蘭花多倍體新物種培育初探

2010/12/15 20:08:40

　　隨著改革開放的潮流，人們把蘭花種植業(yè)視為“綠色股票”、“奔小康之道”。我們蘭溪在市委、市政府的重視和領(lǐng)導(dǎo)下，于1999年創(chuàng)建了效益農(nóng)業(yè)基地一浙江蘭溪蘭花村。它聚集了市內(nèi)外百余家種蘭大戶，還有專家、教授、學(xué)者，在這塊寶地上辛勤耕耘，現(xiàn)已具規(guī)模、并獲效益。
　　二十一世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì)，是細(xì)胞核世紀(jì)。如今大花蕙蘭通過雜交育種、組培的手段，培育出葉挺姿秀，花大艷麗，花期長的新秀，成為當(dāng)前市場的搶手貨，但欠香。我想能否在國蘭中，素有美稱的祖香、國香、王者香的春蘭、蕙蘭等，采取“人工誘變”或染色體加倍的方法，如各種射線、激光、溫差劇變、化學(xué)藥品(如秋水仙素)等來提高基因突變率和染色體加倍，促進(jìn)后代變遺。經(jīng)過篩選，培育新品種或新物種，讓宋梅、龍字、大富貴變成大宋梅、大龍字、特大富貴不僅可彌補欠香之短；還可以培育出浙江自己獨特的蘭花新物種。
　　當(dāng)然，培育蘭花新物種要比購買傳統(tǒng)蘭花名品或拉網(wǎng)式到深山老林采挖奇花異草難度要大。但它畢竟能更好地保護(hù)好我們祖祖輩輩幾千年遺留下來的蘭花基因?qū)殠臁?BR>　　我這樣想，也就這樣做了。用秋水仙素處理蘭花萌發(fā)芽的方法，來培育多倍體蘭花的試驗。
　　記得1981年高中生物恢復(fù)高考，為結(jié)合教學(xué)，搞培育三倍體無籽西瓜試驗，需秋水仙素，我就一連發(fā)出去103封信，與學(xué)友、科研單位、在校大學(xué)生聯(lián)系，請他們幫助解決。老天不負(fù)有心人。直到1983年4月份，南京農(nóng)大來信說……機會好，給你一瓶，速匯款。一看一個月工資還不夠，這一瓶藥品有多重？是1斤還是2斤。機不可失，時不再來，先匯款，后求救。最后市科協(xié)得知在經(jīng)費上也給我解決了。
　　秋水仙素凈重1克，但不能郵寄，只能自己去拿或者專人送來。因為它不僅珍貴，而且毒性很大。能引起眼睛的暫時失明，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹，并引起呼吸困難。它是百合科植物秋水仙的鱗莖和種子中提煉出來的一種植物堿，淡黃色粉末，易溶于水、酒精、氯仿、甲醛。當(dāng)細(xì)胞有絲分裂處于中期時，已復(fù)制過的染色體成雙結(jié)對排列在赤道板位置上時，用一定濃度的秋水仙素處理，它阻抑和破壞了紡垂體，染色體雖然縱裂開來，但不能形成兩個子細(xì)胞。這樣加倍的染色體就存在一個體細(xì)胞里。以后，由這樣的體細(xì)胞分裂出來的子細(xì)胞，染色體數(shù)目比原來的體細(xì)胞增加了一倍，這樣就形成了一個多倍體植株。目前，秋水仙素廣泛用于多倍體人工誘變育種上。
　　由于多倍體植株比普通兩倍體植株體細(xì)胞中染色(遺傳基因)增加了，在性狀上差別也很大。多倍體植株表現(xiàn)為莖稈粗壯，葉片、果實種子都比較大；營養(yǎng)物質(zhì)含量增多；但發(fā)育延遲，結(jié)實率降低。
　　現(xiàn)在市場上銷售直徑達(dá)20－30cm以上的菊花，大多是九、十一、十三等多倍體�！把舆t發(fā)育，結(jié)實率低”對觀葉觀花不觀果的蘭花與菊花一樣，沒有影響。蘭花只要是兩倍體就可一試。根據(jù)中國蘭花學(xué)會名譽理事長、全國蘭花登記注冊委員會主任委員吳應(yīng)祥著編的，由中國林業(yè)出版社出版的《中國蘭花》P28中寫“……它們都有相同的染色體2n＝40……”顯然，它們是一個十分自然的普通兩倍體種群，可以進(jìn)行試驗。
　　有領(lǐng)導(dǎo)重視，有好的場所，也有秋水仙素藥品，但沒有相關(guān)資料不行。查來查去只有《蘭花栽培入門》一書中提到，組織培養(yǎng)中用秋水仙素處理愈傷組織有40%的成功率，還有80年代《中國花卉盆景》有一期中刊登了垂花系列三倍體冬鳳蘭的照片，具體什么都沒有；請教權(quán)威人士說，細(xì)胞有絲分裂最佳時期你知道嗎？我說基本掌握，再就沒有第二句話了。這可能是絕密吧？《科學(xué)技術(shù)社會辭典人》(STS)生物篇，PI82頁中提到“……將濃度為0.02%－0.04%的秋水素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的生長點上，每日一次，連續(xù)四天，并遮陰保持濕度，可誘導(dǎo)四倍體西瓜。......”方法與《三倍體西瓜制種與栽培》一書中相差不多，但秋水仙素濃度太高了，根據(jù)自己1984－1986年三年的試驗，西瓜苗不是死，就是疆苗。這也可能是保密吧。因為這是尖端科學(xué)。怎么辦？最后還是根據(jù)《三倍體無籽西瓜的制種和栽培》一書和自己三年在西瓜、南瓜、特種早熟桃上試驗成敗因果進(jìn)行。
　　但是蘭花與西瓜不同。西瓜幼苗的芽是裸芽，沒有包被包裹著，而且不沾任何雜質(zhì)，容易處理。而蘭花的芽是在假鱗莖基部，除了原株的葉片或葉鞘所包圍外，芽的本身由多層甲殼包裹著，是被芽秋水仙素不易接觸，生長發(fā)育也沒有西瓜迅速。根據(jù)這一點，我設(shè)計了以下幾種方法。
　　一、用20PPn濃度的秋水仙素水溶液：1.用皮試用的注射器和針頭注入具有萌動芽的假鱗莖一側(cè)上方；2．選擇健壯的蘭花幼苗(連著一株母株)有兩片幼葉開嘴時，用消毒刀片在芽原上方割一切口，以不割傷生長點，浸入20－40ppm濃度的秋水仙素溶液中，淹沒切口經(jīng)5－10天。這兩種方法成功率較好，但易感染病菌，應(yīng)注意消毒。
　　二、在出苗長芽的繁殖季節(jié)，挖取健壯苗假鱗莖四周的植料，露出幼芽，但不能損傷幼芽，放上脫脂棉球。用20ppn濃度，每天兩次，兩天為一療程，滴浸保濕隔兩天，再搞一個療程。視芽大小，可做4－2個療程。
　　三、將蘭株脫盆除去植料，選擇健壯、芽多的植株，洗凈瀝干，用脫脂棉包裹蘭株，外加數(shù)層潔凈餐巾紙包圍。用20ppn溶液滴浸脫脂棉上，一天兩次，植入盆中后，隔兩天還可進(jìn)行。這樣可以防止秋水仙素與植料中的物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，因為秋水仙素溶液的濃度本身很低(此法有可能影響細(xì)胞有絲分裂進(jìn)行最佳期)
　　四、將30ppn濃度秋水仙素水溶液，從有萌發(fā)芽的葉腋里直接滴入或開嘴幼苗的嘴里，一天兩次，兩天一療程，隔兩天再行處理。
　　當(dāng)然，其他方法還有，如用無土栽培，對秋水仙素起化學(xué)反應(yīng)的干擾因素就少些，效果就會高些。當(dāng)試驗苗有啟色，就應(yīng)將母子株分離下來一同進(jìn)行定向培育。
　　秋水仙素濃度的配制：沒有分析天秤，1瓶只有1克怎么辦，我是用等分法。將1克秋水仙素淡黃色粉末，全倒在一張潔凈的白紙上，紙的四周用米尺或鎮(zhèn)紙石(木)壓實，并關(guān)好門窗，防止被風(fēng)吹走。用潔凈小刀將一克秋水仙素淡黃色粉末分成十個等分，用一等分再分十個小等分，即得每一小等分為0.01克。取一小等分，先用少許75%乙醇溶解，然后加入1000克蒸餾水兌成100ppn秋水仙素母液，用時再兌至所需濃度，兌蒸餾水時可用量筒，或用注射器抽量。蒸餾水的重量與體積之比為1克相當(dāng)于1毫升(其余不用的秋水仙素粉末還有九個等分，裝回原瓶中，用蠟封好，以免失效。其余九個小等分，可用金鉑包成九個小包，外加大包放在小尼龍食品袋中封好待用)。秋水仙素溶液應(yīng)隨配隨用，久置會變成淡棕色或沉淀、失效。
經(jīng)過2000年、2001年兩年的4－5月份，在300多盆下山草(2002年為熟草)上用不同方法，不同濃度，不同次數(shù)的試驗，雖然沒有達(dá)到預(yù)定的目的，沒有將宋梅、大富貴育成大宋梅、特大富貴，更沒有像多倍體菊花那樣大的變化，但根據(jù)多倍體植株比普通兩倍體植株表現(xiàn)為莖稈粗壯，葉片、果實種子都比較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量增多等特點，如三倍體甜菜單產(chǎn)比普通甜菜高10%-15%，異源8倍體小黑麥比一般小麥增產(chǎn)30%－40%，比黑麥增產(chǎn)20%，它抗高寒抗瘠、抗病、適應(yīng)性強；三倍體無籽西瓜不僅無籽……具有抗病、耐貯藏等特點，我想多倍體蘭花也是這樣。查看了實驗記錄，有15%左右葉幅明顯增寬0.2－0.4cm之間，增厚花的主萼片片幅也增寬0.1－0.2cm。增厚假鱗莖明顯增粗增大，更明顯的是它的根，春蘭的根經(jīng)過試驗的比沒有試驗過的明顯增粗、強壯有力，近似蕙蘭的根，芽也粗壯有力…總體看，我苑與他們沒有搞試驗的蘭花，葉幅普遍要寬些，而且(春蘭)每苗長有5葉和6片葉較多。最多的達(dá)7片葉。這是目測到的形態(tài)變異。還要看它細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變異，細(xì)胞染色體是否成倍增加，防止用矮壯素使用苗假冒，因為染色體沒有增加，不遺傳，這可能通過生物顯微鏡(最好電子顯微鏡)檢驗。你要看到細(xì)胞核，放大四百倍就夠了�？梢钥吹接衩啄敲创蟮募�(xì)胞中只有一顆油菜籽大，色較深的細(xì)胞核。要看到細(xì)胞中的染色體，取材必須是生長旺盛的白嫩根尖約一厘米處的生長點。切片要薄，越薄越好(有切片器更好),可用7－8片刀片，疊好扎緊切。二、將切片放入10%左右的乙醇鹽酸中10分鐘固定解離、蒸餾水中漂洗，在載玻片上用甲基藍(lán)染色兩分鐘，用滴管沖洗(蒸餾水)。三、蓋上蓋玻片，再蓋上吸水紙，用食指和拇指用力，不能移動。鏡檢時對好光，將鏡檢材料移人視眼正中，先低倍后高位，油鏡可達(dá)1500倍，可看到有絲分裂各期染色體形狀及數(shù)目。
你成功嗎？看鏡檢，這是最好的見證。搞科研有失敗，也有成功，失敗是成功之母。況且科學(xué)的東西，一是一，二是二，不能有半點虛偽(國家保密的，商品經(jīng)濟保密的又是另外一回事)。只要成功的，就要肯定，失敗了再來，不管它失敗多少次，就是失敗一百次，一千次，也要堅持。最后成功屬于堅持著去搞科研的人，大宋梅、特大富貴，一定會投入我們生活美境的。
謝謝，井蛙之見，不妥之處請指教。

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