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水仙花育種取得突破

84農(nóng)業(yè)網(wǎng)   時(shí)間:2018-03-15    作者:佚名    來源:網(wǎng)絡(luò)整理

中國水仙花是我國傳統(tǒng)十大名花之一,栽培歷史悠久,早在唐宋時(shí)代就有“凌波仙子”之美稱。它玲瓏剔透,葉如翡翠,花似金盞銀臺,素雅清香,玉潔冰清,色、香、味、韻俱佳。尤其是經(jīng)藝術(shù)高手精心雕琢后,千姿百態(tài),惹人折腰。水仙只需一碟清水,在寒冬歲尾,群芳俱寂之時(shí),凌波吐翠,生機(jī)盎然,給人間帶來了無限春光。因此,人們把水仙花視為吉祥、美好、純潔、高尚的象征,家家戶戶都喜歡用它作為年花,饋贈(zèng)親友的佳品。文人墨客為之寫詩作賦,吟詠不絕。

然而,水仙花鱗莖球存在兩個(gè)重大缺陷。

一是在室內(nèi)水養(yǎng)或盆栽時(shí),植株易徒長,葉與花葶生長細(xì)弱,枝葉發(fā)黃,柔軟易垂折;同時(shí),浸養(yǎng)水仙花的營養(yǎng)全靠鱗莖球的鱗片所貯藏的養(yǎng)分來供給生根、長葉與開花。由于前期徒長,消耗養(yǎng)分過多,后期供給開花用的營養(yǎng)匱乏,花期最長也只有半個(gè)月。如調(diào)理不適當(dāng)或氣溫偏高,花期更短。雖可用人工雕刻造型,控制株型,但鱗莖球被剜去一半甚至過半,同時(shí),從創(chuàng)口處又流出大量的營養(yǎng)粘液,使球體鱗片內(nèi)貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)更加不足,導(dǎo)致花期更短暫。

二是品種太少。中國水仙為同源三倍體,具高度不孕性,雖然子房膨大,但種子空癟,用常規(guī)的雜交育種方法無法繁殖,更無法獲得新的品種,所以在中國1200余年的栽培歷史中只有單瓣的“金盞銀臺”和復(fù)瓣的“玉玲瓏”兩個(gè)品種。

輻射肓和矮化株型

中國林科院花卉中心從1982年開始到1997年經(jīng)過15年時(shí)間,通過輻射育種技術(shù)進(jìn)行水仙株型育種,已獲得水仙I花矮化生產(chǎn)技術(shù)。矮化株型,減少鱗莖球內(nèi)貯藏的營養(yǎng)消耗,提高了水仙花商品鱗莖球的質(zhì)量與觀賞價(jià)值,使之更適于家庭水養(yǎng)達(dá)到開花觀賞的目的。

“矮化水仙花”有如下特點(diǎn):

(1)植株姿態(tài):株型矮壯挺拔,一般株高為原高度的1/2左右,箭多花團(tuán)錦簇,姿態(tài)優(yōu)美綽約,品性素雅。

(2)葉片姿態(tài):葉片短寬扁平,堅(jiān)挺厚實(shí);葉色由淺綠變?yōu)闈饩G如翠,且有光澤。

(3)花葶:茁壯,亭亭玉立,高15-20cm;花開飛舞葶端,籠罩于翠葉之間。

(4)花香:花香增濃,清香幽遠(yuǎn),在8℃―15℃之間,花期延長10―15天。

(5)根系:內(nèi)質(zhì)須根粗短,長5―10cm左右。

“水仙花矮化技術(shù)”獲1992年安徽科技進(jìn)步獎(jiǎng),1997年第四屆中國花卉博覽會科研成果二等獎(jiǎng)。并于2000年10月28日取得中華人民共和國國家專利。

基因工程控制花型

在水仙花株型育種上取得突破后,林科院花卉中心又通過基因工程技術(shù)對水川J花花型控制和改變進(jìn)行了艱苦攻關(guān)。

(1)改變花型的理論基礎(chǔ)

雖然植物花器官的發(fā)育形成涉及成千上萬個(gè)基因的相互作用,但利用基因工程方法對―個(gè)或幾個(gè)關(guān)鍵基因進(jìn)行改變,完全可以達(dá)到改變植物花器官的形狀及組成的目的�;ㄆ鞴偈怯苫ㄆ鞴僭只鴣淼�,其發(fā)育是以輪為單位,在正常的花芽中花器官原基可分為四輪,用I,II,IⅡ,IV來表示。位于輪I上的花器官原基將分化形成萼片輪n的原基分化形成花瓣;輪Ⅲ的原基分化形成雄蕊;輪IV的原基分化形成雄蕊。人們根據(jù)對擬南芥和金魚草花的同源異型突變類型研究提出了“ABC模型”。即在正常花器官發(fā)育過程中,可以產(chǎn)生A、B和C三個(gè)功能。每個(gè)功能作用于兩個(gè)相鄰的兩輪。如第1輪處于A功能控制之下,原基發(fā)育為萼片。第Ⅱ輪受A和B兩個(gè)功能的控制,原基發(fā)育為花瓣。第111輪由B和C兩個(gè)功能控制,原基發(fā)育為雄蕊。第1V輪則由C功能控制,原基發(fā)育為心皮。在三個(gè)功肓巳中A牙口B、B和C相互重疊,共同作用。在任一特定輪內(nèi)發(fā)育的原基,其花器官的屬性取決于在這輪內(nèi)起作用的功能及其組合,相應(yīng)地如果存在三組同源異型突變,使A、B、C中任何一個(gè)喪失功能,就會導(dǎo)致花器官的錯(cuò)位發(fā)育。合理地有針對性地利用突變體,可以控制花型,例如突變使功能C喪失,這樣花器官原基就不分化形成心皮,而錯(cuò)位發(fā)育使花瓣和雄蕊的數(shù)量增多。

Agamous(Ag)為C功能中的基因,Ag突變體的C功能喪失。因此Ag突變體只有花萼與花瓣兩種器官,但卻出現(xiàn)增殖現(xiàn)象。因此可以對Agamous基因進(jìn)行改變,抑制C功能基因而讓B功能基因進(jìn)行異位表達(dá),從而達(dá)到改良花卉品種的目的。

(2)控制水仙花型基因的克隆

中國林科院花卉中心經(jīng)過3年研究,建立了水仙的高頻再生體系,和抗生素篩選體系。從水仙花中克隆出對花形態(tài)發(fā)育有重要調(diào)控作用的Agamous同源基因的完整序列,命名為Ntagl(NarcissustazzataAgamousl)。該基因的序列與多種植物的Agamous基因的同源性較高,基因長度為1320個(gè)堿基對,開放閱讀框690堿基對,編碼一個(gè)有230個(gè)氨基酸蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)具有MADS盒、L區(qū)、K盒、N端和C端,N端只有一個(gè)氨基酸,而在C端有67個(gè)氨基酸,與其它植物的比較發(fā)現(xiàn)不同植物的Agamous同源基因在MADS保守性最高,56個(gè)氨基酸中只有1―2個(gè)氨基酸序列不同,同源性達(dá)90%以上;K盒和L區(qū)保守性較低,不同植物的Agamous在L區(qū)K盒的差異很大,這對花形態(tài)的改變是至關(guān)重要的。并根據(jù)水/l山愈傷對潮霉素敏感而構(gòu)建了含潮霉素的表達(dá)質(zhì)粒。水仙花的Agamous基因的克隆奠定了對水仙花型進(jìn)行遺傳改變的物質(zhì)基礎(chǔ)。如果將其它植物的Agamous基因構(gòu)建成反義RNA表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)化到水仙中,控制水仙的B功能基因異位表達(dá)到III,IV輪,即可形成重瓣水仙。

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