Study on tetraploid mutagenesis and preliminary identification of asparagus Jialu 1

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250262

Abstract

Abstract:

In order to obtain new tetraploid asparagus germplasm，this study used diploid asparagus Jialu 1（2n = 20）as the experimental material，and treated the exposed white seeds of Jialu 1 with 0.2% colchicine（containing 2% DMSO）for 16，32 and 48 h，respectively，and identified the ploidy of the mutants by flow cytometry and morphological observation. The results showed that the tetraploid induction rates of the three treatments were greater than 10.00%. Among them，the induction effect of 0.2% colchicine treatment for 32 h was the best，with an induction rate of 15.67%. Compared with diploid plants，tetraploid asparagus plants exhibited morphological characteristics such as thicker stems，longer leaves，and shorter internodes. In terms of cytology，the stomata was enlarged，the stomatal density was reduced，the guard cells were enlarged，indicating that the tetraploid Jialu 1 asparagus plants had been successfully obtained，which could provide new germplasm for subsequent asparagus breeding.

Key words: asparagus, colchicine, tetraploid mutagenesis, tetraploid screening

CLC Number:

S644.6

YANG Xiangxiang, ZHANG Xujuan, YU Kexin, SHI Weiyao, SHI Jianjun. Study on tetraploid mutagenesis and preliminary identification of asparagus Jialu 1[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2026, 67(5): 1203-1208.

Figures/Tables 7

Fig. 1 Number of seedlings of Jialu 1 under different treatment time

Table 1 Survival rate and tetraploid induction rate of Jialu 1 under different treatment time

秋水仙素体积分数/%	处理时间/h	处理种子总数	存活率/%	四倍体诱导率/%
0.2	16	300	42.67	13.33
0.2	32	300	36.67	15.67
0.2	48	300	29.33	10.67
0（CK）	0	300	92.00	0

Fig.2 DNA content of Jialu 1 with different ploidy

Fig.3 Stomata of Jialu 1 with different ploidy

Table 2 Characteristics of stomata and guard cells in Jialu 1 phylloclade with different ploidy

倍性	气孔长度/μm	气孔宽度/μm	气孔密度/mm^-2	保卫细胞长度/μm	保卫细胞宽度/μm
四倍体	23.99	8.07	0.78	41.65	17.50
二倍体	12.24	4.57	1.55	23.11	10.19

Table 3 Morphology of Jialu 1 with different ploidy

倍性	茎粗/mm	叶长/cm	节间距/cm
四倍体	2.40	3.33	1.60
二倍体	1.30	2.03	2.80

Fig.4 Branches and phylloclade of Jialu 1 with different ploidy

References 15

[1]	谭淑琼，安姖，卫华，等. 特色蔬菜芦笋的特性特征、价值及发展前景［J］. 西藏农业科技，2011，33（4）：35-36.
	TAN S Q， AN J， WEI H，et al. Characteristics and development prospect of special vegetable asparagus［J］. Tibet Journal of Agricultural Sciences，2011，33（4）：35-36.
[2]	李丹，孙芳，刘晓霞，等. 特色蔬菜芦笋产业发展现状与趋势研究［J］. 安徽农业科学，2024，52（11）：225-228.
	LI D， SUN F， LIU X X，et al. Research on the development status and trends of the asparagus industry as a special vegetable［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences，2024，52（11）：225-228.
[3]	刘奇颀，瞿华香，余格辉，等. 芦笋种质资源与育种技术研究进展［J］. 中国农学通报，2021，37（1）：55-60.
	LIU Q Q， QU H X， YU G H，et al. Asparagus officinalis germplasm resources and breeding technology：research progress［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin，2021，37（1）：55-60.
[4]	郭恒琳，勾晓婉. 作物倍性育种研究进展［J］. 现代农业科技，2024（2）：20-26.
	GUO H L， GOU X W. Research progress on crop ploidy breeding［J］. Modern Agricultural Science and Technology，2024（2）：20-26.
[5]	郭鑫，赵传志，赵术珍，等. 芦笋的杂交育种与生物技术研究进展［J］. 分子植物育种，2021，19（23）：7910-7916.
	GUO X， ZHAO C Z， ZHAO S Z，et al. Research progress in cross breeding and biotechnology of Asparagus officinalis ［J］. Molecular Plant Breeding，2021，19（23）：7910-7916.
[6]	成敏，石萤，王金乙，等. 秋水仙素诱导辣椒多倍体研究［J/OL］. 分子植物育种，2023：1-8.（2023-10-25）［2025-04-02］..
	CHENG M， SHI Y， WANG J Y，et al. The study of polyploid induction of Capsicum annuum L. by colchicine［J/OL］. Molecular Plant Breeding，2023：1-8.（2023-10-25）［2025-04-02］..
[7]	陈春桦，高建明，刘巧莲，等. 芦笋四倍体诱导、倍性鉴定及生物学特性的研究［J］. 北方园艺，2014（11）：88-92.
	CHEN C H， GAO J M， LIU Q L，et al. Study on tetraploid induction，identification and biological characteristics of asparagus［J］. Northern Horticulture，2014（11）：88-92.
[8]	包艳存，李保华，牟萌，等. 诱变剂对芦笋单倍体染色体加倍的比较［J］. 安徽农业科学，2019，47（5）：58-61.
	BAO Y C， LI B H， MU M，et al. Comparative of mutagenic agent on chromosome doubling of asparagus haploid［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences，2019，47（5）：58-61.
[9]	杨鼎，李崇娟，吕凤仙，等. 流式细胞仪对甘蓝花粉倍性的测定［J］. 湖北农业科学，2024，63（4）：78-81.
	YANG D， LI C J， LYU F X，et al. Determination of pollen ploidy of cabbage by flow cytometry［J］. Hubei Agricultural Sciences，2024，63（4）：78-81.
[10]	陈敏敏，周音，孙亿敬，等. 秋水仙素诱导百合多倍体及流式细胞仪倍性鉴定研究［J］. 上海农业学报，2018，34（2）：81-87.
	CHEN M M， ZHOU Y， SUN Y J，et al. Polyploidy induction of Lilium spp. by colchicine and ploidy identification by flow cytometry［J］. Acta Agriculturae Shanghai，2018，34（2）：81-87.
[11]	鲁文英. 浅谈植物多倍体鉴定方法［J］. 科技视界，2016，6（16）：188.
	LU W Y. Discussion on identification methods of plant polyploid［J］. Science & Technology Vision，2016，6（16）：188.
[12]	鹿志伟，侯晓婉，高建明，等. 秋水仙素处理对芦笋“达宝利”四倍体诱导效果的影响［J］. 北方园艺，2017（2）：23-30.
	LU Z W， HOU X W， GAO J M，et al. Effect of colchicine treatment on asparagus ‘Dabaoli’ for tetraploid induction［J］. Northern Horticulture，2017（2）：23-30.
[13]	王朝雯. EMS和秋水仙素对寒兰根状茎化学诱变的研究［D］. 南昌：南昌大学，2012.
	WANG C W. Research on the mutation effects of the rhizomes of Cymbidium kanran Makino in vitro after EMS and colchicine treatment［D］. Nanchang：Nanchang University，2012.
[14]	杨玉双，覃碧，张继川，等. 氨磺灵和秋水仙素诱导橡胶草四倍体效果的比较研究［J］. 中国农学通报，2021，37（20）：35-41.
	YANG Y S， QIN B， ZHANG J C，et al. Comparative study on tetraploid induction of Taraxacum kok-saghyz Rodin with oryzalin and colchicine［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin，2021，37（20）：35-41.
[15]	张坤明，逯晓萍，薛春雷，等. 不同加倍方法对玉米单倍体加倍效率影响［J］. 北方农业学报，2018，46（3）：18-21.
	ZHANG K M， LU X P， XUE C L，et al. Study on doubled efficiency of maize haploid with different doubling methods［J］. Journal of Northern Agriculture，2018，46（3）：18-21.