秋水仙素诱导人参果“圆果”多倍体的初探

李映乐 张伊 李茹 王玉英 李枝林 黄兴龙 李国昌

摘要：为建立秋水仙素诱导人参果多倍体的方法，以人参果品种“圆果”组培苗为试验材料，用0.1%、0.2%、0.4%浓度的秋水仙素溶液分别浸泡10、18、26 h，培养30 d观察和测定相关指标。结果表明，秋水仙素处理浓度、时间与人参果组培苗成活率成反比。浓度0.1%处理10 h，植株成活率为96.67%;浓度0.2%和0.4%处理26 h死亡率都达到100%。浓度0.2%处理18 h，变异率最高为53.33%;变异植株出现茎增粗，叶柄增长增粗，叶形指数小，根系发达，节间距离增加，颜色加深等特点。处理浓度为0.2%时，组培苗半致死时间为16.66 h。综合表明，秋水仙素浓度为0.2%处理18 h最适于人参果组培苗多倍体的诱导。

关键词：人参果;秋水仙素;多倍体;诱导半致死时间;组培苗

中图分类号： S641.901  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）10-0122-04

人参果（Solanum muricatum Aiton）原名香瓜茄，原产于南美洲，是茄科多年生双子叶草本植物[1]。人参果具有多种药理作用，且无不良反应，尤其在食品保健方面，除增强机体免疫力外，还可以辅助治疗阿尔兹海默病、血管疾病等，还可以改善记忆、促进睡眠、减肥等[2]。人参果的果实鲜美多汁，甜而不腻，富含维生素C和蛋白质，但糖和脂肪含量低，还含有人体必需的18种微量营养素，并且是很好的高钾低钠水果，保健效果极其显著，被誉为“绿色保健珍品”[3]。因此，研究人参果多倍体育种对人参果产业具有重要意义。

植物多倍体是指每个细胞中染色体的数目是3组或3组以上的植物[4]。植物育种研究中，多倍体植物的经济性状往往更加优良，在生理上较普通植株有更强的适应性，在遗传上有较大的可塑性，其中一些特殊性能可为农业经济发展提供很多帮助。随着染色体加倍，细胞核增大导致细胞也会变大，根、茎增粗，叶片增厚，颜色加深，所得到的果实种子也会增大。在园艺产品中，尤其对于水果来说，获得无籽或少籽果实是目前人们研究的目标;多倍体植物对环境的适应性和抗逆性较普通植物更强，能提高植物成活率，进而获得更高的收益;有机合成率提高，多倍体植物新陈代谢旺盛，酶活性增加，提高了有機物的合成速率，植物的营养元素含量也相应增加[5]。

目前，获得植物多倍体的方式有2种，即自然诱导和人工诱导。因自然诱导存在随机性且频率较低，所以生产上常用人工诱导方式。人工诱导多倍体的方法可分为物理方法和化学方法。物理方法包括利用温度突变、机械创伤和辐射等。物理方法是早期多倍体育种最常用的方法[6]，已获得咖啡[7]、桑树[8]等加倍植株。化学方法包括使用植物生物碱、植物生长激素和其他化学试剂。其中，秋水仙素处理是诱导植物多倍体最高效也是最常用的方法之一。已在杂交兰[9]、葡萄[10]获得四倍体植株，但目前尚无人参果多倍体诱导的研究。因此本试验以人参果“圆果”为研究对象，采用秋水仙素处理人参果组培苗，观察植株的生长和变异情况，以期筛选出人参果多倍体诱导的最佳处理浓度和时间，为人参果的多倍体育种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2019年在云南农业大学园林园艺学院花卉研究所进行，试验材料为人参果“圆果”组培苗。

1.2 试验方法

1.2.1 多倍体诱导 把人参果组培苗切成长约 1 cm 的茎段，去除叶片，只留1个叶柄。每个处理取30个茎段放于事先配制好的秋水仙素溶液中浸泡，处理时间为10、18、26 h 。后接种于MS培养基上，每瓶培养基接种6个茎段，每个浓度接种5瓶。期间观察植株的生长情况，记录其成活率和死亡率。继代培养30 d，测量植株的形态指标。

培养条件：pH值5.8，相对湿度[RH，（75±5）%]，温度（22±2） ℃，14 h/d的光照周期，光照度1 800～2 500 lx。不同浓度秋水仙素处理和时间配比组合如表1所示。

1.2.2 测量指标及方法 （1）形态指标。测定叶片数、叶长、叶宽、根数、根长、株高、茎粗和植株鲜质量。根据形态观察法，确定变异植株，计算变异率。变异率=变异株数/总处理株数×100%。（2）半致死时间（LT50）计算。本试验采用SPSS软件计算LT50。导入时间和死亡率数据，点击图形→图表构建器创建散点图。然后点击分析→回归→线性按钮，把死亡率选入因变量，时间选入自变量，点击确定按钮创建时间-死亡率的线性回归方程。

2 结果与分析

2.1 不同秋水仙素处理对人参果组培苗成活率和死亡率的影响

从表2中可以看出，秋水仙素处理对人参果组培苗成活率影响较大，其中，CK处理下人参果组培苗成活率最高，达到100%。A1处理与CK处理成活率接近，为96.67%，均比其他处理成活率高，比B1处理高36.67百分点，比C1处理高46.67百分点，比A2处理高16.67百分点，比B2处理高46.67百分点，比C2处理高96.67百分点，比A3处理高36.67百分点，比B3处理高53.34百分点，比C3处理高96.67百分点。而处理浓度相同时，成活率大小为A1处理>B1处理>C1处理;A2处理>B2处理>C2处理;A3处理>B3处理>C3处理。表明处理时长与成活率成反比，即处理时间越长，成活率越低。处理时间相同时，成活率大小为A1处理>A2处理>处理A3;B1处理>B2处理>B3处理;C1处理>C2处理=C3处理。表明处理浓度与成活率成反比，即处理浓度越高，成活率越低。而当处理时间为26 h，处理浓度分别为0.2%、0.4%时，幼苗成活率为0。

2.2 不同秋水仙素处理对人参果组培苗形态指标的影响

由表3、图1可知，人参果组培苗在不同秋水仙素处理下植株形态指标差异显著。各个处理株高大小表现为CK处理>A2处理>B3处理>B2处理>A1处理>B1处理>C1处理=A3处理，其中CK处理株高最高，A2处理、B3处理、A1处理、B1处理与CK处理间差异不显著，B2处理、C1处理、A3处理与CK处理相比差异显著。各个处理叶长表现为A3处理>B3处理=B1处理>A1处理>CK处理>C1处理>B2处理>A2处理，其中A3处理的叶长最长，但B3处理、B1处理、A1处理、CK处理、C1处理与A3处理间差异不显著，B2处理、A2处理与A3处理间差异显著，而B2处理、A2处理下叶长最短，且二者间差异不显著。A3处理、A1处理下叶宽值最大，具体表现为A3处理=A1处理>CK处理>B3处理>B1处理>C1处理=A2处理>B2处理，但A3处理、A1处理、CK处理、B3处理、B1处理、C1处理、A2处理间差异不显著，B2处理相较于A3处理、A1处理差异显著。CK处理下叶片数最多，具体表现为CK处理>B1处理>C1处理>B3处理>A1处理>A3处理>A2处理>B2处理，但B1处理、C1处理、B3处理与CK处理间差异不显著，A1处理、A3处理、A2处理、B2处理与CK处理间差异显著，而A1处理和A3处理间，A2处理和B2处理间差异不显著。C1处理根长最长，具体表现为C1处理>A3处理>CK处理>B2处理>B1处理>A1处理>A2处理>B3处理，但C1处理与A3处理间差异不显著，CK处理、B2处理、B1处理、A1处理、A2处理、B3处理与C1处理间差异显著。A2处理下根数最多，具体变现为A2处理>B3处理=A3处理>B1处理>A1处理>CK处理=C1处理>B2处理，但B3处理、A3处理、B1处理、A1处理、CK处理，C1处理与A2处理差异不显著，而B2处理与A2处理间差异显著。各处理间的茎粗和鲜质量差异不显著。

2.3 不同秋水仙素处理对人参果组培苗变异率的影响

由表4可知，各处理变异率高低为B2处理>B1處理>A3处理>C1处理>A2处理>B3处理>A1处理。B2处理的变异率最高，达到53.33%，比B1处理高14.44百分点，比A3处理高20百分点，比C1处理高33.33百分点，比A2处理高36.66百分点，比B3处理高37.95百分点，比A1处理高46.43百分点。综上所述，B2处理下变异率最高，达到53.33%，其次是B1处理，达到38.89%。变异植株与CK处理相比，茎段增粗，颜色加深;叶柄增长，增粗;颜色加深，叶形指数小;根系发达，节间距离增加。

2.4 秋水仙素处理对人参果组培苗的半致死时间

由表4可以看出，B2处理下人参果组培苗变异效果最好，即秋水仙素浓度为0.2%时，植株的变异率最高。秋水仙素诱导多倍体时，除浓度剂量外，时间梯度的设置也非常重要。因此， 对秋水仙素浓度为0.2%处理下进行半致死时间方程的拟合。

由图2可知，其线性回归方程为y=0.05x-0.333 3，通过计算得到此浓度下的半致死时间为16.66 h，拟合度r2=0.979 6，该回归直线对观测值的拟合程度很高。

3 讨论与结论

Satina等用秋水仙素处理曼陀罗成功加倍以后，秋水仙素处理诱导染色体加倍就开始大范围应用于其他植物[11]。张静静以铁皮石斛为材料，表明处理材料的死亡率与秋水仙素浓度和处理时间呈正比关系[12]。本试验表明，同一处理浓度时，处理时长与成活率成反比，即处理时间越长，成活率越低。同一处理时间时，处理浓度与成活率成反比，即处理浓度越大，成活率越低，与前人试验结果一致。

赵阳等在秋水仙素对园艺植物育种研究中提到果树和观赏树木往往使用较高浓度（1.0%～1.5%）处理，而草本植物则应设置较低浓度（0.01%～0.2%）[13]。本试验使用的人参果组培苗是多年生草本植物，对秋水仙素的耐受能力弱。高浓度长时间处理下易造成生理死亡，所以本试验C2处理、C3处理下组培苗全部死亡。半致死时间表示在一定条件下，秋水仙素能引起人参果组培苗植株半数死亡的浸泡时间，用LT50表示，是用来衡量秋水仙素溶液对人参果毒性大小的重要参数。在闫炯利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱导小麦突变的试验中，前人认为LT50对筛选试剂适宜的处理条件有指导作用[14]。本研究结果表明，秋水仙素浓度为0.2%时，人参果组培苗半致死的处理时间为16.66 h。

魏卓等利用秋水仙素诱导黄心中华猕猴桃多倍体，出现叶片变厚、叶色变深的现象[15]，武娅歌等诱导欧洲温室型黄瓜获得的同源四倍体植株主茎明显更为粗壮[16];王宇婷等发现渥丹百合种子诱导获得的四倍体植株根系显著增粗[17];张艳萍等用秋水仙素处理马铃薯野生种诱导多倍体中发现处理后植株矮小[18];邵冰洁等对枸杞多倍体进行诱导后，枸杞植株节间距离缩短[19]。在本试验出现了秋水仙素处理抑制植株株高生长，处理后植株表现为矮小，叶形指数小，茎粗，根短和人参果组培苗节间距离增加等现象，与前人研究结果不一致。可能与植物品种有关，原因有待进一步研究。

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