孔周阳， 闫俊芳， 张萍萍， 陈 驰， 牛瑞鹤， 祁 伟， 谈建中

(苏州大学建筑与城市环境学院，苏州市建筑与城市环境重点实验室，江苏苏州 215123)



菊花嵌合体‘su-07’花色性状的组培分离及变异分析

孔周阳， 闫俊芳， 张萍萍， 陈 驰， 牛瑞鹤， 祁 伟， 谈建中*

(苏州大学建筑与城市环境学院，苏州市建筑与城市环境重点实验室，江苏苏州 215123)

[目的]分离和固定菊花嵌合花色性状，并探讨其花色变异机制。[方法]以紫红-黄色相嵌的菊花花色嵌合体‘su-07’为材料，通过花瓣组织培养再生植株的花色表型，分析花色嵌合体性状的稳定性和分离状况；同时，采用徒手切片的方法，检测不同花色花瓣的细胞内色素分布状况。[结果]在MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L培养基上，不同花色的花瓣均可诱导形成愈伤组织，进而分化形成不定芽，经继代培养、生根培养及大田栽培，成功获得了性状稳定遗传的黄色株系；在紫红色花瓣和嵌合花瓣的表皮细胞中都观察到了黄色花色素的存在。[结论]分离的黄色性状来源于嵌合体花瓣的表皮细胞，而未能获得紫红色性状的再生植株也与此有关。

黄色色素；菊花; 花色嵌合体; 花瓣; 花色变异; 组织培养

菊花(Chrysanthemummorifolium)为菊科多年生宿根草本植物，是世界著名的切花品种之一，也是我国十大名花之一[1-2]。菊花属于天然异花授粉植物，在自然界常常由于种间自然杂交等因素的影响而造成不同类型的花色变异，而一旦发现优良变异，采用无性繁殖的方式及时将变异的性状分离和固定下来，即可以使之成为新的品种或品系，其中组织培养技术已得到广泛应用[3]。

植物嵌合体是指含有2种或者2种以上遗传型的植物组织或植物个体[4]，主要由植物顶端细胞系中存在遗传基础不同的细胞而形成[5]，当嵌合表现在花朵上时，便形成了花色嵌合体，这在增加观赏植物品种的多样性、提供稀有异色花新品种方面具有特殊的应用价值[6-8]。在菊花方面，也有若干花色嵌合体的研究报道[9-11]。该研究供试材料菊花嵌合体‘su-07’表现为花色嵌合, 在不同侧枝或花朵上具有多种形态的双色(紫红-黄色)表型，具有特殊的观赏价值。为了解该嵌合体的遗传特性、分离和固定其嵌合花色性状，笔者采用花瓣组织培养技术获得再生植株，探讨其花色性状的稳定性及分离情况，以得到花色性状稳定遗传的株系，为菊花新品种选育提供基础材料。

1 材料与方法

1.1 植物材料供试材料为菊花花色嵌合体‘su-07’，由苏州大学建筑与城市环境学院园艺植物生物技术研究室于2007年发现，其花色表现为不同花朵或同一花朵的紫-黄色嵌合性状，并能通过扦插繁殖得以保存。在秋季选择生长健壮的盆栽苗花瓣作为组织培养的外植体材料。

1.2 花瓣的离体培养

1.2.1外植体处理。从菊花花色嵌合体上采集2种花瓣作为外植体，一种花瓣正面外观为纯紫红色(图1P1)，而背面紫红色较淡，且有细丝状黄色条纹相嵌(图1P2)，另一种正、背面均显嵌合花色(图2C1、C2)。将选取的花瓣经流水清洗后，用滤纸将多余的水分吸干。超净工作台上用75%乙醇处理3～5 s，0.1%的升汞溶液灭菌5 min，用无菌水充分清洗后用于接种。

1.2.2花瓣培养。已灭菌的花瓣用刀片剪去花托，再剪成长5～10 mm的小块，接种在 MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L培养基中，花瓣下表面接触培养基。光照培养箱中培养，温度25 ℃，光照12 h/d，光照强度2 000 lx左右。

1.2.3生根培养与移栽。当花瓣愈伤组织分化形成的不定芽长至2～3 cm后，转接到生根培养基1/2MS+NAA0.1 mg/L中，诱导生根。当组培苗生根至2～3 cm时，炼苗2～3 d，清洗附着在幼苗上的培养基，温室中放置7 d左右，移栽到苗圃中统一管理，统计组培苗花色性状的变异情况。

1.3 花瓣横切面的解剖观察取花色嵌合体不同花色的新鲜花瓣，在花瓣中部切取长约10 mm的部分，利用徒手切片法得到花瓣的横切面切片，直接于显微镜下进行观察。

2 结果与分析

2.1 菊花花色嵌合体‘su-07’的花色表型供试菊花花色嵌合体‘su-07’的花色表型为紫红色-黄色镶嵌，其中可分为2种类型：同一植株不同枝条花朵间的花色嵌合，同一朵花不同花瓣间的花色嵌合，显示多种不同花色的形态变化。如同一朵花不同花瓣间的嵌合体中(图2)，其花瓣颜色分别表现为纯黄色(Y)、黄色为主(C1)、黄色和紫红色各半(C2)、紫红色为主(C3)、紫红色(P)等多种类型。

2.2 菊花嵌合花色性状的组培分离与固定将灭菌好的花瓣外植体接种到培养基中约7 d后，花瓣基部均变为绿色，并开始形成愈伤组织(图2A)；20 d后，除少数花瓣由黄变褐、逐渐枯死外，大部分花瓣基部膨大2～3倍，先后形成愈伤组织，并能观察到瘤状突起的不定芽(图2B)；不定芽形成后，经过60 d的继代培养，大部分菊花组培苗可长至2～3 cm (图3C)。将试管苗接种到1/2MS+NAA 0.1 mg/L生根培养基上，经过20 d左右的培养，单株组培苗生根数可达6～15条，根长3～6 cm；移栽大田后用于花色性状的调查分析。 从菊花花色嵌合体的不同植株上采集紫红色花瓣和嵌合花色花瓣作为外植体进行组织培养，结果获得了28个再生植株，并于翌年秋季开花。根据组培苗的花色表型调查结

果，2种花瓣的再生组培苗的花色表型均为纯黄色花瓣，并经扦插繁殖可以稳定遗传；虽然分离、固定了花色单一的黄色株系，但未能获得紫红色表型的再生植株。为进一步探讨其成因，采用徒手切片方法对不同嵌合花色的花瓣进行解剖观察。

图4 菊花花色嵌合体花色素在花瓣组织中的分布2.3 菊花嵌合体不同花色花瓣的解剖观察选取纯黄色花瓣(Y)、嵌合花瓣(C)、紫红色花瓣(P)为材料进行徒手切片，从图3可以看出，在黄色花瓣中仅观察到黄色花色素的存在，而在紫红色花瓣和嵌合花瓣中，除紫红色的花色素外，在其上下表皮细胞中都有黄色色素存在。推测在花瓣培养过程中，表层细胞由于最先接触到培养基且分化形成愈伤组织，其再生植株都将表现为纯黄色性状。

3 讨论

植物嵌合体主要是由于顶端细胞系中存在遗传基础不同的细胞而形成的，当嵌合表现在花朵上时，便形成了花色嵌合体。前人对嵌合体的研究主要集中在2个方面：一是分离嵌合体中的有利变异，用于培育新的品种；另一类是利用人工合成或天然的周缘嵌合体来培育新品种，并研究不同层内细胞与组织发育的相关性及细胞层间的互作。

观赏植物嵌合体中新的遗传类型可能具有更优良的性状，从而成为品种培育的分离纯化目标，而在嵌合性状的分离方面，组织培养是其中最为有效的方法。吕秀立等[8]采用组织培养的方法实现了矮牵牛嵌合性状的固定，说明通过组织培养技术可以实现嵌合性状的分离固定，且再生植株能稳定遗传。传统双色菊花品种“金背大红”的花瓣上表皮为红色、下表皮为黄色，取显色的花瓣作为外植体进行组织培养，可使双色嵌合体品种的花色分离形成3种类型：部分植株保持了母株性状，部分植株表现为紫红色，还有一部分分化成花瓣下表皮保持黄色而上表皮为紫黄镶嵌的嵌合花色；赵若兰等[9]以花蕾为外植体，通过组织培养技术成功分离了菊花花色嵌合体，嵌合性状消失。

该研究供试的菊花花色嵌合体‘su-07’在不同枝条上发育形成不同颜色的花瓣，其中包括“同株异花双色”、“同花嵌合双色”等多种类型，且是一种可遗传的花色嵌合体，这些花色变异材料作为特色品种资源具有一定的应用价值。为此，该研究采用花瓣离体组织培养的方法分离、固定其嵌合性状，结果获得了遗传稳定的黄色株系。但从紫红色花瓣和嵌合花瓣为外植体诱导获得的再生植株，未能观察到紫红色表型的花瓣。笔者认为这与花瓣细胞中不同花色素的分布有关，因为在不同花色花瓣组织的横切面中，黄色花瓣中表现黄色的色素均匀分布于各层细胞，而在嵌合花瓣和紫红色花瓣的表层细胞中也观察到黄色色素的存在；供试的紫红色花瓣和嵌合花瓣的上表皮虽然表现为紫红色，但下表皮略微黄色，初代培养时花瓣的下表皮接触培养基，可能早于紫色色素的细胞分化形成愈伤组织，从而使得再生植株表现为稳定遗传的纯黄色性状。

[1] 包满珠. 花卉学[M]. 北京:中国农业出版社, 2008.

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[5] 李明银,何云晓. 植物遗传嵌合体及其在观赏植物育种中的应用[J]. 植物学通报, 2005,22(6):641-647.

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[9] 赵若兰,张道旭. 利用组培法分离菊花嵌合体研究初探[J].辽宁农业科学,1992(4):56-57.

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Tissue Segregation and Variation Analysis of the Flower Color Characters in the Chimeric Chrysanthemum ‘su-07’

KONG Zhou-yang. YAN Jun-fang, ZHANG Ping-ping, TAN Jian-zhong*et al

(School of Architecture and Urban Environment, Soochow University, Key Laboratory of Architecture and Urban Environment, Suzhou, Jiangsu 215123)

[Objective] The aim was to segregate and stable the chimeric color characters, and to explore the mechanism of color variation in Chrysanthemum. [Method] By using a yellow-purple bi-color chimera as experiment material, named ‘su-07’, the stability and separation condition of color chimera characters were analyzed through studying the color phenotypes of regeneration plant by tissue culture of petals; meanwhile, pigment stribution in cells of different flower petals was detected by using the method of freehand section. [Result] The callus could be induced by different color petals in the culture medium of MS+6-BA 2.0 mg/L + NAA 0.2 mg/L, and then differentiated to form adventitious bud. The yellow strains of genetic stability were successful obtained through subculture, rooting culture and field cultivation; and the presence of yellow pigments was also observed in epidermal cells of purple petals and chimeric petals. [Conclusion] The plantlet with yellow color characters were differentiated from epidermal cells in chimeric petals, and that of purple character which failed to obtain was also related to it.

Yellow pigment; Chrysanthemum; Color chimera; Petal; Color variation; Tissue culture

苏州市应用基础研究计划项目 (SYN201205)。

孔周阳(1991- )，女，江苏东台人，硕士研究生，研究方向：园林植物资源与应用。*通讯作者，教授，从事园林植物资源与生物技术方面的研究。

2014-11-26

S 682.1+1

A

0517-6611(2015)02-014-02