B1顯微鏡下觀察，隨機取10個視野拍照，統(tǒng)計氣孔數(shù)，每個視野隨機取1個氣孔，并用標定好的測微尺測量其長度，重復(fù)3次.氣孔密度的計算公式如下：

氣孔密度(個/mm2)=各視野中的氣孔數(shù)/ 視野的真實面積.

1.2.3 葉片長度、寬度和厚度的測量 葉片基部離層至葉尖的距離為葉長, 葉片最大寬幅為葉寬，葉長和葉寬用直尺測量.葉厚是每片葉中部靠近葉脈處的厚度，用游標卡尺測量.每株測量2片健康成熟的葉片，分別是從頂部倒數(shù)的第2和第3片葉，每品種測量10株，5株為1個重復(fù).

1.2.4 花朵數(shù)和花朵直徑的鑒定 參照國際植物新品種保護聯(lián)盟(UPOV)制定的蝴蝶蘭屬新品種DUS測試指南中的賦值標準對花朵數(shù)和花朵直徑進行鑒定.每品種統(tǒng)計10株健康植株的花朵數(shù)，并測量每株第1～3朵花的花朵直徑.

1.3 統(tǒng)計分析

利用SPSS 13.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 蝴蝶蘭資源的倍性鑒定

經(jīng)染色體數(shù)目分析發(fā)現(xiàn)，在供試的85份材料中，有3個為二倍體，2n=2x=38，占3.5%；9個為三倍體，2n=3x=57，占10.6%；73個為四倍體，2n=4x=76，占85.9%(表1，圖1).其中，2個原生種均為二倍體；商業(yè)化的蝴蝶蘭栽培品種中除P.‘Timothy Christopher’外，其他均為多倍體.

表1 蝴蝶蘭資源的根尖染色體倍性和數(shù)目Tab.1 The chromosome ploidy level and the number of root tips of tested Phalaenopsis

1) 該列名稱為英國皇家學(xué)會登錄的品種名；/ 表示材料的名稱尚未明確.

a:二倍體，P. aphrodite，2n=2x=38；b:三倍體，P. ‘Little Mary’，2n=3x=57；c:四倍體，P. ‘Ever Spring Prince’，2n=4x=76.

2.2 倍性與葉片性狀的相關(guān)性

2.2.1 倍性與氣孔性狀的相關(guān)性 不同倍性蝴蝶蘭的氣孔長度和氣孔密度均存在一定的變異范圍，隨著倍性的增加氣孔長度逐漸增大，氣孔密度逐漸減小.四倍體的氣孔長度顯著大于二倍體和三倍體，而氣孔密度顯著小于二倍體和三倍體(P<0.05)；三倍體的氣孔長度與二倍體差異不顯著(P>0.05)，但氣孔密度顯著小于二倍體(P<0.05)(表2,圖2).

表2 不同倍性蝴蝶蘭的氣孔長度和氣孔密度Tab.2 The length and density of stomatal cell of different ploidy Phalaenopsis

1)該列數(shù)據(jù)為2次重復(fù)的平均值±標準誤，該列數(shù)據(jù)后凡是有一個相同小寫字母者，表示差異不顯著(Duncan’s法，P>0.05).

a、b: 二倍體P. aphrodite；c、d: 三倍體P. ‘Little Mary’；e、f: 四倍體，P. ‘Taida Lover Benison’.

對蝴蝶蘭的倍性與氣孔長度和氣孔密度進行了相關(guān)性分析.結(jié)果表明，蝴蝶蘭的氣孔長度與倍性的相關(guān)系數(shù)為0.372(t=3.65>t(0.01,84)=2.64)，呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系；而氣孔密度與倍性的相關(guān)系數(shù)為-0.719(t=9.42>t(0.01,84)=2.64)，呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系.2.2.2 倍性與葉長、葉寬和葉厚的相關(guān)性 不同倍性蝴蝶蘭的葉長、葉寬和葉厚均存在一定的變異范圍，隨著倍性的增加，蝴蝶蘭葉片變長變寬(表3).四倍體的葉長顯著大于二倍體，但二倍體與三倍體、三倍體與四倍體在葉長上差異不顯著(P>0.05)；二倍體、三倍體和四倍體在葉寬和葉厚上均差異不顯著(P>0.05).

表3 不同倍性蝴蝶蘭的葉片長度、寬度和厚度Tab.3 The length, width and thickness of leaf of different ploidy Phalaenopsis cm

1)該列數(shù)據(jù)為2次重復(fù)的平均值±標準誤，該列數(shù)據(jù)后凡是有一個相同小寫字母者，表示差異不顯著(Duncan’s法，P>0.05).

對蝴蝶蘭倍性與葉長、葉寬和葉厚進行了相關(guān)性分析，葉長與倍性的相關(guān)系數(shù)為0.292(t=2.78>t(0.01,84)=2.64)，呈極顯著的正相關(guān)，但葉寬和葉厚與倍性的相關(guān)關(guān)系不顯著.

2.3 倍性與花部性狀的相關(guān)性

不同倍性蝴蝶蘭的花朵直徑和花朵數(shù)存在一定的變異范圍(表4).隨著倍性的增加花朵直徑逐漸增大，四倍體的花朵直徑顯著大于二倍體和三倍體(P<0.05)，但二倍體和三倍體的花朵直徑差異不顯著(P>0.05).三倍體蝴蝶蘭的花朵數(shù)最多，四倍體的花朵數(shù)顯著少于二倍體和三倍體(P<0.05)，但二倍體和三倍體的花朵數(shù)差異不顯著(P>0.05).

對蝴蝶蘭倍性與花朵直徑和花朵數(shù)進行了相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)分別為0.552(t=6.03>t(0.01,84)=2.64)和-0.509(t=5.39>t(0.01,84)=2.64)，表明蝴蝶蘭倍性與花朵直徑呈極顯著的正相關(guān)，而與花朵數(shù)呈極顯著的負相關(guān).

表4 不同倍性蝴蝶蘭的花朵直徑和花朵數(shù)

1)該列數(shù)據(jù)為2次重復(fù)的平均值±標準誤，該列數(shù)據(jù)后凡是有一個相同小寫字母者，表示差異不顯著(Duncan’s法，P>0.05).

3 討論與結(jié)論

多倍體具有營養(yǎng)體巨大、葉片寬厚和花大等特點[12].本研究結(jié)果表明，隨著倍性的增加，蝴蝶蘭葉片逐漸變大，四倍體的葉長顯著大于二倍體；花朵直徑逐漸增大，四倍體的花朵直徑顯著大于三倍體和二倍體，但花朵數(shù)量顯著少于二倍體和三倍體，三倍體花朵數(shù)最多.因此在進行蝴蝶蘭育種時，如果以大花為目標，應(yīng)選育四倍體；如果以小花多花為目標，可培育二倍體；如果以小花多花或中花多花為目標，可選育三倍體.

倍性鑒定是倍性育種的重要環(huán)節(jié).因此，尋找一種簡單有效的倍性鑒定方法，對于提高蝴蝶蘭倍性育種效率至關(guān)重要.Stebbins[13]認為在不便直接測定染色體數(shù)目時，單用測量植物體的某些細胞如氣孔保衛(wèi)細胞的方法，就能估計其為二倍體還是多倍體.劉奕清等[14]、劉靜等[15]、廖道龍等[16]、莊東紅等[17]研究發(fā)現(xiàn)多倍體氣孔明顯比二倍體大，氣孔密度明顯比二倍體小.張志勝等[10]對紅掌Anthuriumandraeanum多倍體的研究表明，通過氣孔長度和密度鑒定紅掌四倍體是可靠的.利用氣孔性狀進行倍性鑒定操作簡單、易行，已在許多植物中得到了應(yīng)用[18- 21].本研究表明，隨著蝴蝶蘭倍性的增加，氣孔長度呈增加趨勢，氣孔密度呈減少趨勢，氣孔長度與倍性呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，而氣孔密度與倍性呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，這與Chen等[3]的研究結(jié)果一致.但因同倍體蝴蝶蘭的氣孔長度和密度也存在一定的變異范圍，使不同倍性間的氣孔長度和密度存在重疊的可能，因此在進行蝴蝶蘭多倍體育種時，可先通過氣孔長度和密度進行初步篩選，然后再用壓片法進行準確鑒定.

不同倍性蝴蝶蘭雜交親和性、種子萌發(fā)率和后代倍性多樣性不同[8-9]，因此，為了提高雜交育種的效率，可將染色體的倍性做為親本選擇的依據(jù)之一.本研究通過采用根尖壓片法對85份供試蝴蝶蘭資源的倍性鑒定表明，現(xiàn)有蝴蝶蘭栽培品種多為三倍體和四倍體，這為更好利用這些資源開展蝴蝶蘭育種提供了依據(jù).

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【責任編輯李曉卉】

AcorrelationbetweenploidylevelsandcharactersofleafandflowerinPhalaenopsis

XIE Li1, LIU Fang1, YI Maosheng2, ZENG Ruizhen1, XIA Qing2, LI Yanghui2, ZHANG Zhisheng1

(1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Molecular Breeding, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2 Guangzhou Flower Research Center, Guangzhou 510360, China)

【Objective】 To research the correlation between ploidy levels and main characters inPhalaenopsis. 【Method】 Ploidy levels of 85Phalaenopsisaccessions were identified by using squash method, and the length and density of stoma, the length, width and thickness of leaf, the diameter and the number of flowers were also measured. 【Result and conclusion】The results showed that in the 85 accessions there were three diploids (3.5%), nine triploids (10.6%) and 73 tetraploids (85.9%). Stomatal lengths and the length of tetraploid flower were obviously longer than those of diploid and triploid flower, while the density of stoma and the number of flowers were fewer than that of diploid and triploid(P<0.05). The differences of the stomatal cell length and diameter and the number of flower between diploid and triploid were not significant at 5% level, however, the stomatal density of triploid was less than that of diploid(P<0.05). The leaf length of tetraploid was significantly longer than that of diploid(P<0.05), while the difference of leaf length between diploid and triploid or between triploid and tetraploid was not significant(P>0.05). The difference of leaf width and thickness among diploid, triploid and teraploid were also not significant either(P>0.05).The ploidy levels were, to a large extant, positively associated to stomata length, leaf length and flower diameter, but negatively correlated with stomatal density and the number of flowers.

Phalaenopsis; ploidy level; stomatal character; flower character

2013- 08- 19優(yōu)先出版時間2014- 07- 17

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http:∥www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.S.20140717.0909.024.html

謝 利(1974—)，女，講師，博士，E-mail：xieli@scau.edu.cn；通信作者：張志勝(1965—)，男，教授，博士，E-mail：zszhang@scau.edu.cn

廣州市農(nóng)業(yè)局2004專項資金項目“蝴蝶蘭優(yōu)良新品種的引種與選育”；廣州科技局農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目“利用遠緣雜交育種方法培育蝴蝶蘭新品種”

謝 利，劉 芳，易懋升，等.蝴蝶蘭倍性與葉部和花部性狀的相關(guān)性[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014,35(5):82- 87.

Q343.2; S682.31

A

1001- 411X(2014)05- 0082- 06