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石蒜属Lycoris植物为多年生球根花卉，花型奇特且类型繁多，花色丰富，冬春花败观其叶，夏秋叶枯赏其花，观赏价值高[1]。此外，石蒜属植物含有的生物碱、石蒜碱颇具医药研究开发潜力[2−3]。石蒜新品种‘梦幻少女’Lycoris chinensis × radiata ‘Astro Girl’是中国石蒜L. chinensis和石蒜L. radiata的种间杂交种，其花色以乳黄白色为底色，雾粉渐变于花瓣末端，花朵形态优雅折曲，同样渐变色的花丝抽展而出，呈现梦幻、活力、雅致的观赏感，极具研究和推广价值，但‘梦幻少女’染色体数目(2n=19)为非整倍数，自然条件下种球繁殖效率低，速度慢。
植物组织培养技术成为目前推广新品种和良种的重要手段。该技术具有材料耗费量少、繁殖系数高、不受季节限制、周期短和快速批量成苗的特点，能够良好地保持繁殖母本遗传基因型，从而获得优良稳定材料。至今已建立多种石蒜属植物的组培快繁体系[4]，但主要以带基盘的双鳞片或鳞茎为外植体，通过诱导不定芽来建立离体快繁体系，繁殖系数相对较低。通过体胚发生途径，可获得数量更多、发育速度更快、遗传性更稳定的再生植株，在栎属Quercus[5]、松科Pinaceae[6−7]及云杉属Picea[8]等植物建立的体胚发生体系，加速了林木育种改良、苗木工程绿化、有效成分提取及种质资源保护与利用等方面的应用。然而，多数植物体胚的研究仍存在体胚形成再生植株困难和发育不同步等瓶颈[9]。关于石蒜属植物体胚相关的研究，仅王彩霞等[10]通过诱导忽地笑Lycoris aurea鳞茎盘端1/3鳞茎的愈伤组织，进而分化体胚，而关于石蒜属其他种的体胚研究还相对较少。鉴于此，本研究分析了石蒜‘梦幻少女’体胚发生过程中的细胞学与生理特性，探索其体胚繁殖体系及发育机理，为石蒜属植物工厂化育苗提供技术支撑。
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将石蒜鳞茎球不同部位组织为外植体，诱导愈伤组织。在愈伤组织连续增殖继代中，筛选稳定增殖的淡黄色、半透明的胚性愈伤组织，再将胚性愈伤组织进行体细胞胚的诱导与增殖培养，筛选出D23培养基[基础培养基(MS)+2.00 mg·L−16-苄氨基嘌呤(6-BA) +0.05 mg·L−12,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)+30.00 g·L−1蔗糖+6.20 g·L−1琼脂]为最佳的体胚诱导与增殖培养基。培养条件：光周期14 h·d−1，光照1 500 lx，温度(27±2) ℃，以下研究培养条件相同。
2022年7月选取生长一致的胚性愈伤组织，接种至D23培养基进行培养，间隔5 d (0、5、10、15、20、25、30、35和40 d)挑选长势相对一致的材料，体视镜(OLYMPUS SZX 7)显微观察并拍照，同时，取10 g材料液氮速冻后于−80 ℃超低温冰箱中保存，用于生理生化指标测定，重复3次。
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石蜡切片参照李丹等[11]的方法改良后进行，取材固定3 d以上，梯度乙醇脱水、浸蜡，之后于65 ℃融化石蜡连续浸蜡8 d，新蜡包埋、切片(厚度9 μm)、制片，40 ℃烤片至干燥，常温保存备用。
脱蜡复水，染色(苏木素中染色4~5 min，盐酸水溶液分化5 s，氨水水溶液返蓝30 s内，自来水浸洗)，依次于体积分数为85%、95%的乙醇脱水各5 min，伊红染液染色5 min，乙醇脱水，中性树胶封片，于徕卡(LEICA DM4000)显微镜观察拍照。
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称取0.1 g样品置2.0 mL离心管中，加入1.0 mL磷酸缓冲液(pH 7.4)和适量研磨珠，于−10 ℃预冷的冷冻研磨机中研磨，4 ℃ 8 000 r·min−1离心 20 min，取上清液，冰上保存备用。
采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试剂盒(GIVEI，极威生物科技公司，上海)测定淀粉、总蛋白质和酶活性[12]。在预先包被抗体的孔板中，依次加样、温浴、清洗、显色后，于酶标仪(SPECTRA MAX 190)上测定D(450)，计算样品的质量浓度或活性。
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参考林绍艳等[13]方法将1.0 g·L−1腐胺、精胺和亚精胺混合标准品溶液，稀释成10.0 mg·L−1，再逐级稀释2、4、8、16、32、64、128倍，上机测定其峰面积，并以多胺质量分数为自变量，峰面积为因变量，绘制标准曲线。
称取0.1 g各样品冻干粉末于离心管中，加入预冷的体积分数为10%的乙腈2.0 mL，涡旋混匀，9 000 r·min−1离心5 min，0.22 μm滤膜过滤，使用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)测量样品的多胺质量分数。
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采用Excel 2022整理数据，SPSS 23.0对生理生化指标进行单因素方差分析和多重比较(邓肯检验)，使用GraphPad prism 9.0制图。
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组织学观察表明：在接种的第0~15天时，胚性愈伤组织呈浅黄色透明状。刚接种时，愈伤组织表面为鲜润、淡白色的颗粒状团块，胚性细胞在愈伤组织表层或亚表层散状分布，内层多为较大的非胚性细胞疏松排列；接种第5天时，愈伤组织逐渐适应培养环境，表面湿润，表层附近的胚性细胞开始活跃分裂，且密集分布；第10天时，愈伤组织发生了一定程度的增殖，球形胚初步形成并向外凸出；第15天时，愈伤组织主要发生增殖与分化球形胚，少量心形胚和棒状胚形成，心形胚维管束形成，与母体愈伤组织形成生理隔离(图1)。
图 1 体胚发生过程的0~40 d组织细胞学变化
Figure 1. Histocytological changes of somatic cell embryogenesis during 0 − 40 days
在培养的第20~40天时，胚性愈伤组织转变为光亮、浅黄色。在第20天时，愈伤组织继续增殖、分化为球形胚，且球形胚加速膨大，维管束形成；同时，部分球形胚明显分化至心形胚、棒状胚。第25天时，体胚之间的排列开始变得疏松，簇状的体胚形态发育速度不均一。与培养第0~20天相比，体胚形态成熟转化速度明显加快，大部分球形胚发育至心形胚、棒状胚、子叶胚雏形，体积膨大。第30天时，胚性愈伤组织增殖不明显，继续分化少量新的球形胚，大部分体胚发育至子叶胚的初步形态且继续膨大；第35天时，胚性愈伤组织活性开始减弱，簇状体细胞胚的形态发育速度再次加快，差异较明显，同时存在球形胚、心形胚、棒状胚和子叶胚，子叶胚形态轮廓更加成熟，结构上外边缘的胚性细胞分布密集，总体上棒状胚的数量相对较多；第40天时，形体较大的体胚继续成熟，部分体胚退化至非胚性愈伤组织，子叶胚中间分化出具有两极性的轴状胚性细胞团。
在0~40 d的体胚发生过程中，球形胚从发生到短暂膨大维持约20 d，进一步分化为心形胚、棒状胚和子叶胚。在膨大的球形胚后期或心形胚时期基部会形成维管束，后期子叶胚可发育为小鳞茎。
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由图2可见：在体胚发生过程中，淀粉质量浓度呈先下降后稳定的趋势。在体胚发生早期(0~20 d)和体胚成熟期(20~40 d)，淀粉质量浓度存在显著差异(P＜0.05)。
图 2 体胚发生过程中淀粉和总蛋白质质量浓度的变化
Figure 2. Changes of starch and total protein content during somatic cell embryogenesis
根据体胚发生过程中的形态与组织学特征(图1)，在体胚早期(0~20 d)，球形胚形成时，淀粉质量浓度发生了明显积累；球形胚发育至心形胚、棒状胚时，淀粉质量浓度大幅下降。在子叶胚时期(20~35 d)，随着子叶胚的形成、体积膨大和体胚成熟，淀粉质量浓度持续下降，呈现负相关关系。第35~40天时，可能由于营养供给不足、次生物质积累少等导致部分体胚退化为愈伤组织，部分子叶胚出现明显的两极分化，此时淀粉质量浓度明显上升。
总蛋白质质量浓度在体胚发生早期(0~20 d)时保持不变，在20~25 d迅速上升，而后呈下降趋势。体胚早期发育阶段总蛋白质质量浓度差异不显著，第25天时出现峰值后回落，子叶胚分化到成熟期间(20~40 d)时，总蛋白质质量浓度差异显著(P＜0.05)。
在体胚早期(0~20 d)，愈伤组织增殖、体胚前期形态转化(球形胚、心形胚和棒状胚)阶段，总蛋白质质量浓度维持在一定的阈值，变化不明显。愈伤组织和体胚混合体为淡黄色(第20天时转为光亮色泽)。子叶胚时期(20~35 d)，总蛋白质质量浓度骤升式积累(子叶胚形成期)；子叶胚逐渐成熟且膨大时，总蛋白质质量浓度下降，说明子叶胚形成与总蛋白质质量浓度呈正相关，子叶胚成熟阶段则相反；在第35~40天时，总蛋白质质量浓度有所回升。
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由图3可见：体胚发生过程中，过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性存在显著差异(P＜0.05)。POD和CAT活性变化与总蛋白质质量浓度的变化趋势相似，在体胚发生早期(0~20 d)保持不变，在20~25 d时迅速提高，而后下降。POD活性下降到30 d时保持相对不变；CAT活性在30~40 d时呈持续下降趋势。POD和CAT活性在体胚发生的0~25 d时活性变化与体细胞的形态变化相对应，且和总蛋白质质量浓度变化趋势相似。子叶胚成熟期(25~40 d)，POD活性先下降，此时大部分体胚发育至子叶胚且继续膨大(25~30 d)，之后子叶胚成熟阶段POD活性变化较小(30~40 d)；而CAT活性随着子叶胚的成熟逐渐下降(25~40 d)，表明POD和CAT活性与子叶胚的形成呈正相关，POD活性与子叶胚初步膨大呈负相关，CAT活性与子叶胚的成熟呈负相关。
图 3 体胚发生过程中抗氧化酶活性的变化
Figure 3. Changes of antioxidant enzyme activity during somatic embryogenesis
SOD活性呈现2个峰值后略有回升。在培养第5天和第20天时出现明显峰值，体胚分化早期(0~15 d)和分化中后期(15~40 d)，SOD活性差异显著(P＜0.05)。在体细胞胚早期(0~15 d)，胚性愈伤组织处于增殖阶段中，SOD活性提高；在球形胚的形成与增殖阶段中，SOD活性逐渐下降。在心形胚和棒状胚的形成阶段(15~20 d)，SOD活性提高。在子叶胚的形成及成熟阶段(20~40 d)，SOD活性急剧下降；当内部聚集性的两极开始形成时，SOD活性又有所回升。
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由图4可知：腐胺(Put)、精胺(Spm)和亚精胺(Spd)质量分数变化整体呈M型。腐胺在培养第10天和第35天时出现峰值。精胺在第10天和第30天时出现峰值。亚精胺在第15天和第30天时出现峰值。体胚发育的不同时期多胺质量分数差异显著(P＜0.05)。
图 4 体胚发生过程中多胺氧化酶活性与多胺质量分数的变化
Figure 4. Changes of polyamine oxidase activity and polyamine content during somatic embryogenesis
在球形胚形成时期(5~10 d)，多胺(PAs)质量分数快速上升，球形胚发育至子叶胚期(10~30 d)时，腐胺质量分数下降；精胺质量分数在子叶胚期前呈下降趋势，至子叶胚时期呈上升趋势；球形胚时期，亚精胺质量分数逐渐上升，至心形胚、棒状胚时期急剧下降，子叶胚膨大、成熟时期亚精胺质量分数呈上升趋势。在子叶胚成熟后期(30~40 d)，腐胺质量分数为急剧上升后下降，精胺和亚精胺质量分数为下降后上升。
腐胺、精胺和亚精胺质量分数变化共同决定多胺的变化趋势，多胺的峰回变化主要表现为愈伤组织增殖、体胚早期分化和子叶胚期成熟3个时期，多胺主要在体胚早期分化和发育阶段大量积累，说明多胺可能共同调控体胚的形成。
在体胚发生过程中多胺氧化酶活性呈M型变化趋势。在第10天和第30天出现峰值，在体胚分化早期(0~15 d)和子叶胚成熟后期(30~40 d)，多胺氧化酶活性差异显著(P＜0.05)。
在体胚分化早期(0~15 d)，胚性愈伤组织增殖时，多胺氧化酶活性下降；球形胚形成时，多胺氧化酶活性快速上升呈明显的正相关作用；球形胚短暂增殖时，多胺氧化酶活性快速下降。在子叶胚期(20~40 d)，子叶胚形成及成熟初期，多胺氧化酶活性又上升；在子叶胚后续膨大成熟时，多胺氧化酶活性急剧下降。
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许多植物中同时存在内起源和外起源2种方式，如芍药Paeonia lactiflora[14]、香榧Torreya grandis ‘Merrillii’[15]。本研究石蒜品种‘梦幻少女’体胚发生为外起源，球形胚发生多为愈伤组织的外表层或亚外层，但不能完全排除内起源的可能。‘梦幻少女’体胚形态发育的过程经历了球形胚—心形胚—棒状胚—子叶胚，这与荔枝Litchi chinensis[16]、油棕Elaeis guineensis[17]、火炬松Pinus taeda[18]和白刺花Sophora davidii[19]等植物的体胚形态发生过程相似。
体胚与母体愈伤组织产生生理隔离是植株再生的重要前提，否则易出现胚畸形、退化、死亡等问题[20]。在荔枝、鹅掌楸Liriodendron chinense的早期原胚期[16, 21]，以及枣Ziziphus jujuba[20]和苏玛栎Quercus shumardii[22]等的部分球形胚期均出现生理隔离形成的现象。本研究对‘梦幻少女’体胚发生过程的组织学特征观察发现：球形胚、心形胚形成维管束，与母体愈伤组织形成生理隔离。
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在体胚发生过程中，淀粉、可溶性蛋白质、酶活性等的变化是相关基因表达和调控的结果[23]。在体胚发生过程中，作为能量物质，淀粉积累在细胞代谢、形态分化和发育等方面均起着重要的作用[23]。仙客来Cyclamen persicum在球形胚时期出现淀粉积累高峰[24]。人参Panax ginseng在成熟胚中淀粉积累量最高[25]。在本研究中，淀粉积累的高峰出现在‘梦幻少女’的球形胚时期，说明淀粉积累可能促进了球形胚的形成。
在体胚发生过程中，蛋白质同样是重要的物质和能量代谢基础。大蒜Allium sativum愈伤组织分化球形胚时，可溶性蛋白质质量浓度上升，在体胚后续发育至植株再生期间，可溶性蛋白质质量浓度不断下降，表明球形胚时期可溶性蛋白质的积累主要用于后续的发育和成熟阶段[26]。本研究中‘梦幻少女’体胚发生前期总蛋白质质量浓度保持稳定，在第25天时快速出现高峰，代谢活动加强，之后快速下降，表明迅速积累的总蛋白质可能为子叶胚形成和成熟提供了能量，该结果与橡胶树Hevea brasiliensis[27]、樱桃番茄Lycopersicon esculentum[28]等体胚发生研究的结果相一致。
POD、CAT和SOD为植物代谢中的重要酶类。POD可以促进木质素合成，与呼吸作用相关，进而推进体胚的形态发育[28]；SOD作为一种保护酶和诱导酶，对胚胎发育具有促进作用，在体胚发育早期快速积累起到保护组织和细胞的作用[29]；CAT具有提高抗逆性、提高抗氧化能力和延缓植物衰老的作用。本研究中POD、SOD活性的变化趋势与总蛋白质质量浓度相似，POD在体胚发生的早期变化不明显，在子叶胚形成时快速积累，说明POD的积累可能有利于子叶胚形成；SOD的峰值出现在培养的第5天和第20天，可能促进球形胚和子叶胚形态分化；CAT活性在培养第25天开始下降，此时子叶胚开始不断成熟。POD、SOD和CAT活性的整体变化趋势相似，说明子叶胚的成熟可能需要消耗多种抗氧化酶。
多胺的变化是影响体细胞胚发育的重要因素[30]。荔枝体胚中腐胺在球形胚时期发生了迅速的积累上升[16]。龙眼Dimocarpus longan愈伤组织分化为球形胚期间，腐胺、亚精胺和精胺均快速上升，其中腐胺变化占主导地位[31]。在本研究中，‘梦幻少女’球形胚时期，腐胺、亚精胺和精胺质量分数迅速提高，多胺的积累可能共同促进球形胚的分化。心形胚、棒状胚时期，腐胺、精胺和亚精胺质量分数都明显下降，说明子叶胚的形成需要同时消耗这3种物质。这与枸杞Lycium chinense[32]的研究结果相似，枸杞球形胚至成熟胚阶段，腐胺和精胺质量分数有所下降。在本研究的子叶胚初期，腐胺下降至谷底，精胺和亚精胺上升至新的峰值，此时多胺的变化可能共同促进体胚的成熟，多胺的变化趋势与龙眼[31]相似。多胺氧化酶与多胺中的亚精胺变化趋势相似，第10~15天和第30天出现峰值，体胚形态明显转化时发生明显的积累或消耗变化，这有利于球形胚形成和子叶胚成熟，多胺氧化酶活性变化趋势与荔枝[16]的相似。
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在石蒜品种‘梦幻少女’体胚发生的0~40 d，体胚形态经历了原胚—球形胚—心形胚—棒状胚—子叶胚的过程。体胚发生过程中的生理特性变化显著，淀粉变化可能是球形胚形成、体胚形态发育与成熟的重要影响因素。在子叶胚形成及成熟时期，总蛋白质、过氧化酶活性和多胺变化可能发挥着相应的密切联合作用。多胺的积累和多胺氧化酶活性的提高可能促进体胚早期发育。在子叶胚形成及成熟时期，腐胺、精胺和亚精胺的变化相互发挥着密切的联合作用。
Cytological and physiological characteristics of somatic embryogenesis in Lycoris
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摘要:
目的 探究石蒜‘梦幻少女’Lycoris chinensis × radiata ‘Astro Girl’体胚发生过程中的细胞学和生理生化指标的变化规律，明确‘梦幻少女’体胚发生的特征，提高石蒜属Lycoris植物种球繁殖效率，为石蒜属新品种工厂化生产提供技术支撑。 方法 采用石蜡切片、酶联免疫吸附测定技术和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术，测定了0~40 d‘梦幻少女’体胚发生过程中的形态和组织学特征、体胚可溶性淀粉及总蛋白质、抗氧化酶活性和多胺等生理生化指标的变化。 结果 ①体胚发生过程中，从球形胚到短暂膨大约20 d，进一步分化为心形胚、棒状胚和子叶胚，膨大的球形胚后期或心形胚时期基部会形成维管束。②体胚发生过程中，总蛋白质和淀粉、抗氧化酶活性发生显著变化，淀粉变化与球形胚的形成呈正相关，与体胚形态建成和体胚成熟呈负相关。总蛋白质、过氧化物酶(POD)活性及过氧化氢酶(CAT)活性变化与子叶胚形成呈正相关，与子叶胚的成熟发育呈负相关。超氧化物歧化酶(SOD)活性变化与球形胚、子叶胚时期呈负相关，与心形胚、棒状胚时期呈正相关，表明储能作用的淀粉、蛋白质及与植物生理密切相关的抗氧化酶对体胚发生起着重要的作用。③体胚发生过程中多胺氧化酶(PAO)活性和多胺(PAs)变化显著，腐胺(Put)、精胺(Spm)和亚精胺(Spd)的变化共同决定多胺的变化趋势，多胺和多胺氧化酶活性主要在体胚分化早期发生明显积累，与球形胚分化呈正相关；在子叶胚的形成期，精胺与亚精胺呈正相关；在子叶胚成熟期，腐胺、精胺和亚精胺3个指标呈现腐胺先下降后上升，精胺、亚精胺先上升后下降的趋势。 结论 在‘梦幻少女’体胚发生的0~40 d，体胚形态经历了原胚—球形胚—心形胚—棒状胚—子叶胚的过程。其中，生理特性变化显著，淀粉的积累或消耗可能是球形胚形成、体胚后续形态发育与成熟的重要影响因素。在子叶胚形成及成熟时期，总蛋白质、过氧化酶活性和多胺的变化可能发挥着相应密切的联合作用。多氨氧化酶活性与多胺的活跃积累可能有利于体胚早期发育。图4参32 Abstract:Objective This study, with an exploration of the changes of cytology and physiological and biochemical indexes during somatic embryogenesis of Lycoris chinensis × radiate ‘Astro Girl’, which can improve the coefficient and quality of tissue culture and rapid propagation of ‘Astro Girl’, is aimed to provide technical support for the factory production of new Lycoris varieties. Method Paraffin section, enzyme-linked immunosorbent assay and ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) were used to determine the changes of somatic embryo morphology, histology and corresponding physiological and biochemical indexes such as content of soluble starch and total protein, antioxidant enzyme activity and polyamine content during somatic embryo culture (0 − 40 d) of ‘Astro Girl’. Result (1) During the process of somatic embryogenesis, the globular embryo lasted for about 20 days from initiation to transient expansion, before it was further differentiated into heart-shaped embryo, rod-shaped embryo and cotyledon embryo with vascular bundles formed at the base of the enlarged globular embryo or heart-shaped embryo. (2) During somatic embryogenesis, significant changes occurred in the content of total protein and starch and the activity of antioxidant enzymes. The change of starch content was positively correlated with the formation of globular embryo and negatively correlated with somatic embryo morphogenesis and somatic embryo maturation, whereas the changes of total protein (TP) content, peroxidase (POD) activity and catalase (CAT) activity were positively correlated with cotyledon embryo formation but negatively correlated with cotyledon embryo maturation. The activity of superoxide dismutase (SOD) was negatively correlated with globular embryo and cotyledon embryo, but positively correlated with heart-shaped embryo and rod-shaped embryo. Such results showed that starch, protein and antioxidant enzymes which are closely related to plant physiology play an important role in somatic embryogenesis. (3) The activity of polyamine oxidase (PAO) and the content of polyamine (PAs) changed significantly during somatic embryogenesis, and the contents of putrescine (Put), spermine (Spm) and spermidine (Spd) determined the change trend of polyamine content. Polyamine content and polyamine oxidase activity mainly accumulated in the early stage of somatic embryo differentiation, which was positively correlated with globular embryo differentiation, and the changes of spermine and spermidine content were positively correlated during cotyledon embryo formation. In the mature stage of cotyledon embryo, putrescine, spermine and spermidine decreased at first and then increased, while spermine and spermidine increased at first and then decreased. Conclusion During the 0 − 40 days of somatic embryogenesis of ‘Astro Girl’, the main morphology of somatic embryo developed from proembryo, globular embryo, heart-shaped embryo and rod-shaped embryo to cotyledon embryo, among which, the physiological characteristics changed significantly, and the accumulation or consumption of starch content may be an important factor affecting the formation of globular embryo and the subsequent morphological development and maturation of somatic embryo. During the formation and maturation of cotyledon embryo, the changes of total protein content, peroxidase activity and polyamine content may play a closely joint role. The active accumulation of polyamine oxidase activity and polyamine content may be beneficial to the early development of somatic embryos. [Ch, 4 fig. 32 ref.] -
Key words:
- Lycoris /
- callus /
- somatic embryo /
- physiology and biochemistry
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油茶广义上是山茶科Theaceae山茶属Camellia中种子油脂含量较高的一类植物，是世界四大木本油料树种之一。其中，普通油茶Camellia oleifera是栽培面积最大、最重要的物种。科学经营油茶有保持水土、涵养水源、增加碳汇和调节气候等生态效益，具有重要的生态价值；同时茶油中不饱和脂肪酸高达90%以上，被誉为“油中软黄金”，具有很高的营养和经济价值[1]，因此油茶产业是中国山区林农脱贫致富的重要产业。良种是油茶产业健康发展的基础和关键。提高果实产量，发掘高含油率的种质是选育油茶高产良种的重要途径之一。前人对普通油茶的选育大多以果实产量为主要育种目标，种仁含油率的分析和评估还处于起步阶段[2]。研究普通油茶种仁含油率等经济性状的遗传变异规律，可为油茶高含油率种质创制与筛选提供科学依据，对油茶高产良种选育具有重要意义[3]。
杂交育种是林木育种的有效技术之一，通过杂交创造新的变异，可有效缩短育种周期[4]。杂交育种策略在桉树Eucalyptus robusta[5]、杨树Populus spp.[6]、马尾松Pinus massniana[7]、杉木Cunninghamia lanceolata[8]和马褂木Liriodendron sino-americanum[9]等用材树种良种选育中发挥了重要作用，同时培育了大量良种。亲本的科学选配是杂交育种成功的先决条件[10]，对杂交亲本进行配合力等遗传参数估算，筛选优良的亲本和亲本组合，能够有效提高杂交育种效率[11]。配合力是指亲本对子代性状的影响力，包括一般配合力和特殊配合力[12]。一般配合力反映亲本的育种利用价值并能预测后代的表现[13]，特殊配合力是某一特定组合后代偏离双亲一般配合力的表型偏差[14]。高配合力亲本能够更好地遗传优势性状，在一定程度上预测杂交子代表型，缩小筛选育种材料范围，节省育种时间，提高育种效率[15]。目前，普通油茶的杂交育种工作主要局限于简单互补性状的亲本杂交，关于亲本配合力、重要性状遗传力等遗传参数的研究还处于起步阶段[16]。林萍等[17]对普通油茶杂交子代幼林生长、含油率等性状进行了亲本的配合力分析，初步筛选了一批具有育种潜力的杂交亲本与组合。但由于林木大多数性状的亲本配合力、遗传力等遗传参数会随着树龄的增长而变化。以幼龄林为研究对象对杂交育种的指导具有局限性，因此，以普通油茶杂交子代成林评估各性状的遗传参数显得非常重要。
种仁含油率是油茶高产育种的最主要指标之一。木质素、纤维素、半纤维素等在植物的生长发育过程中具有重要作用，主要表现在增强植物体的机械强度、疏导水分和营养物质的运输、阻止病原菌的侵染以及增强对各种胁迫的防御能力等[18]。MIAO等[19]研究发现：油菜Brassica napus种皮中木质素、纤维素和半纤维素质量分数与含油率呈显著负相关。王安妮等[20]研究也发现：油茶种仁含油率与木质素、纤维素质量分数亦具有显著相关性。因此，研究木质素、纤维素和半纤维素质量分数的遗传规律，对油茶高产育种具有一定的指导意义。
本研究以普通油茶全双列杂交的20个杂交组合为对象，分析了林龄为8 a的盛产期子代群体种仁含油率、木质素、纤维素和半纤维素质量分数的变异规律，探讨了各性状间的相关关系，评估了亲本在4个性状的配合力效应，解析了4个性状在油茶成林阶段的遗传力和杂种优势，为制定油茶高产杂交育种策略提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料
在浙江省金华市婺城区东方红林场国家油茶种质资源收集库内，选择普通油茶无性系‘长林4号’ ‘长林10号’‘长林40号’‘长林53号’‘长林95号’(表1)，按照5×5全双列杂交设计创制了20个杂交组合(无自交)。于2014年春季利用杂交子代2年生幼苗营建子代测定林。控制授粉、群体的创制与子代测定林营造管理等参照林萍等[17]的方法。
表 1 亲本种仁含油率相关性状的平均值Table 1 Mean value of oil content related traits of parent seed kernel亲本 含油率/
(mg·g−1)木质素质
量分数/
(mg·g−1)纤维素质
量分数/
(mg·g−1)半纤维素质
量分数/
(mg·g−1)‘长林4号’ 425.32 109.06 84.73 42.65 ‘长林10号’ 402.81 105.87 75.48 49.02 ‘长林40号’ 421.91 98.70 77.87 46.87 ‘长林53号’ 412.38 109.38 77.73 40.82 ‘长林95号’ 400.05 108.78 85.14 35.31 1.2 性状调查
于2021年秋季采集林龄为8 a的子代测定林果实样品测定相关性状。各杂交组合10株一小区，3次重复，共30株单株取样。每单株随机取30颗果实，测定种仁含油率、木质素、纤维素和半纤维素质量分数等性状平均值作为单株果实经济性状。种仁含油率测定采用姚小华等[21]和杨雨晨等[22]的方法。木质素、纤维素和半纤维素质量分数的测定采用王安妮等[20]的方法。
1.3 数据分析方法
用Excel 2010整理数据。性状间采用Pearson相关性分析，家系间的表型差异进行单因素方差分析。利用固定模型估算杂交亲本的一般配合力、特殊配合力和反交效应[23−24]，根据随机模型估算加性、显性、表型和遗传方差以及广义、狭义遗传力。估算参照林萍等[17]的方法。所有分析采用DPS软件[25]完成。
2. 结果与分析
2.1 普通油茶杂交一代群体种仁性状的相关性分析
相关性分析(表2)发现：杂交群体中，普通油茶种仁中的含油率与木质素、纤维素、半纤维素质量分数呈显著(P＜0.05)或者极显著负相关(P＜0.01)。木质素与纤维素、半纤维素质量分数呈极显著正相关(P＜0.01)。纤维素和半纤维素质量分数呈极显著负相关(P＜0.01)。因此，在高产油茶良种选育中，除了含油率，木质素、纤维素和半纤维素质量分数也可作为高产种质筛选的重要判断依据。
表 2 普通油茶杂交一代群体种仁性状的相关性Table 2 Correlation of the kernel traits of the first-filial progency of C. oleifera性状 含油率 木质素
质量分数纤维素
质量分数半纤维素
质量分数含油率 1 木质素质量分数 −0.47** 1 纤维素质量分数 −0.11* 0.19** 1 半纤维素质量分数 −0.30** 0.22** −0.25** 1 说明：*表示显著相关(P＜0.05)；**表示极显著相关(P＜0.01)。 2.2 普通油茶杂交一代群体含油率和木质素、纤维素、半纤维素质量分数的差异分析
20个家系的含油率平均值为411.84 mg·g−1，变异幅度为14.46%~53.71%；木质素、纤维素、半纤维素质量分数的平均值依次为106.36、80.19和42.93 mg·g−1，变异幅度分别为4.68%~22.02％、3.70%~13.00%和0.08%~11.89%，其中，半纤维素质量分数的变异系数最大，达38.03%。方差分析结果(表3)表明：含油率和木质素、纤维素、半纤维素质量分数在不同组合间的差异均达到极显著水平(P＜0.01)，表明采用不同优良性状的无性系开展杂交可为油茶育种创造出变异丰富的育种群体。
表 3 普通油茶杂交子代种仁性状方差分析Table 3 Variance analysis of the kernel traits of the first-filial progeny of C. oleifera性状 自由度 F 平均值/
(mg·g−1)变异
幅度/%变异
系数/%含油率 19 4.61** 411.84 14.46~53.71 13.22 木质素质量分数 19 6.54** 106.36 4.68~22.02 16.82 纤维素质量分数 19 7.06** 80.19 3.70~13.00 16.23 半纤维素质量分数 19 5.27** 42.93 0.08~11.89 38.03 说明：**表示极显著相关(P＜0.01)。 多重比较结果(表4)表明：含油率最高的前2个家系为‘长林4号’ב长林40号’和‘长林4号’ב长林53号’，其含油率均值为451.58和443.71 mg·g−1，分别是含油率最小家系‘长林40号’ב长林10号’的1.18和1.16倍。‘长林4号’ב长林95号’和‘长林40号’ב长林95号’的木质素和纤维素质量分数在所有的家系中分别是最高和最低的，前者分别是后者的1.39和1.32倍。半纤维素质量分数均值最高的家系为‘长林40号’ב长林10号’，是最低家系‘长林95号’ב长林40号’的1.86倍。家系‘长林40号’ב长林10号’半纤维素质量分数排名第1位，但含油率在所有家系中最低，这与含油率和半纤维素质量分数呈显著负相关关系一致。
表 4 普通油茶杂交组合子代各种仁性状及其多重比较Table 4 Multiple comparison results of kernel traits in first-filial progeny of C. oleifera组合
(母本×父本)含油率/
(mg·g−1)木质素质量分数/
(mg·g−1)纤维素质量分数/
(mg·g−1)半纤维素质量分数/
(mg·g−1)‘长林4号’ב长林40号’ 451.58±44.39 a 95.08±20.05 fgh 79.89±14.75 bcdef 37.18±17.58 def ‘长林4号’ב长林53号’ 443.71±51.98 ab 109.13±15.61 bcdef 81.50±17.41 abcde 50.47±28.34 abc ‘长林53号’ב长林4号’ 443.37±30.62 ab 107.01±17.97 bcdef 76.47±13.62 cdef 43.49±20.44 bcdef ‘长林40号’ב长林95号’ 435.78±63.22 abc 89.47±13.94 h 69.54±15.58 f 42.08±19.71 bcdef ‘长林10号’ב长林4号’ 424.45±55.25 abcde 108.06±20.22 bcdef 72.66±14.60 ef 46.04±20.28 bcde ‘长林40号’ב长林4号’ 420..91±56.76 abcdef 107.72±15.00 bcdef 76.74±16.14 cdef 37.94±12.10 cdef ‘长林95号’ב长林40号’ 419.66±59.79 abcdef 111.95±24.13 abcde 85.03±13.79 abc 32.03±15.26 ef ‘长林53号’ב长林40号’ 416.62±44.69 abcdef 98.72±13.67 defgh 77.14±11.50 cdef 34.09±18.79 ef ‘长林40号’ב长林53号’ 412..07±50.31 bcdef 97.63±19.16 efgh 74.13±15.27 def 47.78±18.34 abcd ‘长林95号’ב长林53号’ 411.12±45.76 bcdef 106.66±24.80 bcdefg 78.83±13.87 bcdef 37.15±16.84 def ‘长林10号’ב长林95号’ 410.69±28.82 bcdef 109.58±4.43b cdef 70.68±6.51 ef 52.95±15.12 ab ‘长林4号’ב长林10号’ 408.77±19.15 bcdef 107.98±7.25 bcdef 86.05±5.39 ab 44.08±6.72 bcdef ‘长林95号’ב长林4号’ 403.41±80.21 cdef 101.71±13.46 cdefgh 87.75±14.86 ab 36.32±13.56 def ‘长林4号’ב长林95号’ 397.24±38.43 def 124.07±14.67 a 91.48±5.42 a 38.87±11.49 cdef ‘长林53号’ב长林10号’ 395.50±57.45 ef 111.34±37.01 abcde 83.36±13.95 abcd 40.06±16.08 bcdef ‘长林53号’ב长林95号’ 394.00±65.17 ef 120.46±24.40 ab 73.96±11.38 def 45.63±16.09 bcde ‘长林10号’ב长林53号’ 391.03±45.67 ef 113.45±20.75 abcd 79.91±13.28 bcdef 50.08±15.41 abc ‘长林95号’ב长林10号’ 388.98±48.55 ef 114.81±17.24 abc 88.96±15.89 ab 35.74±10.70 def ‘长林10号’ב长林40号’ 385.08±40.73 ef 92.39±15.12 gh 78.66±9.01 bcdef 47.02±13.68 bcde ‘长林40号’ב长林10号’ 382.87±65.80 f 99.97±20.04 cdefgh 91.08±20.64 a 59.66±20.08 a 说明：数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示差异极显著(P＜0.01)。 2.3 杂交亲本的一般配合力、特殊配合力和反交效应
本研究中不同组合间各性状均差异极显著(P＜0.01)。在此基础上，进一步采用固定模型评估杂交亲本的配合力。由表5可知：杂交亲本在纤维素和半纤维素质量分数的一般配合力、特殊配合力和反交效应值差异均达极显著水平(P＜0.01)。亲本含油率的一般配合力和特殊配合力差异达极显著水平(P＜0.01)，反交效应值无显著差异。木质素质量分数的亲本一般配合力和反交效应值差异达极显著水(P＜0.01)，特殊配合力差异不显著。可见，普通油茶杂交育种中，一般配合力、特殊配合力和反交效应值对杂交群体含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数等性状具有极显著影响(P＜0.01)。
表 5 普通油茶全双列杂交(无自交)配合力及反交效应值的方差分析Table 5 Variance analysis of combining ability and reciprocal cross effect in complete diallel cross of C. oleifera变异来源 自由度 F 含油率 木质素
质量分数纤维素质
量分数半纤维素
质量分数一般配合力 4 11.18** 15.57** 3.98** 7.26** 特殊配合力 5 6.45** 0.88 7.32** 3.88** 反交效应值 10 1.31 6.08** 8.10** 5.03** 说明：**表示差异极显著(P＜0.01)。 对差异极显著的各亲本一般配合力多重比较(表6)表明：‘长林4号’含油率和纤维素质量分数的一般配合力均最高，分别为1.64和0.18，这与该良种年平均产油量高的特性一致。在半纤维素质量分数中，‘长林10号’的一般配合力最高，为0.54，明显高于其他亲本，同时‘长林10号’的含油率一般配合力最低，为−1.79。‘长林95号’木质素质量分数的一般配合力排名第1位，为0.46，含油率的一般配合力为−0.56，排名倒数第2位。可见，在高含油率杂交种质创制时，除了选择含油率一般配合力高的亲本外，选择木质素、纤维素和半纤维素质量分数一般配合力较低的亲本也是可行的。
表 6 各组合母本一般配合力估计值Table 6 Estimated general combining ability of female parent of each cross亲本 一般配合力估计值 含油率 木质素
质量分数纤维素
质量分数半纤维素
质量分数‘长林4号’ 1.64 0.16 0.18 −0.15 ‘长林10号’ −1.79 0.11 0.16 0.54 ‘长林40号’ 0.50 −0.97 −0.16 −0.09 ‘长林53号’ 0.21 0.23 −0.27 0.09 ‘长林95号’ −0.56 0.46 0.08 −0.38 说明：表中数据均为平均值。 不同杂交组合含油率的特殊配合力为−2.23~1.66，根据含油率的特殊配合力效应选出前5个亲本组合为‘长林40号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林40号’)、‘长林4号’ב长林53号’(‘长林53号×长林4号’)、‘长林10号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林10号’)、‘长林4号’ב长林10号’(‘长林10号’ב长林4号’)和‘长林4号’ב长林40号’(‘长林40号’ב长林4号’)(表7)。由于木质素、纤维素、半纤维素质量分数与含油率呈负相关，因此在以含油率为育种目标时，宜选择特殊配合力较低的组合。各杂交组合木质素含量的特殊配合力为−0.22~0.31，由于组合间差异不显著(表5)，因此该特殊配合力效应只作为筛选优良组合的参考，不具有决定性。根据纤维素和半纤维素质量分数的特殊配合力，筛选出纤维素质量分数特殊配合力较低的组合有‘长林4号’ב长林10号’(‘长林10号’ב长林4号’)、‘长林10号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林10号’)、‘长林4号’ב长林40号’(‘长林40号’ב长林4号’)、‘长林40号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林40号’)和‘长林53号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林53号’)。筛选出半纤维素质量分数特殊配合力较低的组合有‘长林40号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林40号’)、‘长林4号’ב长林40号’(‘长林40号’ב长林4号’)、‘长林40号’ב长林53号’(‘长林53号’ב长林40号’)、‘长林4号’ב长林10号’(‘长林10号’ב长林4号’)、‘长林10号’ב长林53号’(‘长林53号’ב长林10号’)。
表 7 普通油茶亲本组合的特殊配合力及反交效应值Table 7 Values of specific combining ability and reciprocal cross effect for different combinations of C. oleifera序号 组合
(母本×父本)含油率 木质素质量分数 纤维素质量分数 半纤维素质量分数 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 1 ‘长林4号’ב长林53号’ 1.31 0.02 −0.22 0.11 −0.03 0.25 0.47 0.35 ‘长林53号’ב长林4号’ 2 ‘长林4号’ב长林95号’ −2.23 −0.31 0.02 0.03 0.68 0.19 −0.01 0.13 ‘长林95号’ב长林4号’ 3 ‘长林53号’ב长林95号’ −0.57 −0.86 0.03 0.69 −0.18 −0.24 0.14 0.42 ‘长林95号’ב长林53号’ 4 ‘长林4号’ב长林40号’ 0.30 1.53 0.31 −0.63 −0.22 0.16 −0.29 −0.04 ‘长林40号’ב长林4号’ 5 ‘长林40号’ב长林53号’ −0.46 −0.23 −0.08 −0.05 −0.03 −0.15 −0.19 0.68 ‘长林53号’ב长林40号’ 6 ‘长林40号’ב长林95号’ 1.66 0.81 −0.06 −1.12 −0.21 −0.77 −0.11 0.50 ‘长林95号’ב长林40号’ 7 ‘长林4号’ב长林10号’ 0.62 −0.78 −0.11 0.27 −0.43 0.67 −0.17 −0.10 ‘长林10号’ב长林4号’ 8 ‘长林10号’ב长林53号’ −0.28 −0.22 0.27 0.11 0.25 −0.17 −0.41 0.50 ‘长林53号’ב长林10号’ 9 ‘长林10号’ב长林95号’ 1.15 1.08 0.01 −0.26 −0.28 −0.91 −0.02 0.86 ‘长林95号’ב长林10号’ 10 ‘长林10号’ב长林40号’ −1.50 0.11 −0.16 −0.38 0.46 −0.62 0.60 −0.63 ‘长林40号’ב长林10号’ 依据反交效应。可判断一对杂交亲本中哪个做母本更易获得性状优良的杂交子代。通常，反交效应值为正时，正交组合能够更容易获得较高水平表型的子代，反交效应值为负时，采用反交组合将更易创制较高水平表型的子代。对依据特殊配合力筛选出的5个亲本组合，进一步根据反交效应确定高含油率的杂交组合为‘长林40号’ב长林95号’、‘长林4号’ב长林53号’、‘长林10号’ב长林95号’、‘长林10号’ב长林4号’和‘长林4号’ב长林40号’。低纤维素特殊配合力的杂交组合为‘长林10号’ב长林4号’、‘长林10号’ב长林95号’、‘长林40号’ב长林4号’、‘长林40号’ב长林95号’和‘长林53号’ב长林95号’。低半纤维素的杂交组合有‘长林53号’ב长林10号’、‘长林4号’ב长林40号’、‘长林53号’ב长林40号’、‘长林4号’ב长林10号’和‘长林95号’ב长林40号’。综合子代含油率、纤维素、半纤维素质量分数的配合力分析结果，筛选出‘长林40号’ב长林95号’和‘长林4号’ב长林53号’，这2个组合含油率的特殊配合力较高，含油率在20个家系中的排名分别为第4位和第5位，在纤维素质量分数排名为第20位和第8位；在半纤维素质量分数排名为第11位和第3位。推测这2个组合在普通油茶高含油率育种中具有重要的育种潜力和价值。
2.4 普通油茶含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数的遗传控制方式
在本研究群体中，含油率和纤维素和半纤维素质量分数的显性方差均大于加性方差(表8)。其中，含油率的加性方差和显性方差分别为1.38、2.39，显性方差是加性方差的1.73倍；纤维素质量分数的遗传方差主要为显性方差，加性方差为0；半纤维素质量分数的显性方差略大于加性方差，是加性方差的1.24倍。可见这3个性状均以非加性遗传效应控制为主，加性效应次之，尤其是纤维素质量分数主要由显性遗传效应控制。木质素质量分数的加性方差为0.58，显性方差为0，这一性状主要由加性效应控制，这与木质素质量分数的特殊配合力方差差异不显著是一致的。含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数的广义遗传力为7.86%~14.03%，狭义遗传力为0~14.03%，遗传力均较低，说明这些数量性状受到较强的环境效应影响。
表 8 普通油茶种仁性状的主要遗传参数Table 8 Major genetic parameters for kernel traits of C. oleifera遗传参数 加性
方差显性
方差遗传
方差表型
方差广义遗
传力/%狭义遗
传力/%含油率 1.38 2.39 3.74 30.00 12.55 4.60 木质素质量分数 0.58 0.00 0.58 4.17 14.03 14.03 纤维素质量分数 0.00 0.20 0.20 2.05 9.52 0.00 半纤维素质量分数 0.11 0.14 0.25 3.16 7.86 3.51 3. 讨论
3.1 普通油茶种仁含油率与木质素、纤维素质量分数的相关性
在本研究中，含油率与木质素、纤维素和半纤维质量分数在油茶群体中具有显著负相关关系。MIAO等[19]研究发现：油菜籽含油率与木质素和纤维素质量分数也存在显著负相关，且相关性系数与油茶相当；与半纤维素质量分数的相关性系数略低。WANG等[26]研究表明：油菜籽中的纤维组分包括木质素、纤维素和半纤维素，对含油率有负面影响。推测可能是纤维素和半纤维素的合成减少了进入种子油生物合成途径中的光合同化物，从而导致含油率降低[27−28]。SCHILBERT等[29]研究发现：BnaPAL4基因在这个过程中起重要作用。可见，木质素、纤维素、半纤维素质量分数等3个性状作为间接参考指标，衡量油茶种仁含油率是可行的。当油脂测定不便或样本材料较少时，可通过测定饼粕中木质素、纤维素和半纤维素质量分数间接评估油茶中的含油率。
3.2 普通油茶杂交亲本评估的必要性
目前，油茶产业上用的无性系良种多来源于选择育种，但通过选择育种来培育高产优质新品种的潜力逐渐减小。正确选择亲本是普通油茶杂交育种成功的基础和关键，开展杂交亲本一般配合力和特殊配合力的估算，能够更高效地提高育种效率。本研究发现：普通油茶杂交亲本在油脂性状上的一般配合力、特殊配合力和反交效应都差异极显著，表明亲本评估对以含油率为育种目标的普通油茶杂交非常关键。
本研究中，5个亲本在含油率以及木质素、纤维素和半纤维素质量分数等4个性状中的一般配合力有较大差异。同一亲本的一般配合力在不同的性状间存在明显差异，同一性状在不同亲本的一般配合力间也存在显著差异。如‘长林4号’在含油率的一般配合力最高，在半纤维素质量分数的一般配合力是倒数第2位。亲本在半纤维素质量分数的一般配合力范围较大，最高的‘长林10号’一般配合力为0.54，最低的‘长林95号’一般配合力为−0.38，这与桤木Alnus cremastogyne种间杂交亲本种实性状(种子长度、宽度、千粒重)的配合力情况相同[30]。同样地，各组合在4个油脂相关性状上的特殊配合力值也存在显著差异。
3.3 一般配合力与特殊配合力的相对重要性
一般配合力和特殊配合力的相对重要性一直是林木杂交育种中亲本的评估重点[17]。研究表明：一般配合力和特殊配合力的相对重要性受测试材料、性状、地点和树龄等的影响[15]。牛慧敏等[31]研究发现：对于杉木幼林的干形性状，一般配合力测定比特殊配合力测定更重要。吴兵等[32]研究发现：桉树种间杂交子代的生长性状受加性与非加性效应的共同作用，但是以加性效应为主，所以应更关注双亲的一般配合力。林萍等[15]针对油茶5×5全双列杂交子代幼林生长性状的研究表明：一般配合力比特殊配合力更重要；对(不完全双列杂交)设计的油茶子代林分析发现：林龄不同其生长性状的一般配合力和特殊配合力方差分量也不相同，1年生子代林的一般配合力方差分量高于特殊配合力，而2年生子代林一般配合力方差分量均明显低于特殊配合力[16]。柴静瑜等[33]对进入盛产期的油茶巢式杂交子代群体进行遗传分析显示：组合间含油率和脂肪酸质量分数的差异主要来源于双亲的特殊配合力，评估双亲的特殊配合力远比亲本的一般配合力更重要。赵颖等[14]评估了马尾松纸浆材主要经济性状，发现特殊配合力相对重要性大于一般配合力。在本研究中，油茶杂交子代成林的含油率和纤维素质量分数的显性方差显著大于加性方差，这2个性状亲本的特殊配合力比一般配合力更重要。半纤维素质量分数的显性方差与加性方差相当，说明半纤维素质量分数亲本的一般配合力和特殊配合力同等重要。因此，在以含油率为育种目标的油茶杂交中，优先选择特殊配合力较高的亲本组合，同时兼顾亲本的一般配合力。
3.4 遗传力的评估
因受测试材料、性状、地点和树龄等因素的不同，遗传力也有差别。吴兵等[32]研究发现：桉树幼林各生长性状遗传力均在0.57以上。黄逢龙等[34]发现：杨树无性系的各树冠性状遗传力都较低，均小于0.50。在马尾松巢式交配子代生长性状遗传分析发现：胸径、树高和单株材的广义遗传力为0.48~0.69，受中度遗传控制[7]，这与红松Pinus koraiensis[35]的研究结果一致。林萍等[17]研究发现：普通油茶杂交子代林幼龄时期种仁含油率、脂肪酸成分及其质量分数等经济性状受环境影响较大，遗传控制力度较弱。柴静瑜等[33]研究发现：盛产期后油茶油脂性状的遗传力显著升高，尤其是硬脂酸、油酸、亚油酸等决定油脂品质的脂肪酸质量分数。可见，子代幼林的遗传力评估仅可作为油茶杂交育种策略制定的参考，重点应关注成林的遗传力参数。
4. 结论
本研究发现：普通油茶含油率和木质素、纤维素、半纤维素质量分数4个性状在组合间存在显著差异，且含油率与木质素、纤维素、半纤维素质量分数间存在显著负相关；4个性状的亲本一般配合力、特殊配合力和反交效应值差异显著。含油率和纤维素质量分数的遗传方差以显性效应为主，半纤维素质量分数的加性方差与显性方差相当，而木质素质量分数的遗传方差则以加性效应为主；4个性状的遗传力均较低，受环境影响较大。在此基础上，筛选出可用于高含油率种质创制的优良亲本‘长林4号’和‘长林40号’，优良杂交组合‘长林40号’ב长林95号’和‘长林4号’ב长林53号’。
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图 1 体胚发生过程的0~40 d组织细胞学变化
Figure 1 Histocytological changes of somatic cell embryogenesis during 0 − 40 days
图 2 体胚发生过程中淀粉和总蛋白质质量浓度的变化
Figure 2 Changes of starch and total protein content during somatic cell embryogenesis
图 3 体胚发生过程中抗氧化酶活性的变化
Figure 3 Changes of antioxidant enzyme activity during somatic embryogenesis
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[1] 项忠平, 魏绪英, 蔡军火. 石蒜属植物研究进展[J]. 安徽农业科学, 2010, 38(3): 1460 − 1462. XIANG Zhongping, WEI Xuying, CAI Junhuo. Research progress of Lycoris herb plant [J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2010, 38(3): 1460 − 1462. [2] 刘志高, 童再康, 储家淼, 等. 乳白石蒜组织培养[J]. 浙江林学院学报, 2006, 23(3): 347 − 350. LIU Zhigao, TONG Zaikang, CHU Jiamiao, et al. Tissue culture in vitro of Lycoris albiflora [J]. Journal of Zhejiang Forestry College, 2006, 23(3): 347 − 350. [3] 杨志玲, 谭梓峰. 石蒜资源的开发利用和繁育研究建议[J]. 经济林研究, 2003, 21(4): 97 − 99. YANG Zhilin, TAN Zifeng. Utilization of Lycoris resource and suggestion on propagation-studying [J]. Economic Forest Researches, 2003, 21(4): 97 − 99. [4] 殷丽青, 邵雅东, 李青竹, 等. 石蒜属植物组织培养及其植物生长调节剂应用的研究进展[J]. 上海农业学报, 2021, 37(4): 147 − 154. YIN Liqing, SHAO Yadong, LI Qingzhu, et al. Research progress on tissue culture and application of plant growth regulators in Lycoris [J]. Acta Agriculturae Shanghai, 2021, 37(4): 147 − 154. [5] 陈民, 王浩, 于世河. 栎树体细胞胚胎发生的研究进展[J]. 林业科技通讯, 2023(4): 8 − 13. CHEN Min, WANG Hao, YU Shihe. Advances in somatic embryogenesis of Quercus species [J]. Forest Science and Technology, 2023(4): 8 − 13. [6] 杨海涵, 王治炜, 杨静莉. 松科树种体胚发生研究进展[J]. 温带林业研究, 2021, 4(2): 1 − 7. YANG Haihan, WANG Zhiwei, YANG Jingli. Research progress on somatic embryogenesis in Pinaceae [J]. Journal of Temperate Forestry Research, 2021, 4(2): 1 − 7. [7] 王璧莹, 张秦徽, 梁德洋, 等. 松属树种体胚发生技术研究进展[J]. 温带林业研究, 2018, 1(1): 37 − 41. WANG Biying, ZHANG Qinhui, LIANG Deyang, et al. Advances in technology of somatic embryogenesis in Pinus tree species [J]. Journal of Temperate Forestry Research, 2018, 1(1): 37 − 41. [8] 代金玲, 锡林呼, 白玉娥. 云杉属树种体细胞胚胎发生研究进展[J]. 世界林业研究, 2016, 29(5): 29 − 32. DAI Jinling, XI Linhu, BAI Yu’ e. Research advances in somatic embryogenesis of Picea species [J]. World Forestry Research, 2016, 29(5): 29 − 32. [9] 王浩, 白玉娥. 基于组学技术的植物体细胞胚胎发育研究进展[J]. 福建农林大学学报(自然科学版), 2021, 50(4): 433 − 439. WANG Hao, BAI Yu’ e. Research progress of plant somatic embryo development based on omics technology [J]. Journal of Fujian Agriculture and Forestry University (Natural Science Edition), 2021, 50(4): 433 − 439. [10] 王彩霞, 杨志玲, 欧阳彤. 忽地笑体细胞无性系变异的ISSR分析[J]. 核农学报, 2011, 25(6): 1164 − 1168. WANG Caixia, YANG Zhiling, OUYANG Tong. Analysis of somaclonal variation by ISSR in Lycoris aurea [J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2011, 25(6): 1164 − 1168. [11] 李丹, 陈少瑜, 吴涛, 等. 丽江云杉胚性愈伤组织石蜡制片中的整块染色与切片染色方法比较[J]. 西部林业科学, 2009, 38(4): 82 − 85. LI Dan, CHEN Shaoyu, WU Tao, et al. Comparison of entire staining and section staining in olefin section method with embryonic callus of Picea likiangensis [J]. Journal of West China Forestry Science, 2009, 38(4): 82 − 85. [12] 杨东顺, 王莉丽, 马芙蓉, 等. 酶联免疫吸附法测定云南铁皮石斛中黄曲霉毒素B1[J]. 食品安全质量检测学报, 2020, 11(19): 7052 − 7056. YANG Dongshun, WANG Lili, MA Furong et al. Determination of aflatoxin B1 in Dendrobium candidum of Yunnan Province by enzyme linked immunosorbent assay method [J]. Journal of Food Safety and Quality, 2020, 11(19): 7052 − 7056. [13] 林绍艳, 张芳, 徐颖洁. 植物中多胺含量超高效液相色谱法的建立[J]. 南京农业大学学报, 2016, 39(3): 358 − 365. LIN Shaoyan, ZHANG Fang, XU Yingjie. The establishment of UPLC method for measuring polyamines content in plants [J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2016, 39(3): 358 − 365. [14] 魏冬露, 张滕, 郑严仪, 等. 芍药愈伤组织中体细胞胚发育过程的组织细胞学观察[J]. 植物研究, 2018, 38(1): 56 − 63. WEI Dongxia, ZHANG Teng, ZHENG Yanyi, et al. Histocytology observation on the somatic embryogenesis in herbaceous peony callus [J]. Bulletin of Botanical Research, 2018, 38(1): 56 − 63. [15] 项伟波, 赵金凯, 吴家胜, 等. 香榧体细胞胚发生、发育的形态与细胞学观察[J]. 园艺学报, 2015, 42(8): 1477 − 1486. XIANG Weibo, ZHAO Jinkai, WU Jiasheng, et al. Morphological and cytological observation of somatic embryogenesis and development in Torreya grandis‘Merrillii’ [J]. Acta Horticulturae Sinica, 2015, 42(8): 1477 − 1486. [16] 王果, 刘耀婷, 高兆银, 等. 荔枝愈伤组织继代及体胚发生过程中结构与多胺含量的变化[J]. 果树学报, 2021, 38(11): 1911 − 1920. WANG Guo, LIU Yaoting, GAO Zhaoyin, et al. Changes in structure and polyamine metabolism of Litchi callus during subculture and somatic embryo development [J]. Journal of Fruit Science, 2021, 38(11): 1911 − 1920. [17] GOMES H T, BARTOS P M C, SCHERWINSKI PEREIRA J E. Dynamics of morphological and anatomical changes in leaf tissues of an interspecific hybrid of oil palm during acquisition and development of somatic embryogenesis [J]. Plant Cell,Tissue and Organ Culture, 2017, 131(2): 269 − 282. [18] 胡珊, 杨春霞, 谷振军, 等. 火炬松体细胞胚胎发生体系的优化[J]. 林业科学研究, 2022, 35(3): 9 − 17. HU Shan, YANG Chunxia, GU Zhenjun, et al. Optimization of somatic embryogenesis for Pinus taeda [J]. Forest Research, 2022, 35(3): 9 − 17. [19] 吴丽芳, 魏晓梅. 不同因素对白刺花体细胞胚发育、成熟及萌发促进[J]. 分子植物育种, 2020, 18(12): 4045 − 4052. WU Lifang, WEI Xiaomei. Different factors on development, maturation and germination promotion for somatic embryo of Sophora davidii [J]. Molecular Plant Breeding, 2020, 18(12): 4045 − 4052. [20] 任海燕, 弓桂花, 王永康, 等. 枣幼胚体细胞胚发生发育的组织学观察[J]. 农学学报, 2019, 9(3): 32 − 35. REN Haiyan, GONG Guihua, WANG Yongkang, et al. Somatic embryogenesis and development in Ziziphus jujuba Mill. : histological observation [J]. Journal of Agriculture, 2019, 9(3): 32 − 35. [21] 陈金慧, 张艳娟, 李婷婷, 等. 杂交鹅掌楸体胚发生过程的起源及发育过程[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2012, 36(1): 16 − 20. CHEN Jinhui, ZHANG Yanjuan, LI Tingting, et al. Study on origin and development of somatic embryos of Liriodendron hybrids [J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2012, 36(1): 16 − 20. [22] 吕秀立, 尹丽娟, 张群, 等. 苏玛栎胚性愈伤组织诱导及体胚发生[J]. 分子植物育种, 2018, 16(19): 6461 − 6467. LÜ Xiuli, YIN Lijuan, ZHANG Qun, et al. Callus induction and somatic embryogenesis of Quercus shumardii [J]. Molecular Plant Breeding, 2018, 16(19): 6461 − 6467. [23] 司园园, 李娟, 罗小燕, 等. 常绿果树体细胞胚胎发生体系研究进展[J]. 热带作物学报, 2018, 39(3): 614 − 621. SI Yuanyuan, LI Juan, LUO Xiaoyan, et al. Research progress of somatic embryogenesis system of evergreen fruit tree [J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2018, 39(3): 614 − 621. [24] 于文胜, 姜伟, 龚雪琴, 等. 仙客来体细胞胚发生和发育过程中淀粉粒的动态变化[J]. 园艺学报, 2013, 40(8): 1527 − 1534. YU Wensheng, JIANG Wei, GONG Xueqin, et al. Dynamic changes of starch granules during somatic embryogenesis and development in Cyclamen persicum [J]. Acta Horticulturae Sinica, 2013, 40(8): 1527 − 1534. [25] 王义, 赵文君, 孙春玉, 等. 人参体细胞胚胎发生过程中的生理变化[J]. 东北师大学报(自然科学版), 2008, 40(2): 93 − 97. WANG Yi, ZHAO Wenjun, SUN Chunyu, et al. Physiology changes of the somatic embryogenesis in Panax ginseng [J]. Journal of Northeast Normal University (Natural Science Edition), 2008, 40(2): 93 − 97. [26] 詹园凤, 吴震, 金潇潇, 等. 大蒜体细胞胚胎发生过程中抗氧化酶活性变化及某些生理特征[J]. 西北植物学报, 2006, 26(9): 1799 − 1802. ZHAN Yuanfeng, WU Zhen, JIN Xiaoxiao, et al. Anti-oxidative enzymes and some physiological features in somatic embryogenesis of garlic [J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2006, 26(9): 1799 − 1802. [27] 张慧君, 华玉伟, 黄天带, 等. 橡胶树体胚发生过程中的生理生化特性[J]. 热带农业科学, 2014, 34(10): 12 − 14. ZHANG Huijun, HUA Yuwei, HUANG Tiandai, et al. Physiologic and biochemical characteristics in the development of embryogenesis of rubber Tree [J]. Chinese Journal of Tropical Agriculture, 2014, 34(10): 12 − 14. [28] 关正君, 郭斌, 尉亚辉. 樱桃番茄叶体细胞胚发生过程中抗氧化酶活性和生理参数的变化[J]. 核农学报, 2011, 25(3): 594 − 601. GUAN Zhengjun, GUO Bin, WEI Yahui. Changes of anti-oxidative enzymes activities and physiological parameters during somatic embryogenesis of cherry tomato [J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2011, 25(3): 594 − 601. [29] ST CLAIR D K, OBERLEY T D, MUSE K E, et al. Expression of manganese superoxide dismutase promotes cellular differentiation [J]. Free Radical Biology and Medicine, 1994, 16(2): 275 − 282. [30] 梁艳, 沈海龙, 李玉花, 等. 植物体细胞胚胎发生中乙烯和多胺作用的研究进展[J]. 林业科学, 2012, 48(9): 145 − 153. LIANG Yan, SHEN Hailong, LI Yuhua, et al. Role of ethylene and polyamines in plant somatic embryogenesis [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(9): 145 − 153. [31] 陈春玲, 赖钟雄. 龙眼体细胞胚胎发生过程中内源多胺的变化[J]. 福建农林大学学报(自然科学版), 2006, 35(4): 381 − 383. CHEN Chunling, LAI Zhongxiong. The changes of the contents of endogenous polyamines in the process of somatic embryogenesis from embryogenic callus in longan [J]. Journal of Fujian Agriculture and Forestry University (Natural Science Edition), 2006, 35(4): 381 − 383. [32] 邢更妹, 黄惠英, 王亚馥. 枸杞体细胞胚发生过程中内源多胺代谢动态的研究[J]. 西北植物学报, 2002, 22(1): 84 − 89. XING Gengmei, HUANG Huiying, WANG Yafu. Studies of polyamine metabolism in somatic embryo-genesis of Lycium barbarum [J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2002, 22(1): 84 − 89. -
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