仙客来的栽培技术
播种繁殖
播种繁殖是仙客来繁殖常用的方法之一。仙客来的种子需经过人工授粉后才能获得,种子一般于5月份成熟,应及时采收。仙客来种子较大,千粒重为10g左右,一般发芽率为85%~95%。为促进种子发芽,播前可浸种催芽,用冷水浸种24h或30℃温水浸泡2~3h,然后清洗种子表面的粘着物,包于湿布中催芽,保持1~2d温度25℃,种子稍微萌动即可取出播种。播种时间一般在9~10月份,用普通花盆播种即可。
播种土最好为富含腐殖质的沙质壤土,并经细筛过筛后才能使用。播种时先在盆中放好土,用喷壶洒透水,待水完全渗下去后,立即将种子以1~1.5cm的距离点播到盆中,播后覆土0.5cm,并盖玻璃或塑料薄膜保湿,放在20~22℃的半阴处。当盆土稍干时,应用浸盆法浸透水,使盆土经常保持湿润,正常情况下20d左右即能出苗。当幼苗叶片完全展开后,可进行第1次移苗。移苗时仍可用普通花盆,盆土同播种土,幼苗距离以3cm左右为宜,移栽后立即用喷壶洒透水。以后常保持苗盆湿润即可。待幼苗生长出3片叶,小球茎长到5~6mm直径时,要及时分栽上盆。可直接用9cm口径的小盆单株移栽。
盆土过筛后混合配制:按2成腐叶土、2成园土、5成细黄沙、1成腐熟粪末配制。移栽时要尽可能带小土球,并使之与土面相平,移栽后洒透水,放在室内阳光处。幼苗恢复生长后,应及时浇水施肥。一般到第2年冬季就能开花。
分割块茎繁殖
仙客来块茎不能自然分生子球,因而不能像一般球根花卉那样分球繁殖,需要人工切块繁殖。一般于8月下旬块茎即将萌动时,将块茎自顶部纵切分成几块,每块都应带有芽眼,将切口涂以草木灰,稍微晾干后,即可分植于花盆内,精心管理,不久即可展叶开花。
组织培养繁殖
仙客来组培繁殖可采用花蕊、块茎、叶片、幼茎等作为外植体,一般从一、二年生幼株上采集,其中以块茎作为外植体最易诱导产生幼苗。以块茎为外植体可选用MS培养基,以MS+3mg/L 6-BA+1mg/L NAA为诱导培养基,以1/2MS+0.3mg/L NAA为生根培养基,以MS+3mg/L 6-BA+0.4mg/L NAA为继代培养基。 仙客来的休眠球茎,一般于8月底~9月中旬开始萌发新芽,这时应及时更换盆土。培养土配制比例:按3成腐叶土、4成细黄沙、2成园土、1成腐熟干粪末配制。换盆时,球茎只带部分宿土,栽植不宜过深,一般以球茎顶部露出土面1/3为宜。初栽后盆土不要太湿,稍有湿气即可以后根据植株发芽情况,再逐渐增加浇水,并给以充足日照。待叶片长出后,要使盆土经常保持湿润。同时每周追施1次腐熟淡液肥,直至开花前停止施肥。施肥和浇水时,要避免淹没球顶,否则顶芽容易腐烂。在每次施肥后,还应用清水冲洗1次。
仙客来成年球茎一般到12月初就能开花,第2年2、3月达到盛花期。为延长花期,开花后可以放在温度较低的地方。此后,随着外界气温的升高,到5月份开花就逐渐减少,但开花较迟的品种到6月份仍能开花。因北方地区夏季较凉爽,只要给以通风、遮阳等条件,有的品种在夏季也能开花。但大部分到6月份以后开始脱叶,此时浇水应逐渐减少,使盆土保持稍干为宜。
到7月份便进入休眠期,休眠期间室内必须通风良好,保持阴凉的环境,温度最高不可超过30℃,并要少浇水,尤其要避免遭受雨淋。
仙客来老球茎开花会逐年延迟,但花数较多,一次开花最多可达50朵以上。老球茎开花4年以后,会逐渐衰老,开花数也会大大减少,失去栽培价值,球茎也容易腐烂,应及时给予更新。 栽培时,土壤宜疏松,可用以腐叶土2份、园土1份及少量过磷酸钙混合的培养土。也可用晒干、打碎的河泥,或用以草炭2份、珍珠岩1份混合的培养土。培养土需熏蒸消毒。换盆时,要视植株大小,逐步增大花盆,不宜直接采用大盆栽培小苗。栽植时宜浅植。大苗在上盆、换盆时,要使球的2/3~1/2居于土面上,以免球在土中受湿腐烂。忌施浓肥,肥浓易伤根。追肥可每月3次左右,施肥前宜松土,要选睛天追肥,肥不可从株顶施,宜在旁施,施肥后要喷水冲洗。
仙客来的养护管理大致分为5个阶段:
1、苗期阶段
第一片叶子长足,真叶初露时,就要移植。当幼苗具有3~4片叶子时,可种在直径10cm的花盆中,以后随着植株增大,再换较大的花盆,换盆时间最迟不可超过6月份。如果苗小,可让其留在小花盆中过夏。幼苗要遮阳。天热时要经常松土、除草、浇水、施肥。
2、夏季保苗阶段
夏季气温高,极不利于仙客来生长,应用降温设备降低环境温度,才能使其安全度夏。为避免高温,可用两层遮荫网遮阳,并控制浇水,停止施肥。
3、第一年开花阶段
入秋后恢复生长,可逐步增加浇水量,施薄肥。10月中旬放在阳光充足处。温室空气要湿润。每月施肥2~3次。12月中旬~2月初一般不用施肥,但如在温度较高的环境中,施肥可不停止。一般11月开始开花。
4、夏季球根休眼阶段
5月后,叶片逐渐发黄,应逐渐停止浇水,使其休眠。在叶子全枯后,要放在低温、通风环境,使球根安全度夏。一般是将盆放在凉爽、避雨处。
5、第二年开花阶段
炎夏过后,略浇水,使球根复苏萌芽。萌芽后,用新培养土换盆,去掉腐败根系。在温室内养护,约12月可以开花。开花后,又进入夏季球根休眠期。新繁殖的苗一般11月开始开花。如果在现蕾期,使温度保持15℃~20℃,在花蕾与花梗上喷100mg/L的赤霉素,可促进花梗伸长、加速开花。 仙客来的主要病虫害有根结线虫病、灰霉病、病毒病、棉蚜、桃蚜等。
根结线虫病
1、选用克线磷、二氯异丙醚、丙线磷(益收宝)、苯线磷(力满库)、棉隆(必速灭)等颗粒剂进行土壤处理。
2、将染病种球放入50℃水中浸泡10min杀死线虫。
灰霉病
1、种植时使用杀菌剂,如:福美双、敌克松等进行土壤消毒处理或换用新土,以免土壤带菌传播病害。
2、加强室内通风,适当降低湿度;浇水不宜太多,且不宜直接向叶面浇水,在养护管理时避免造成伤口,以防病菌侵入。
3、及时清除病株、病叶,减少病菌来源。
4、发病前喷施保护性杀菌剂,如:绿得保600~800倍液、75%百菌清800~1000倍液;发病时喷施具有治疗性的杀菌剂,如:70%甲基托布津800~1000倍液、50%多菌灵500~800倍液等。
病毒病
1、抑制种子带毒:75%酒精处理1min,,再用10%磷酸三钠处理15min,用蒸馏水冲洗干净种子表面的药液,再置于35℃温水中自然冷却24h,播种在灭菌土中。种子脱毒:将种子置于40%聚乙二醇溶液内,38.5℃恒温条件下处理48h,种子脱毒率可达77.7%。
2、用球茎、叶尖、叶柄为外植体的组培苗,降低带毒率。
3、栽植土壤要进行消毒处理或使用消毒过的蛭石、珍珠岩、砂土等。
根腐病
为苗期病害,根部水渍,软化腐烂,病苗萎蔫黄枯而死。
防治措施:
1、用0.1%硫酸铜溶液浸泡种子半小时进行消毒处理。
2、于播种前,喷洒高锰酸钾1800~2000倍溶液对土壤进行消毒。
3、加强通风,控制湿度;适当放风炼苗,增强抗性。
4、发瘸病初期,可用72.2%普力克水剂、50%立枯净、40%根腐宁1000倍液喷施或灌根防治。
细菌性软腐病
叶片产生水渍状病斑,进而软腐,溢出白色菌溢,植株萎蔫死亡。
防治措施:
1、摘除病叶,拔除病株。2、控制浇水,注意通风。
3、用50%的消菌灵可湿性粉剂1000~2000倍液喷雾防治。
炭疽病
危害叶片和花梗。初期出现褐色圆形病斑,后期出现黑色小点,潮湿时溢出红色黏质团。
防治措施:
1、及时剪除病叶。
2、加强通风透光,降低湿度。
3、可用60%炭疽福美、70%甲基托布津可湿性粉剂800~1000倍液防治。
地种蝇
幼虫危害幼茎和根,严重时幼苗枯死。
防治措施:可用2.5%溴氰菊酯乳油3000倍液防治,连同植株周围地面喷施效果更好。
螨类
危害球茎、叶、花,使花蕾腐烂,叶片失绿扭曲变形。
防治措施:
1、清除杂草,降低虫口。
2、喷施73%克螨特乳油2000倍液,虫口密度大时,连喷2~4次,每次间隔10d。
蓟马
危害幼嫩叶片及花朵,出现斑点、斑纹,嫩芽、新叶、花朵凋萎,叶片扭曲枯黄。
防治措施:
1、悬挂蓝色粘虫板。
2、喷施50%辛硫磷乳油1000倍液或10%吡虫啉可湿性粉剂2000~2500倍液防治。
蚜虫
危害幼叶、花蕾,形成虫瘿,诱发煤污病,传播病毒。
防治措施:
1、放养瓢虫、草蛉等天敌防治。
2、设置粘虫板诱杀或覆盖塑料薄膜避蚜。
3、用50%避蚜雾可湿性粉剂2000倍液、10%的吡虫啉1500倍液交替喷雾防治。
潮虫
啃食叶、根和茎部,导致叶、茎缺刻和溃烂。
防治措施:
1、清除杂草,撒施生石灰粉。
2、用50%西维因可湿性粉剂500倍液,或2.5%溴氰菊酯2000倍液喷洒地面、草帘,诱虫毒杀。
蛞蝓
刮食叶片,直至植株枯死。
防治措施:
1、施用腐熟的有机肥。
2、高畦栽培、覆盖地膜、破膜提苗,减少危害。
3、油茶枯粉与清水按1:10比例浸泡24h,滤后清水稀释20~50倍淋浇苗床或喷雾。
4、在被害植株周围撒生石灰粉。
5、傍晚于田垄撒施2%灭旱螺毒饵诱杀。
介壳虫
危害叶、花。
防治措施:
1、及时清除带虫病株。
2、喷施10%吡虫啉乳油1000倍液或25%粉介灵1500倍液防治。
还有:震动,病毒。
诱导细胞融合的方法有三种:生物方法(病毒)、化学方法(聚乙二醇PEG)、物理方法(离心,震动,电刺激)。某些病毒如:仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白(fusion protein),可介导病毒同宿主细胞融合,也可介导细胞与细胞的融合,因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。化学和物理方法可造成膜脂分子排列的改变,去掉作用因素之后,质膜恢复原有的有序结构,在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
培养基的差异:动物细胞的培养基是液体培养基、血清培养基,而植物培养基是固体培养基。
以下是动物培养基和植物培养基的具体内容:
动物培养基:
1.动物细胞培养液的成分:葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。动物细胞培养成功的关键在于培养液中是否含有动物血清,因为由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚,所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境,此外动物血清中也包含了一些动物的激素和酶,可以促进细胞的发育。
2.动物细胞培养液的特点:液体培养基、含动物血清。
植物培养基:
( 1 )愈伤组织诱导培养基: MS 培养基(蔗糖含量为 10 g/L , 2,4 – D 含量为 2 mg/L ,琼脂 10 g/L )。
( 2 )试验培养基:在 MS 培养基中加入 IAA 和 6–BA 。
吲哚乙酸(IAA)先用少量 0.1 mol/L NaOH 溶解, 6- 苄基氨基腺嘌呤先用少量 0.1 mol/L HCl 溶解,然后用蒸馏水稀释,再加入培养基中。
希望能帮助您。^__^
★愈伤组织(Callus):原指植物在受伤之后于伤口表面形成的一团薄壁细胞,在组培中则指人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞。
★植物细胞全能性(Cellulartotipotency):任何具有完整细胞核的植物细胞,都拥有形成一个完整植珠所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。(Haberlandt,1902)
★微(快)繁步骤(micropropagation):
母株(完整)→外植体(母株的一小部分,种子亦可)→接种到培养基上→长芽(继代增殖)→长根(试管外生根亦可)→练苗,驯化→完整植株
★组培发展简史:细胞学说:Schleiden和Schwann。1.探索:20世纪初,Haberlandt提出“细胞全能性”(1902);1904年,Hanning培养萝卜和辣根菜的胚成功;Laibach(1925,1929)亚麻种间杂种胚培养成功,证明胚培养在植物远缘杂交上可利用;1922年,Robiins(美)和Kotte(德)离体根尖培养成功。2.奠基:Gautheret,White和Nobecourt,组培奠基人。White和Gautheret发现了B族维生素和生长素;Skoog(1944)和Skoog和崔(1951)等发现腺嘌呤和生长素的比例控制芽和根的形成,Overbeek等(1941)首次将椰子汁(CM)作为添加剂,Steward等在胡萝卜组培也使用CM;1952年,Morel和Martin首次证实通过茎尖离体培养可获无病毒植株;1953-1954年,Muir单倍体培养获得成功;1955年,Miller分离出激动素(KT);1957年,Skoog和Miller提出植物激素控制器官形成的概念;1958年,Steward首次证实Haberlandt的细胞全能性设想;Wickson和Thimann指出CTK打破腋芽休眠;Murashige发展快繁技术;1958-1959年,Reinert和Steward胡萝卜愈伤组培中形成体细胞胚。3.迅速发展:1971年,Takebe首次由烟草原生质体获得再生植株;1972年,Carlson获得烟草的第一个体细胞杂种;1964年,Guha和Maheshwari由毛曼佗罗离体花药培养胚;1960年,Morel提出离体无性繁殖兰花。……(具体seesee书本或课件)
★组培意义:1、基础理论研究(试验体系的准确性和可重复性,广泛用于细胞、组织的代谢生理及其它生化等方面的研究(如分化问题))。2、应用研究(无性繁殖系快速繁殖的生产、试管苗的商品化,遗传育种,种质保存,克服远缘杂交,种质资源创新,获得转基因植株)。
★组培应用前景:1、作物育种上的应用(1、花药和花粉培养2、胚胎培养3、细胞融合4、基因工程5、培养细胞突变体6、种质保存)2、作物脱毒和快繁上的应用(马铃薯,兰花)3、在植物有用产物生产上的应用4、在遗传、生理、生化和病理研究上的应用。
★植物激素调控:auxin/CTK>1(促进生根);=1(愈伤组织);<1(促进发芽)
★脱分化(dedifferentiation):在组织培养中,不分裂的静止细胞,放在一定的培养基上后,细胞重新进入分裂状态。一个成熟的细胞转变为分生状态的过程叫脱分化。
★再分化(redifferentiation):一个成熟的植物细胞经历了脱分化后,能再分化而形成完整植株的过程。
★再分化途径:1、器官发生方式(是指在外植体或愈伤组织的不同部位分别独立形成茎、芽和根,它们为单极性结构,各有维管束与外植体或愈伤组织相连,但在不定芽和不定根之间没有共同的维管束将两者连在一起。)2、胚胎发生方式(外植体直接或通过愈伤组织或悬浮培养产生胚状体。)
★胚状体(embryoid):是指在组织培养中起源于一个非合子细胞,经过胚胎发生和胚胎发育过程形成的具有双极性的胚状结构。其特点有:1、不同于合子胚,因为它不是两性细胞融合产生。2、不同于孤雌/雄胚,因为它不是无融合生殖的产物。3、不同于器官发生方式形成的茎芽和根,因为它经历了与合子胚相似的发育过程且成熟的胚状体是双极性结构。
★器官发生途径:1、茎尖或茎段培养产生腋芽。2、直接不定芽发生:器官的小块组织在培养基上培养直接诱导产生不定芽。3、间接不定芽发生:器官的小块组织在培养基上培养后先去分化形成愈伤组织,再经分化诱导产生不定芽或不定根。
★胚胎发生方式:1、直接胚胎发生(从培养物中的器官组织,细胞或原生质体直接分化成胚,中间不经过愈伤组织)2、间接胚胎发生(外植体先愈伤化,然后由愈伤组织细胞分化成熟)
球型胚(globalembryo)→心型胚(heart-stageembryo)→鱼雷型胚(torpedo-stageembryo)→子叶型胚(cytoledon-stageembryo)
★人工种子:是指利用细胞的全能性将离体培养所产生的体细胞或具有发育成完整植株能力的分生组织(胚状体,茎和茎段)包裹在一层含有营养物质并具有保护功能的外膜内形成在适宜条件下能够发育成完整植株的小颗粒。
结构包括人工种皮,胚状体(分生组织),人工胚乳。
★植物组织培养应用步骤:1、获得无菌外植体,建立起无菌培养体系。2、进行增殖,不断产生不定芽或胚状体。3、生根培养。4、试管苗移栽。
★外植体选择的原则:1、必须含有活细胞。2、幼嫩组织所含活跃分裂的细胞比例高。3、母珠必须健康并且无任何腐烂或生病的迹象。4、母珠必须活跃生长并且不会立即进入休眠。
★外植体的确定选择:1、茎尖(园艺植物组织培养中应用最多,繁殖率高,不易发生遗传变异,但取材有限);2、茎段(采用嫩茎的切段促进腋芽萌发,取材容易);3、叶(幼嫩叶片组织通过愈伤组织或不定芽分化产生植株,取材容易,操作方便,但易发生变异);4、花球和花蕾;5、种子、根、块根、块茎、花瓣等。
★消毒的原则:消毒剂与外植体应接触足够长的时间以除去外植体表面的微生物,但应尽量减少对外植体细胞的破坏。
★消毒方法:冲洗植物材料除去泥土等大的颗粒→浸入70-75%乙醇,有利于植物表面的浸湿→用5-20%NaClO溶液(加1滴表面活性剂)表面消毒5-10min→用无菌水冲洗至少3遍→与消毒剂接触过的切面在转移到无菌培养基前应切去,因为消毒剂会杀死外露的细胞从而影响营养吸收→切取外植体,通常为10mm的茎段和直径10mm的叶片部分(太大激素作用减弱,太小则不易成活)。
★消毒注意事项:1、表面消毒剂对植物组织是有害的,应正确选择消毒剂的浓度和处理时间,以减少组织的死亡。2、在表面消毒后,必须用无菌水漂洗材料3次以上以除去残留杀菌剂,但若用酒精消毒,则不必漂洗。3、与消毒剂接触过的切面在转移到无菌基质前需将其切除,因为消毒剂会阻碍植物细胞对基质中营养物质的吸收。4、若外植体污染严重则应先用流水漂洗1小时以上或先种子培养得到无菌种苗,然后用其各个部分建立组织培养。5、HgCl2效果最好,但对人的危害最大,用后要用水冲洗至少5次。
★茎尖培养:切取茎的先端部分或茎的分生组织部分进行无菌培养。
步骤:无菌培养的建立→芽的诱导→生根培养→试管苗的移栽(遗传变异)
注意点:试管苗移栽过程中,由异养→自养,恒温→温差,无菌→有菌,光弱→光强,湿度高→湿度低,应该保持苗的水分平衡(加塑料薄膜和使用喷雾机),选择适当的基质,注意光、温的条件。
★安祖花:叶片→诱导愈伤组织→诱导芽→诱导根生根
↓↑
增殖→切根→芽的增殖→再培养→壮苗→生根之前
不定胚的诱导:组织片→含有2,4-D的培养基上→产生不定胚→去除2,4-D的培养基上→球型胚→心型胚→鱼雷型胚→植物体。
不定芽的诱导:用BA诱导,在球、心、鱼雷时要去除BA。
★胚胎培养的意义:1、对于胚乳发育不良或胚与胚乳间不亲和的材料进行离体胚培养,有助于远缘杂交获得成功。2、为研究胚在各个发育时期的营养需要提供了一个很好的机会。3、能对整个胚及其各部分的再生潜力进行研究。
★胚培养中的两个重要问题:1、胚剥离的方法:剥离的最佳时间是授粉后13-15天。2、培养基的成分:找到合适的培养基,在胚培养中加入蔗糖(能源、保持适当渗透压)。
★花药培养方法:
取材地点:大田和温室
取材:大多采用单核期的花粉培养,因诱导产生愈伤组织或胚状体的频率较高。
花粉时期的确定:常采用醋酸洋红-碘化钾染色,再压片镜检。实际操作中常根据花蕾长度、大小与花粉年龄的相关性确定。
预处理:低温、高温或交叉处理
培养基:有MS,Nitsch,Miller,B5和N6。低浓度的生长素和细胞分裂素相结合,高浓度的蔗糖对花粉的诱导生长有一定作用。培养基中加入活性炭对提高诱导频率也有一定效果。
消毒、接种和培养:花药→在烧杯中研碎(有溶剂)→过滤→浓度梯度离心→收集中间层→离心
单倍体的鉴定和加倍处理:单倍体用2%秋水仙素处理24小时,愈伤组织细胞自然加倍。
★花粉花药培养的意义:1、在单倍体细胞中只有一个染色体组,表现型和基因型一致,一旦发生突变,无论是显性还是隐性,在当代就可表现出来,因此单倍体是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。2、在品种间杂交育种过程中,通过F1代花药培养得到单倍体后,经染色体加倍立即成为纯合二倍体,从杂交到获得不分离的杂种后代单株只需要2个世代和常规育种相比,显著缩短了育种年限。
★花药培养步骤(用改良的NLN培养基):
F1代花药→形成小孢子→分离小孢子→形成愈伤组织→形成胚→单倍体植株→纯合二倍体
↓
形成胚→单倍体植株→染色体加倍形成纯合二倍体
★原生质分离:酶(纤维素酶,离析酶)
步骤:叶片表面消毒→去除表皮→叶碎片漂浮在含有酶和渗透压稳定剂的溶液中→培育→原生质体沉到培养皿底部→除去酶溶液→将原生质体移入CPW清洗→离心→清洗基质两次→重悬浮于培养基→除去小的个体,用血球计计数→调整到合适的密度重悬浮于培养基。
★原生质体的培养:
培养基:MS+NAA2.0ppm+BA0.5ppm+3%蔗糖+9%甘露醇
注意:1、原生质体分离后,非常脆弱,需要渗透压保护剂的保护直到细胞壁形成。
2、针对不同的研究对象,培养基中生长素和细胞分裂素的水平要做适当调整。
影响原生质体培养的因素:营养需求(NH4+不能过多),渗压剂,培养密度(105/mL),
贮藏条件(通常在黑暗处)。
培养方法:液体基质培养法,半液体基质培养法,固体基质培养法,看护培养。
固体培养的步骤:原生质体移入培养基→1体积含原生质体的培养基与1体积含琼脂糖(40℃)的培养基混和→倒转培养皿在25℃下培养→原生质体重新产生细胞壁并分裂成细
胞团→细胞团于琼脂糖基质中传代培养,培养基中应减少渗压剂以利于愈伤组织的形成→诱导分化成植物的根,茎。
★原生质体分离培养的意义:1、除去了细胞壁为植物细胞之间的融合扫平了障碍,同时叶为制造新杂种开辟了道路。2、原生质体可摄入外源DNA,细胞器、细菌或病毒颗粒,这些特性与植物全能性相结合为高等植物的遗传饰变打下基础。3、获得细胞无性系和选育突变体的优良起始材料。
★原生质的融合概念:从同一个种或不同种分离得到的原生质体在适当的条件下融合得到细胞核物质和细胞质物质的混和。
★体细胞杂交:完全不经过有性过程,只通过体细胞融合制造杂种的方法称为体细胞杂交。
★原生质体融合方法:自发融合,诱发融合(NaNO3处理,高PH-高浓度钙离子处理,PEG处理,电融合)
PEG法:
取材(1、从绿色叶片上分离得到的原生质体。2、来源于同种或不同种的细胞悬浮培养物上分离出的无色原生质体)-这样异核体和母体就可分辨开。
→分别取在含有13%甘露醇的CPW上悬浮培养的原生质体(密度2×105)4mL,混和在100g的转速下离心10min,将原生质体放入0.5%基质→加入30%(w/v)PEG2mL,使原生质体的外膜不稳定,放置10min→每隔5min加入原生质体培养基稀释PEG以促进原生质体融合。每次稀释后轻微摇动原生质体就会重悬浮→混和物在100g下离心10min,离心后在不含PEG的培养基中清洗→离心,在相同的培养基上重悬浮。
PEG法的缺点:有毒,融合率低:不超过1%
对称融合:父母均未处理,对后代贡献一样。
不对称融合:父母本在后代中贡献不同,射线处理,化学处理
IOA(不影响核的分裂而影响细胞质分裂)
★胞质杂种:利用原生质体融合技术,使两种不同来源的核外遗传成分(细胞器)与一个特定的核基因组结合在一起,就形成胞质杂种。
体细胞杂种和胞质杂种的鉴定方法:形态学,细胞学,分子遗传学。
★园艺植物脱毒:
热处理脱毒:
原理:在高于正常温度下,植物组织中的很多病毒可被部分或完全钝化,而很
少伤害甚至不伤害寄主组织。
方法:热水处理(对休眠芽效果好),热空气处理(对活跃生长的茎尖效果好)
热空气处理方法:空气温度35-40℃,持续时间:随处理对象不同而变化,几分钟-几星期。
注意点:不能一下子放入高温中,要逐步加温使之适应。并保持湿度和光照。
局限性:1、并不是所有的病毒都对热处理敏感
2、对等径和线状的病毒及类菌质体引起的病害是有效的。
3、热处理后只有一小部分植株能够存活
★茎尖分生组织:指茎的最幼龄叶原基上方的一部分,最大直径约100μm,最大长度为
250μm。
★茎尖:由顶端分生组织及其下方的1-3个叶原基一起构成的。
★茎尖培养脱毒:
原理:病毒在植物体内的分布是不均匀的,在受感染的植物中顶端分生组织通常不含或仅含低浓度的病毒,其它的植物组织离茎尖的距离越远则病毒含量越高。
影响茎尖培养脱毒效果的因素:培养基,外植体大小(脱毒效果跟外植体大小呈负相关,茎尖的成活率与茎尖大小呈正相关),贮存条件(光照培养优于暗培养),外植体的生理状态(活跃生长的芽,顶芽的效果比腋芽好,切割芽的时间)
★通过愈伤组织培养脱毒:
原理:在由受感染的组织形成的愈伤组织中,并非所有的细胞都均匀一致地带有该种病原体。
产生原因:1、病毒的复制速度跟不上细胞的增殖速度
2、有些细胞通过突变获得了抗病毒的特征。
★脱毒植物的鉴定:外观判断法,指示植物法(接种鉴定法),抗血清鉴定法,电镜检查法,
分光光度法,酶联血清免疫吸附反应鉴定法。
指示植物法:利用病毒在其它植物上产生的枯斑作为鉴别病毒的标准。
指示植物:专门选用以产生局部病斑的寄主称为指示植物。
★无毒原种的保存:种在温室或防虫罩内灭过菌的土壤中,隔离区内,通过组织培养繁殖。
组培常见英汉对照
abortion(败育)adenine(腺嘌呤)agar(琼脂)anther(花粉)apical(顶端的)aseptic(无菌的)auxin(生长素)axillarybud(腋芽)callus,calli(愈伤组织)cellulartotipotency(细胞全能性)cellulase(纤维素酶)cellulose(纤维素)centrifuge(离心)chloroplast(叶绿体)chromosomedoubling(染色体加倍)colony(细胞团,菌落)cybrid(cytoplasmichybrid,胞质杂种)cytokinin(细胞分裂素)cytoplasm(细胞质)degeneration(败育)dedifferentiation(脱分化)redifferentiation(再分化)dicotyledonous(双子叶的)dihaploid(二单倍体)diploid(二倍体)dissect(剥离)dormancy(休眠)eliminate(除去)embryo(胚胎)embryoid(胚状体)embryogenesis(胚胎发生方式)epidermis(表皮,上表皮)excise(切除)explant(外植体)filterpaper(滤纸)gelose(琼脂糖)genetype(基因型)germplasm(种质)globalembryo(球型胚)haploid(单倍体)heterokaryon(异核体)homozygous(纯合的)hormone(激素)interspecific(种间的)intraspecific(种内的)invitro(体外)invivo(活体)kinetin(激动素)macerozyme(离析酶)malesterile(雄性不育)medium(培养基)membrane(膜)meristem(分生组织)meristemculture(茎尖培养)micropropagation(微繁)microspore(小孢子)monocotyledon/moncots(单子叶植物)nodculture(茎段培养)organelle(细胞器)organgenesis(器官发生方式)osmotic(渗透的)pith(髓)plantlet(小植株,苗)pollenculture(花粉培养)pollinate(授粉)protocorm(PLB)原球茎protoplastfusion(原生质体融合)rapidpropagation(快繁)regeneration(再生)self-incompatibility(自交不亲和)shoottip(茎尖)sodiumhypochlorite(NaClO)somaticembryo(体细胞胚)somatichybridization(体细胞杂交)somatichybrid(体细胞杂种)stem(茎)stemtipculture(茎尖培养)sterilant(消毒剂)steriledistilledwater(蒸馏水)sterilization(消毒)stockplant(母株)subculture(继代)sucrose(蔗糖)terminalbud(顶芽)transfer(转移)viruseradication(脱毒)
常用缩略语
ABA(脱落酸)CM(椰子汁)CPW(细胞-原生质体清洗液)
DMSO(二甲基亚砜)IAA(吲哚乙酸)IBA(吲哚丁酸)
KT(激动素)NAA(萘乙酸)PEG(聚乙二醇)
LH(液氮)CH(水解酪蛋白)GA3(赤霉素)
B、B淋巴细胞和B淋巴细胞自身融合的细胞能在HAT培养基上正常生活,但不能增殖,所以经过数代后,HAT培养基上没有B淋巴细胞之间形成的融合细胞,故B错误;
C、骨髓瘤细胞与B淋巴细胞之间形成的融合细胞能在HAT培养基上正常生活,并无限增殖,故C正确;
D、小鼠B淋巴细胞在HAT培养基上可正常存活,但不能繁殖,故D错误.
故选:C.
一、南瓜远缘杂交研究
自20世纪初,德国人特鲁德(Drude,1917)开始南瓜种间杂交试验以来,国内外学者一直在持续不断地进行方法和技术的探索,试图寻求打破种间杂交障碍,通过常规种间杂交、体细胞杂交、分子生物等技术实现不同种间的优良品质、抗病虫及抗逆性状的转移。虽然取得了一些进展,但至今尚未获得理想或一致的结果。研究者对南瓜属5个栽培种的杂交研究表明,南瓜属的各个种在亲缘关系上较为密切,种间杂交情况比较复杂。部分研究的试验结果见表17-4。
表17-4 南瓜属种间杂交试验结果
程永安等(2001)通过对4个南瓜栽培种的杂交表明,中国南瓜与印度南瓜有较高的亲和性,与灰籽南瓜的亲和性一般,F1代几乎不育,而与西葫芦的亲和性最差。灰籽南瓜与中国南瓜、印度南瓜、西葫芦都有一定的亲和性,其中以中国南瓜的亲和性最高。总结前人的研究,美国葫芦科作物专家Whitaker T.W.(1962)认为,一年生南瓜种中,印度南瓜种、美洲南瓜与中国南瓜种亲缘关系较近,而印度南瓜种与美洲南瓜种亲缘关系较远;中国南瓜与印度南瓜(笋瓜)具有较高的亲和性,两者相互杂交可获得种间杂交种,尤其是以印度南瓜种作为母本更容易杂交;中国南瓜与灰籽南瓜的亲和性一般,F1代几乎不育,而与美洲南瓜的亲和性最差;灰籽南瓜与美洲南瓜亲缘关系较近;多年生南瓜、黑籽南瓜种与一年生南瓜种亲缘关系较远,但黑籽南瓜与印度南瓜及美洲南瓜又较近。从亲缘关系上分析,5个南瓜栽培种在进化时间上可能存在一定的顺序性,中国南瓜在一年生南瓜中处于种间杂交关系的中间位置。但需要说明的是,在种间杂交试验中,使用同一个种的不同品种会获得不同的试验结果,这也是认为南瓜属不同种亲缘关系复杂的理由之一。1983年联合国粮食与农业组织(FAO)在全球报告《葫芦科植物的遗传资源》中,描绘出南瓜栽培种之间的亲缘关系图,见图17-3。
图17-3 南瓜属5个栽培种的种间杂交示意图
目前,研究者们感兴趣的是通过南瓜属的种间杂交技术,将印度南瓜的优良品质性状和中国南瓜的抗虫性状结合起来,并育成高品质种间杂交种,目前已有不少成功的例子,如Pearson,O.H.等(1951)、日本国长岗园艺种苗厂育成的新土佐系列南瓜都属于该种类型。此外,南瓜属中具有特殊抗病虫性的种质资源并不多,仅在少数的野生南瓜种质资源中发现有抗病种质,如>C.ecuadorensis[高抗病毒病——小西葫芦黄花叶病毒(ZYMV)等],>C.okeechobensis[高抗白粉病(>Sphaerotheca fuliginea)],>C.martinezii(高抗白粉病、高抗病毒病),>C.lundelliana(高抗白粉病)都是很好的抗病种质资源。应用远缘杂交技术已成功地将某些抗病基因转育到了栽培种中。如美国研究者Whitaker(1959)发现野生种>C.lundelliana南瓜能和5个栽培种的任何一个品种杂交,所以它是南瓜属一个很好的桥梁品种。西葫芦和野生抗病品种>C.martinezii不容易杂交,为了将抗病基因转入西葫芦栽培品种中,美国康乃尔大学研究人员(Thomas W.Whitaker,1986)已使用中国南瓜种的Butternut品种作为桥梁品种,首先用>C.martinezii×C.moschata杂交,然后用得到的F1代再与西葫芦杂交,成功地获得了抗白粉病和黄瓜花叶病毒病西葫芦材料。同时通过这种方法,也将中国南瓜的高品质性状和抗虫性状转育到了西葫芦品种中。澳大利亚学者(Herrington,M.E.,2002.)通过远缘杂交的方法成功地将>C.ecuadorensis和>C.moschata‘Nigerian’种质的抗病毒病基因转育到了南瓜中,育成了抗小西葫芦黄花叶病毒(ZYMV)、番木瓜环斑病毒—西瓜株系(PRSV-W)和西瓜花叶病毒(WMV)的印度南瓜品种Redlands Traiblazer和Dulong QHI以及中国南瓜品种Sunset QHI。
在远缘杂交实验中,F1代或杂交早期2~3代常常出现花粉不育或种子发育不良现象,为了保留后代,往往结合回交方法和采用胚挽救技术。Wall J.R.(1954)采用胚培养技术获得了中国南瓜和西葫芦的杂交种。Washek R.(1982)同样也采用该技术获得了西葫芦和>C.ecuadorensis南瓜的杂交后代。Pearson O.H.,et al.(1951)研究认为,使用秋水仙碱加倍远缘杂交后代成双二倍体可以解决花粉不育问题。关于南瓜种间杂交的难易程度和多变现象,Wall and York(1960)研究认为,配子的多样性有助于种间杂交的成功,即杂合的基因型比纯合的基因型更容易杂交。西葫芦中的碟形瓜往往比其他类型的西葫芦更容易和中国南瓜杂交。
二、南瓜细胞学及分子生物学研究
在南瓜植物再生体系构建及其应用方面,从Schoroeder(1968)开始研究南瓜属植物再生体系至今,国内外在此研究领域已取得了很大进展,分别通过体细胞发生途径(Biserka J.,1991;Carol G.,1995)和器官发生途径(Ananthakrishnan G.,2003;Krishnan K.,2006)获得了再生植株,并对影响再生率的各种条件进行了大量研究。离体大孢子培养方面,Kwack S.N.&Fujieda K.(1988)等取中国南瓜(>Cucurbita moschata)离体子房为外植体,在开花期和花后分别取材,结果花期胚珠所获得的再生频率明显高于花后胚珠,这表明在植株生长发育活跃期的外植体分化能力强,再生频率也较高,同时该研究也发现在5℃低温下对子房预处理2d后,可促进胚状体的发生。盛玉萍等(2002)进行了利用组织培养快速繁殖无蔓1号南瓜的研究,通过比较消毒时间、外植体来源、激素组合等因素的作用,建立了适宜生产上应用的无蔓1号南瓜种苗组培快繁技术。结果表明最佳的消毒方法为70%乙醇表面消毒30s,然后HgCl2消毒15min;顶芽的芽诱导率比子叶高;适于试管苗生长的培养基为2/3MS+BA 0.5mg/L。1/2MS对不定根的形成效果最好。
在南瓜基因工程育种方面,目前已有将抗病毒基因转入南瓜的报道。用于南瓜抗病毒基因工程的有效基因主要来源于病毒,南瓜上应用较多的是外壳蛋白基因策略。葫芦科作物几种主要病毒西瓜花叶病毒(WMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)、南瓜花叶病毒(SqMV)、西葫芦黄斑花叶病毒(ZYMV)的外壳蛋白基因均有转入葫芦科作物的报道。在美国,一种已知CMV致病株系的外壳蛋白(CP)基因已被导入南瓜和甜瓜的商业用品种,这种抗性由显性单基因控制,在康乃尔大学,SqMV-1的CP基因已被导入南瓜,这种基因表现很高的抗性,尤其是WMV外壳蛋白基因转入南瓜品系中,这种抗性由单基因控制,不受温度和病毒浓度的影响,因此它为南瓜抗多种病毒提供了较高水平的抗性。另外,美国已把ZYMV病毒的CP基因转入葫芦科作物。Brent Rowell(1999)等对基因工程方法育成的抗病材料及用传统育种方法育成的抗病或耐病品种与普通的感病品种杂交种进行了比较,用田间病害症状调查和酶联免疫试验(ELISA)鉴定病毒病的影响,结果显示:西瓜花叶病毒(WMV)是最常检测到的、也是引起最多病症的病毒;转基因品种表现出较强的抗病性和较高的产量,大多数转基因品种的抗病性和产量均高于对照品种。酶联免疫试验结果表明:部分转基因品种的植株体内能检测到外壳蛋白,而且与植株的抗性相关。在商品瓜收获之后转基因西葫芦植株表现轻微的病毒侵染症状。Pang S.Z.(2000)等进行了病原介导的抗性途径研究,获得转南瓜花叶病毒(SqMV)外壳蛋白(CP)基因的南瓜品系。用3个独立品系(敏感、可恢复、抗病)的R1植株在温室、网室和大田经接种SqMV后进行试验,抗性品系(SqMV-127)几乎所有的植株在温室和大田条件下表现抗病。敏感品系(SqMV-22)表现病症而且扩展到全株。对转CP基因植株的外源基因转录情况进行了分析,结果表明抗性品系SqMV-127表现CP基因转录后沉默,其证据是在抗性植株中,CP基因的转录水平很高,但积累很少,也没能检测出任何CP蛋白。这是抗SqMV的转基因南瓜的首例报道。
近年来,国外也有将两种或多种以上CP基因转化到葫芦科作物上的报道。Tricolj D.M.等和M.Fuchs(1995,1998)等在日内瓦调查了表达ZYMV和WMV的外壳蛋白基因的转基因南瓜ZW-20、ZW-20B的抗性,结果表明上述2个品种对这两种病毒混合接种表现出高水平抗性。对表达CMV、ZYMV、WMV的CP基因的5个转基因南瓜品系在田间进行测试,结果表明:表达了CMV、ZYMV、WMV三种CP基因的转基因品系C2W-3表现出最高抗性,没有系统侵染。表达ZYMV和WMV的CP基因品系ZW-20表现出对ZYMV和WMV的高水平抗性,分别表达CMV、ZYMV和WMV的单CP基因的3个品系C-14、Z-33、W-164表现与对照相同的症状,但是发病推迟了2~4周。可见,同一植株上表达的CP基因越多,抗性越强。
在中国也已经把WMV的CP基因转入甜瓜、西瓜、黄瓜中;把CWV的CP基因转入南瓜、甜瓜、番茄、辣椒中;把SqMV的CP基因转入烟草中。但目前中国报道的都是转入单一病毒的CP基因实验结果。
在南瓜分子标记应用方面,Stachel(1998)等用40个随机引物对20个南瓜品系(自交6代)进行分析,其中34个引物扩增出了116条多态带,通过聚类分析,将20个材料分成3种类型,与传统分类系统基本一致。Gwanama等(2000)用16个随机引物对从赞比亚和马拉维搜集的31份中国南瓜材料进行RAPD分析,扩增出39条多态带,聚类分析将31份种质分为4组,来自马拉维的材料分为3组,赞比亚的材料为1组。马拉维样本的遗传距离为0.32~0.04,赞比亚的为0.26~0.04。李海真等(2000,2007)利用RAPD技术对南瓜属的中国南瓜、美洲南瓜、印度南瓜3个种的23份国内外育种材料及品种进行了亲缘关系分析,发现RAPD技术对3个种基因组的分析结果与传统分类学的结果完全相符,同时用RAPD技术揭示了南瓜属不同品种(系)的亲缘关系与其地域来源、形态特征基本符合。同时该研究小组以(矮生中国南瓜×长蔓印度南瓜)×长蔓印度南瓜建立的BC6近等基因系为群体,采用RAPD技术获得了与中国南瓜矮生基因紧密连锁的分子标记,连锁距离为2.29cM。李俊丽等(2005)应用RAPD技术对70份南瓜种质进行遗传多样性分析,系统聚类分析将70份南瓜种质分为三大类:中国南瓜、美洲南瓜和印度南瓜,与传统分类学的结果相符。同时在三大类群内又将种质进行细分,第一类分为三组,第二类分为6组,第三类分为5组,其结果表明与地域来源和形态特征有一定的相关性。主成分分析与系统聚类分析结果基本一致,但系统聚类分析在揭示密切相关的个体间的关系上能提供更丰富的信息。Ferriol等(2001)对8个南瓜种质进行了随机引物分析,发现种间遗传距离显著大于种内,与依照果实性状进行分类的结果一致。
三、南瓜种质资源创新
据(《野菜园艺大百科》)记载,日本早在20世纪40年代就开始了南瓜种质资源创新的研究,育成了许多品质优良、熟性早的印度南瓜品种和中晚熟、品质好的中国南瓜品种,同时在砧木南瓜研究领域也处于世界前列。欧美国家对观赏南瓜、雕刻用南瓜(大部分为西葫芦种)的研究比较重视,对中国南瓜种的研究(Wessel-Beaver.L.,1994;Maynard D.N.,1994,1996)大多集中在Butternut类型品种上,已育成了短蔓、半短蔓、抗病毒病和白粉病的品种。中国在20世纪80年代之前,在南瓜种质资源创新研究方面,仅停留在地方品种的常规选择层面。80年代后,陆续育成了许多以鲜食为主的南瓜品种(郑汉潘,1998;刘宜生,2001;李海真,2006;贾长才,2007;罗伏青,2001;钱奕道,2001),如营养丰富、口感甜面的蜜本南瓜、吉祥1号南瓜、京红栗南瓜、短蔓京绿栗南瓜、京蜜栗南瓜、红栗、金星、甜栗等许多优质、丰产一代杂种;育成了片大、多籽的梅亚雪城1号、黑龙江无杈等以籽用为主的南瓜品种(吉新文,2002)。
最近几年,国内外蔬菜育种工作者一直在围绕如何提高南瓜品质、提高产量和适应性、提高抗病性和抗虫性等关键问题开展相关研究,在种质创新研究方面又取得了一些新的进展。
(一)利用常规杂交选择技术创新南瓜种质
20世纪80年代后期,南瓜种质资源创新有了较大的进展,山西省农业科学院蔬菜研究所先后育成了无蔓1~4号南瓜系列新品种,由于它们具有独特的矮生性状,适合密植栽培,容易管理,结果性好,产量高,尤其适合于南方部分省区以嫩南瓜作菜的消费,很快被市场所接受。90年代后期,湖南省衡阳市蔬菜研究所先后培育出一串铃1、2、4号早熟的菜用南瓜,该系列品种抗逆性强、产量高、连续结瓜性能很强、口感粉甜、品质优良、耐贮运。70年代中期进入市场,直至90年代在中国国内市场迅速发展。据不完全统计,该品种种植面积每年高达6万多km^2,且种子销售量和种植面积都以年10%的速度增长,甚至缅甸、越南、美国等国家也已引进种植。该品种于1997年通过广东省农作物品种审定委员会的认定。除上述鲜食南瓜品种外,还有山西省农业科学院蔬菜研究所选育的裸仁南瓜,因其种子无外种皮,而成为优异的种子与瓜肉兼用型中国南瓜新品种。近年来,在印度南瓜的种质创新研究方面,中国的科研水平也有了显著的提高,大部分创新种质源是利用从国外引进的或国内的优质种质资源,采用自交、杂交、回交、多代自交选育的方法育成不少稳定的各具特色的优良自交系,再根据育种目标选配亲本,育成生产中需要的品种,如京绿栗南瓜、银星栗、吉祥1号南瓜等。这些研究工作对提高中国南瓜育种和生产水平起到了积极的推动作用。
国外学者(Whitaker T.W.,1959;Munger H.M.,1976;Provvidenti R.and Robinson R.W.,1978)在南瓜的抗病性转育和抗病品种的选育方面做了大量工作。主要采用的方法是通过栽培种和抗病野生种进行多代杂交、回交和自交,后代辅之以胚挽救技术,将抗病或抗虫基因转育到栽培种中,极大地丰富和改良了南瓜的种质资源类型,为南瓜抗病育种开辟了新的途径。例如:Contin M.E.(1978)、Andres T.C.(2000,2002)报道,美国康乃尔大学的研究者采用C.lundelliana(近缘野生种)、C.martinezii分别和C.moschata(栽培种)杂交、回交后获得了抗白粉病的中国南瓜种质资源Sigol、Sanglo等株系,其抗性主要为单基因显性遗传,同时有修饰基因起作用。澳大利亚学者通过种间杂交已将C.ecuadorensis和C.moschata种的Nigeria Local品种的抗番木瓜环斑病毒(PRSV)、小西葫芦黄花叶病毒(ZYMV)、西瓜花叶病毒(WMV)基因转育到了印度南瓜种和中国南瓜种中,育成了Redlands Trailblazer、Dulong QHI和Sunset QHI。Lebeda A.(1996)通过种间桥梁品种杂交,已把C.martinezii的抗黄瓜花叶病毒(CMV)抗性基因通过C.moschata种的butternut品种导入到西葫芦种中,抗性为部分显性。研究显示西葫芦品种Whitaker抗ZYMV、CMV、WMV和白粉病。
(二)利用其他技术进行南瓜种质创新
生物技术与常规选择技术相结合,可创造新的南瓜特异种质,从而提高育种效率和质量。
利用单倍体培养技术获得新种质在南瓜上还未见报道,但据Lee Y.K.,Abrie A.L.和Kwack S.N.(2003,2001,1988)报道已通过诱导南瓜子叶和胚珠在MS改良培养基上获得愈伤组织,进而获得体细胞胚胎及再生植株。并对影响再生的各种条件如外植体、激素、基因型和其他因素进行了大量研究,形成了较为成熟的方法。赵建平等(1999)成功地利用组织培养技术获得艾西丝南瓜组培苗。刘栓桃等利用组织培养技术快繁黑籽南瓜种苗获得成功。该技术的建立为通过遗传转化、快速繁殖、品种改良、种间杂交、胚培养等途径创制新种质打下了基础。
张兴国等(1998)报道了采用聚乙二醇和高钙高pH法融合技术,将黄瓜子叶原生质体和中国南瓜和黑子南瓜子叶原生质体融合并获得了体细胞杂种愈伤组织。目的在于扩大两个属的遗传背景,创造新的种质。
辐射诱变技术在人工创造新种质中有重要作用,它可加速生物人工进化过程,同时丰富生物的变异类型,并给育种工作提供更多的选择机会。据李秀贞等(1996)报道,利用60Co-γ射线处理小型南瓜小菊干种子后,经过5代选育出了3个新的优良品系。
南瓜是中国重要的蔬菜作物之一,尽管利用传统的育种方法,获得了一些优良品种,但在种质资源的研究深度和广度上远远落后于其他很多蔬菜作物。今后应加强南瓜分子标记技术、单倍体培养技术和转基因技术的研究,并注意与传统育种技术的结合,使南瓜属作物中每一个种都能建立起多种形式的转基因体系、优化分子标记技术体系,并加快重要经济性状基因的标记和克隆,以促进南瓜种质资源研究水平的进一步提高。