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(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理

中國(guó)水仙花是我國(guó)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(tái)，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(lái)了無(wú)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(shī)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(zhǎng)，葉與花葶生長(zhǎng)細(xì)弱，枝葉發(fā)黃，柔軟易垂折；同時(shí)，浸養(yǎng)水仙花的營(yíng)養(yǎng)全靠鱗莖球的鱗片所貯藏的養(yǎng)分來(lái)供給生根、長(zhǎng)葉與開花。由于前期徒長(zhǎng)，消耗養(yǎng)分過(guò)多，后期供給開花用的營(yíng)養(yǎng)匱乏，花期最長(zhǎng)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(guò)半，同時(shí)，從創(chuàng)口處又流出大量的營(yíng)養(yǎng)粘液，使球體鱗片內(nèi)貯藏的營(yíng)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(guó)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(wú)法繁殖，更無(wú)法獲得新的品種，所以在中國(guó)1200余年的栽培歷史中只有單瓣的“金盞銀臺(tái)”和復(fù)瓣的“玉玲瓏”兩個(gè)品種。

輻射肓和矮化株型

中國(guó)林科院花卉中心從1982年開始到1997年經(jīng)過(guò)15年時(shí)間，通過(guò)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(yíng)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(zhǎng)10―15天。

(5)根系：內(nèi)質(zhì)須根粗短，長(zhǎng)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(guó)花卉博覽會(huì)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(guó)國(guó)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(guò)基因工程技術(shù)對(duì)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(wàn)個(gè)基因的相互作用，但利用基因工程方法對(duì)―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。花器官是由花器官原基分化而來(lái)的，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(lái)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(duì)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(guò)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(huì)導(dǎo)致花器官的錯(cuò)位發(fā)育。合理地有針對(duì)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(duì)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(guó)林科院花卉中心經(jīng)過(guò)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(duì)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(zhǎng)度為1320個(gè)堿基對(duì)，開放閱讀框690堿基對(duì)，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(duì)花形態(tài)的改變是至關(guān)重要的。并根據(jù)水／l山愈傷對(duì)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(duì)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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