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金钗石斛(Dendrobium nobile)是我国重要的药用石斛,同时也具有较高的观赏价值。本论文利用秋水仙素、NaN3和60Coγ射线对金钗石斛原球茎进行染色体加倍和诱变处理,并研究三种诱变方式对原球茎的伤害和对植株变异的影响,对诱变得到的金钗石斛的株高、茎粗、气孔的和保卫细胞的大小、气孔的密度及染色体数目进行检测,比较三种诱变方式对金钗石斛变异影响的异同,找出适合金钗石斛多倍体诱导和变异的最佳方式,初步建立一个快速检测金钗石斛多倍体的方法。主要实验结果如下:
取培养40天左右的金钗石斛原球茎,放入含有2%DMSO、秋水仙素浓度分别为0.05%、0.1%、0.2%培养液中进行处理,处理时间分别为24h、48h、72h。结果显示,在秋水仙素浓度为0.1%下处理48h变异率最高达到68.33%。对得到的多倍体金钗石斛进行观察检测,发现多倍体植株与二倍体植株相比,生长缓慢,植株较矮,茎粗壮,部分扭曲畸形,叶片厚度增加,颜色深绿,气孔和保卫细胞的长和宽均明显增加,气孔密度降低,与二倍体成显著性差异。变异植株染色体数目发生加倍,染色体数目为2n=4x=76,个别出现嵌合体现象。
取培养40天左右的金钗石斛原球茎,在NaN3浓度分别为4mmol/L、6mmol/L、8mmol/L并加入2%DMSO的培养液中进行培养,处理时间分别为4h、6h、8h。最终结果显示,在6mmol/L浓度下处理8h变异率最高为43.33%。同时,在4mmol/L处理4h和6h,6mmol/L、8mmol/L处理4h下出现了试管开花现象,开花率均超过10%。对得到的金钗石斛变异植株进行检测,并与二倍体进行对比,发现变异植株更加粗壮,叶片椭圆,颜色加深,气孔和保卫细胞大小及气孔密度与二倍体成显著性差异。对根尖染色体数目进行分析,发现染色体数目跨度较大在52~76条之间,其中开花植株均为52~58条之间。
利用60Coγ射线对生长40天的金钗石斛原球茎进行诱变处理,射线剂量分别为30Gy、50Gy、70Gy。处理后的原球茎大部分死亡,存活的原球茎分化生长极为缓慢,对得到的变异植株进行检测,与二倍体植株对比,极为矮小,茎多扭曲变形,较为粗壮,叶片较小,叶形指数小于二倍体,呈扁圆形,部分出现畸形叶,另外,气孔和保卫细胞均明显增大,密度减小。对根尖染色体进行分析,发现变异植株根尖染色体范围跨度较大在44~76条,多于70条的十分有限,多数为非整倍体。
对比三种诱变方式得到的多倍体植株各项形态学和气孔指标,可以初步建立一个快速检测金钗石斛多倍体的方法。从形态上判断,多倍体植株比较粗壮,叶片肥厚,颜色较深,多为椭圆形,另外气孔和保卫细胞的长和宽增大20%以上,气孔密度为为二倍体的40%左右。三种诱变方式得到的变异植株染色体数目变化差异较大,秋水仙素诱导得到的多数为四倍体,个别为嵌合体,而NaN3和60Coγ射线辐照诱导得到的多数为非整倍体,少量为四倍体。