育种进展范文

育种进展范文（精选11篇）

育种进展 第1篇

具有观赏和药用价值的兰科植物目前在国际、国内市场上占有重要地位。保护和利用我国的野生兰科植物,并拥有和选育新的种源,才能在世界各国兰花业竞争日益激烈的今天占有一席之地。

1 杂交育种

长期以来, 兰花的育种以自然选种为主, 自种子无菌萌发成功后, 开展了兰花品种间、种间及属间的杂交育种。选育新品种在附生兰的品种改良上已获得了巨大成功。据“国际散氏兰花种杂种登记目录” ( Sarderps list of orchid hybrids) 记载, 目前兰科人工杂交属已达473 个[4],在4万种以上, 而且还以每年1000种以上的速度增加。卡特兰属约有65种,由于属间容易杂交, 产生大量杂交种, 且与近缘种进行2属、3属和4属间杂交, 杂交品种接近1000种, 形成庞大的卡特兰家族。例如Buibuiara是由巴索拉兰×卡特兰×柱瓣兰×蕾丽兰×丑角兰杂交而得。深为国人推崇的红花系大花蕙兰均为杂交种,染色体倍性呈多样性,有二倍体、三倍体、四倍体, 甚至六倍体, 它们作为亲本与其他兰花杂交, 育出了多种在国际上获得奖项的植株。

近年美国、日本、新西兰等国的育种者将大花蕙兰与建兰、纹瓣兰等杂交,培育出一些早花(秋冬开花)、微香、短叶型或垂花型大花蕙兰品种, 很受消费者的喜爱[5]。麦奋用中国传统的春兰——翠盖与垂花性杂交蕙兰成功培育出具有双亲半数特征的新品种。张志胜等对兰花的杂交育种进行了研究, 发现国兰各种间杂交极易成功, 属内杂交也易成功, 属间杂交较难。作者认为, 可通过一些成熟的生物技术, 激素调控等手段解决杂交难题,杂交育种对于改良我国兰花品种前景广阔[6]。

2 组织培养技术与兰花育种

兰花种子很小,内含一些发育不完全的球形胚,无胚乳,自然状态下很难萌发。19世纪前,兰花种子萌发还不为人知,有人甚至认为兰花种子不能萌发。自种子无菌萌发技术获得成功后,兰花的杂交育种工作取得了较大进展。Bemard[7]以眉兰属(Ophrys L.)的块茎配制培养基,使卡德丽亚兰(Cattleya Ldl.)与蕾丽亚兰(Laelia Ldl.)杂交种子成功萌发,开创了非共生萌发的先例。随后其他研究者用非共生萌发,使齿瓣兰(Odontoglossum crispum Ldl.) 、蝴蝶兰(Phalaenopsis amabilis Bl.)、石斛兰(Dendrobium nobile Lindl.) 、文心兰(Oncidium) 、兜兰(Paphiopedilum Pfitz.)等种子培育成苗。兜兰的种子无菌培养在国外已获成功,并有商业产品出售,而国内培养至今有关报道极少。黄花杓兰(Cypripedium flavum Hunt et Summerh.)和紫点杓兰(Cypripedium guttatum Sw.)种子无菌萌发已由昆明植物所胡虹等培养成功。仙人指甲兰(Aerides Lour.) 、卡德丽亚兰、柱瓣兰(Epidendrum L.) 、文心兰、蝴蝶兰(Phalaenopsis Bl.)和万代兰(Vanda Joes)等10个属的19个种和15个杂交种的萌发试验证明,有些兰种未成熟的种子或接近成熟的种子比成熟的种子更容易萌发,说明种胚成熟度是影响兰花萌发的重要因素之一。

一般认为,这些种类的种子一旦成熟就可能进入休眠期,或随着种子的成熟而成活率降低。这些研究为幼胚离体培养奠定了理论基础。最短接种时间为授粉后40~85 d,但如果种子胚珠发育不全则不能萌发生长。播种前进行适当的预处理可以提高种子的萌发率。用于兰花种子萌发的培养基有Knudson C,Kyoto,Vajrabha,Hyponex (花宝) ,MS等。Nagaraju等报道, Ks培养基对黄蝉兰种子的萌芽最有效。在培养基中添加适量的天然提取物有利于兰花种子的萌发和生长。通常在培养基中添加的天然提取物有椰子汁、番茄汁、蛋白胨、酵母提取液、水解蛋白、苹果汁和香蕉汁等。

兰花原生质体融合技术为兰花育种开辟了新的途径, 且倍受日益发达的兰花产业的关注。可从根尖、茎叶、原球茎、花瓣、愈伤组织、悬浮细胞分离获得兰花原生质体, 但不同的外植体分离难度不同。目前, 已从卡特兰、石斛兰、蕙兰、蝴蝶兰等十几种兰花中分离获得原生质体。作为单子叶植物, 兰花原生质体的融合比较难。以蝴蝶兰、石斛兰、肾药万代兰为材料, 仅得到3%~5% 的融合原生质体。对试管苗幼叶的高质量原生质体进行电融合, 融合率达10%。通过改变酶液、培养方式及培养基的配方等可望获得更好的结果。

严格地说,组织培养不是一种育种方法,而仅是人们为保存、开发和利用兰花种质资源,以及选育种过程中常依赖的一种技术手段。引种驯化、杂交育种和基因工程育种都离不开组织培养。近十多年来,兰花的快繁技术发展较快,目前部分品种已达到产业化生产阶段,已建立起蝴蝶兰、大花蕙兰、墨兰等的快繁体系。植物的无性快繁技术,大大带动整个兰花的产业化生产,且对于抢救那些处于濒危的野生兰花具有重大的意义。

3 诱变育种

诱变育种是兰花育种的重要方法之一,其实质是多倍体育种,即通过物理、化学和辐射等方法诱变兰花组织,产生多倍体。诱变育种创造出的多倍体植物具有植株粗壮、花朵硕大、花色艳丽、叶质增宽增厚、适应性增强及次生代谢物积累提高等特点,异源多倍体还可克服远源杂交不亲和的弊端,可形成性状稳定的新品种。

以兰花原球茎和根状茎为材料进行多倍体诱导已有一些研究报道。林芬[8]等初步研究了秋水仙素处理对春兰原球茎的诱变效应,结果发现,处理后的再生植株中出现了植株变矮、叶片增宽、增厚的变异类型。Mazumder和Bhowmik用γ射线和EMS对紫花苞舌兰(Spa-thoglottis plicata Bl.)的原球茎进行处理,获得了8个叶绿素的突变体。

徐卫辉[9]等认为,在适当剂量的紫外光照射下,细胞无丝分裂染色体不出现复杂变化,也不发生纺锤体的聚合和解聚等过程。无丝分裂直接造成培养细胞的核物质部分减少,并使同一个体不同细胞间的倍性出现差异,从而导致非整倍体的产生。较高剂量的紫外光照射则可导致细胞核变形、皱缩,线粒体液泡化。在高浓度的激素作用下,万代兰属花色发生变异,蕙兰属花瓣变厚,蝴蝶兰属整个植株发生变异。Χ射线能诱导大多数兰花花色向红色变异。

4 基因工程技术

兰科植物对根癌农杆菌或发根农杆菌不敏感, 缺乏合适的载体, 基因工程起步较晚,进展缓慢[10]。Yang等从一种石斛兰分离出了色素合成基因, 且得以高效表达[11], 并用电子枪轰击法将克隆的蕙兰花叶病毒外壳蛋白基因导入兰花的原球茎和愈伤组织, 得到较高的转化表达, 给兰花基因工程带来了转机, 取得了不少进展。如利用粒子轰击法将含有GUS IN T和N PT II基因转入到兰花的原球茎中, 并获得正常表达, 得到转基因的兰花苗[11];有人将bar基因转入到3个兰花属(Brassia,Cattleya和Doritiaenopsis)并获得了功能表达[12]。通过与根癌农杆菌协同培养法, 将外源基因插入到兰花基因组中, 能引起幼苗变异。Yu等[13]将含有DOH I基因土壤杆菌LBA4404接种到原球茎的切片上并进行共同培养, 基因能在组培苗中表达, 形成不正常的多态茎植株。Belarmino等[14]使用悬浮细胞为靶材料成功转化了蝴蝶兰; 利用Gus报告系统已经建立了石斛兰、蝴蝶兰、大花蕙兰与文心兰的农杆菌介导遗传转化体系或基因枪直接转化体系; Kuehnle等[15]用带有植物表达的NOS N PTⅡ基因和番木瓜病毒(PRV) 膜蛋白(CP) 基因的质粒pGA482GG/ cpPRV4包被的微粒轰击石斛的原球茎得到了转基因植株。

5 结语

耐盐植物育种研究进展 第2篇

盐碱是中国农业生产和农林绿化大害,培养耐盐植物品种是发展盐碱地农业的`关键,笔者对国内外耐盐植物育种方法、耐盐突变体的鉴定方法及进展情况进行了概述,提出了扩大品种资源,缩短育种时间的耐盐植物育种方法.

作 者：杨小玲 侯正仿 季静  作者单位：杨小玲(天津农业科学院,天津,300192)

侯正仿(天津市土肥站,天津,300061)

育种进展 第3篇

关键词：江苏省；小麦育种；诱变技术；进展；展望

中图分类号： S512.103文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0060-03

收稿日期：2013-09-06

基金项目：江苏省连云港市科技计划农业攻关项目（编号：CG1128）。

作者简介：王龙（1965—），男，江苏扬州人，研究员，主要从事小麦育种与推广工作。Tel：（0518）85102140；E-mail：lygnkyxm@163.com。小麦是世界上种植面积最广、生产量最高的粮食作物之一，也是江苏省仅次于水稻的第二大粮食作物，江苏省小麦常年播种面积在220万hm2左右，总产量100亿kg以上，约占全年粮食总产的30%左右，对全省粮食生产的稳定和发展具有举足轻重的作用[1-2]。持续提高小麦产量对保证江苏省粮食安全和社会稳定有着重要意义。新品种选育是增加小麦产量、改善小麦品质及提高农业资源利用效率最直接有效的措施之一，在小麦新品种的选育过程中，各种优良种质和材料的引入及育种方法的创新对提高育种效率起着至关重要的作用。目前小麦利用的优质种质资源范围已经非常狭窄，迫切需要新种质和新材料的不断发现和创造[3]。诱发突变技术是利用各种理化因素诱发各种有用的突变基因，进而诱发遗传变异，以获得各种类型的有用突变体，并在此基础上择优直接或间接育成新品种。与杂交育种等其他方法相比，它具有突变频率较高、突变谱较宽、后代性状稳定快、育种周期短等优点，可以有效改良株高、熟期、品质、抗病性等性状[4]，因此在现有种质资源缺乏、遗传资源日益枯竭的状况下，诱变育种逐渐成为一种重要的育种方法。有资料表明，中国、俄罗斯、荷兰、美国、日本等60多个国家已经利用诱变技术在160多种植物上育成2 000多个品种[5-6]。本文简要综述了江苏省小麦育种工作的研究现状及诱变育种技术的研究进展，并对加强江苏省小麦诱变育种的研究提出了几点建议。

1江苏省小麦育种研究进展

1.1江苏省小麦育种成就

小麦是江苏省仅次于水稻的第二大粮食作物，江苏省是全国小麦主产区之一。江苏省自建国之后经历了6次大的品种更新，所育成的小麦品种在提高产量、改善品质、提高综合抗性水平等几个方面都取得了突破性的进展。

1.1.1产量水平提高有资料表明，新育成品种的产量较老品种都有不同程度的提高[2，7]。“九五”期间表现突出的有淮南麦区的宁麦9号、扬麦9号、扬麦10号，其在两年省区域试验中比对照品种扬麦158分别增产10.7%、3.7%、18%；淮北麦区品种徐州25号、淮麦16号在两年省区域试验中比对照品种冀5418分别增产10.9%、9.2%；2009年审定的淮南品种，平均产量比2004年提高了2 137.9 kg/hm2，增幅为4198%，平均年增幅高达8.4%；淮北品种平均产量年递增为25%。此外，从产量构成因素来看，淮南品种产量各构成因素增幅均较大，即淮南品种产量水平的大幅度增长是产量构成三因素协同提高的结果；而淮北品种的产量提高主要是依赖每穗粒数的增加。

1.1.2品质明显改善，专用型品质突出由江苏省农业科学院育成的宁麦9号经测定，其品质指标符合国家规定的优质弱筋小麦标准，并且达到了优质饼干小麦的各项指标，是当时国内优良的饼干、糕点专用型小麦品种[2]；在2003年我国开始实施《优势农产品区域布局规划》后，江苏省根据地域特征对淮北与淮南麦区进行了划分，要求淮北麦区以强筋小麦为主、淮南麦区以弱筋小麦为主，并实施了小麦良种补贴，这对江苏省小麦优质育种起到了很好的引导和促进作用。2004—2009年审定的36个品种平均粗蛋白含量为13.9%，湿面筋含量为28.5%，稳定时间为5.4 min，平均各项指标均达中筋标准。淮北品种的各项指标高于淮南品种[7]。

1.1.3综合抗性水平有所提高育成品种的株高有所矮化，抗倒性增强，收获指数提高；选育和推广抗病品种受到育种工作者的广泛重视，审定品种的综合抗性水平有所提高，审定品种中兼抗赤霉病、白粉病和纹枯病中2种和3种主要病害的品种比例有所提高。

1.2江苏省小麦育种中存在的问题

1.2.1育种方法有待改进长期以来，江苏省小麦育种工作偏重于育成品种数量，基础研究相对薄弱，采用的育种手段单一，品种的选育往往是凭借经验和运气，较少注重育种方法的改善，因而导致育种周期长、效率低。

1.2.2亲本选用单一，遗传基础狭窄江苏省小麦育种工作存在亲本类型单一，抗源、矮源、优质源、早源及特异丰产源等育种材料贫乏的问题，尤其是突破型亲本资源严重缺乏，造成育成品种遗传基础日趋狭窄。意大利品种st1475/506是淮南麦区育成的扬麦、宁麦和苏麦系列品种唯一亲本来源；淮北麦区育成的品种则多数来源于河南省的郑州891[2，8]。1983—2009年期间，通过江苏省农作物品种审定委员会审定的43个淮北小麦品种中，有23个是用鲁麦13、鲁麦14或其衍生品种作亲本育成的，大多数的品种追溯其系谱，抗源主要来自洛夫林10号和无芒1号，矮秆多粒来自矮牵牛，大穗多粒来自阿勃等[9]。由于遗传基础狭窄，导致育成品種对逆境表现脆弱，这已成为限制江苏省品种改良取得突破性进展的重要因素。

1.2.3推广适应性不强，综合抗性依然有待提高江苏省现有品种的抗病性不容乐观，综合抗病能力不强，兼抗粉病、赤霉病及纹枯病的品种太少，育种单位在重视提高针对某一种病提高抗性的同时，未能有效兼顾对其他病害抗性的提高。所育成品种的适应性不广，年度间产量起伏大，对水肥条件敏感，导致稳产性较差。

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2诱变育种研究进展

2.1诱变育种技术的发展

诱变育种是通过人工利用理化因素诱发遗传变异，再通过选择在较短时间内获得有利用价值的突变体，根据育种目标的要求，培育新品种的育种方法[10]，其具有提高突变率，扩大突变谱；性状稳定快，育种年限短的优点，是改进作物遗传、创新种质资源、选育优良新品种的核心和关键，是传统杂交育种技术难以取代的育种手段。最早是在20世纪20年代，Muller和Stadler分別在果蝇及玉米和大麦上证明x射线可以诱发突变。随后逐渐又有遗传育种学家利用x射线育成了大麦、烟草及棉花等突变品种，并在生产上得到了推广。此后，植物辐射诱变育种的研究便相继开展起来。到了20世纪40年代后期，又逐渐有研究者利用芥子气及硫酸二乙酯等处理大麦获得了突变体并育成新品种，此后化学诱变的研究和应用也逐步发展起来[11]。

物理诱变和化学诱变是目前最主要的人工诱变技术，物理诱变通常是人为的利用物理诱变因素（x射线、γ射线、β射线、快中子、激光、电子束、离子注入等具有辐射能的射线）处理生物体，引起生物体中DNA链断裂，若射线击中染色体导致断裂，在修复过程中可能造成交换、倒置及异位等现象而引起突变；化学诱变是利用化学诱变剂（如烷化剂、叠氮化物、碱基类似物等）改变DNA中的碱基构成进而引起突变。60Coγ射线辐射处理与EMS化学诱变技术在作物育种中应用广泛。前人研究发现，60Coγ射线能诱发根尖细胞的染色体畸变和核畸变，出现染色体桥及染色体断片等多种畸变类型，诱发大量的数量性状变异，且因剂量的不同变异率也有差异，并已通过60Coγ射线辐射处理获得了很多优良同质突变体[12-14]。EMS属于烷化剂的一种，其烷化作用主要发生在DNA的鸟嘌呤N27位置上，进而导致烷化的鸟嘌呤与胸腺嘧啶配对，发生转换型的突变，或是造成置换现象。已有研究者通过用EMS处理成熟花粉等在后代群体中筛选出有利用价值的株型突变体，并有效应用于育种研究工作[15-16]。

随着诱变育种研究的进行，国内外许多研究者在原来的基础上，在诱变材料选择、新诱变因素的开发以及突变体筛选技术的改进等方面做了大量工作，使得诱变育种技术不断发展，出现了离子束注入诱变育种、航天诱变育种、生物诱变育种等新的诱变育种技术，开发出了许多小麦突变体筛选新技术，在有效创造特异突变基因资源和培育小麦新品种方面已经显示出重要的作用。

2.2诱变技术在小麦育种中的应用

自诱变技术应用到小麦育种工作中以来，全世界已诱变育成多个小麦新品种，且有的品种在生产上获得了大面积的推广种植，如新西北利亚67在苏联的推广面积达300万hm2，成为一个适合西北利亚地区种植的突破性的春小麦品种；Taava在芬兰的种植占其硬粒春小麦面积的65%；意大利硬粒小麦的种植面积中有1/3为品种Creso，种植面积达 45万hm2。此外，辐射育成的有利用价值的种质资源超过1万份[17]。

我国小麦诱变育种始于20世纪50年代末期，自1966年育成首批生产用品种鄂麦6号、太辐1号后，几乎每年都有新品种问世。山农辐63、鲁滕1号、新曙光1号、宁麦3号、豫原1号、鄂麦9号、金丰1号、郑六辐、原丰4号、小偃6号、烟农685、龙辐麦16号、扬辐麦2号、4号等诱变品种在生产上得到大面积推广应用，产生了显著的社会效益与经济效益；通过离子束注入小麦诱变育种已先后培育出了高产、优质、高抗、综合性状优良的皖麦32号、皖麦42号及皖麦43号等小麦新品种[18]；利用航天诱变技术育成的太空5号和太空6号小麦新品种已进入生产应用，此外，利用航天诱变技术还获得了集极早熟、抗病和强筋等优良性状于一体的小麦新种质SP8581和SP801[19]；这些品种的育成均为小麦高产稳产做出了重要贡献，同时也使我国跨入了世界诱变育种的先进行列[20]。

2.3诱变育种存在的问题

虽然诱变育种作为育种工作中创造变异的重要手段之一，具有提高突变率、扩大突变谱、性状稳定快、育种年限短等优点，但目前对诱变育种的研究尚存在诸多问题[21-22]，如：基础研究较为薄弱；诱发有益突变的频率低；诱发突变的方向、性质尚难控制；后代突变体的鉴定工作量大；很多化学诱变剂毒性较大，有残留效应；应用范围相对狭窄，在过去很长一段时间内，粮食作物是诱变育种的重点，其研究的重点仅为产量的提高，忽视了高产、优质和多抗的的协同研究。

3诱变技术在江苏省作物育种中的应用

近年来，江苏省在农作物诱变育种研究工作方面取得了较大成就。各科研单位利用辐射诱变育成了水稻、小麦、大麦新品种40余个[23]。其中江苏省农业科学院利用辐射诱变育成的小麦品种宁麦3号、水稻品种南粳23、东亭3号和紫金糯累计种质面积均超过6.7万hm2，粤优938种植面积超过66.7万hm2。江苏里下河地区农业科学研究所通过辐射诱变或杂交与辐射诱变相结合的方法，育成的小麦新品种扬麦158年累计种植面积1 000万hm2以上，获国家科技进步一等奖；育成的水稻品种扬稻6号累计种植面积达 333.6万hm2[23]。通过诱变技术所育成的这些品种在丰产性、抗逆境胁迫及谷物品质等方面有了很大的提高和改善。然而，江苏省诱变育种技术的应用主要集中于江苏省农业科学院及江苏里下河地区农业科学研究所等少数几个育种单位，其他育种单位应用较少或是取得的成果相对不显著。由此看来，加强诱变技术的研究及诱变育种技术的应用是提高育种效率，有效取得育种成果的重要途径。表1江苏省利用辐射诱变技术育成的水稻和小麦品种

育成单位品种名称水稻小麦江苏省农业科学院

南粳23号、南粳24号、东亭3号、R-462、粤优938、02428

宁麦1号、宁麦2号、宁麦3号、86309、86056、34080、34157、34158江苏里下河地区农业科学研究所

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7404、1870、扬辐粳4928、扬辐粳4901、7738、、扬辐糯1号、扬辐籼2号、扬辐籼3号、扬辐糯4号、扬辐籼5号、扬辐籼9850、扬稻4号、扬稻6号扬麦158、扬麦9号、扬辐麦1号、扬辐麦2号

江苏丘陵地区镇江农业科学研究所辐射3号、辐射5号、后辐9号群众42江苏徐淮地区徐州农业科学研究所徐稻1号、早南粳11宿迁市农业科学研究所74007赣榆县农业局双城糯

4研究展望

近年來，江苏省小麦育种在提高产量、改善品质、提高综合抗性水平等方面都取得了突破性的进展，但也存在诸多问题。诱变技术能有效地创造自然界未有的新基因，有效改良如早熟性、株高、抗病性、籽粒品质性状等[24]，因而在育种实践中发挥了不可替代的作用，越来越多的育种家已经注意到，在当前遗传资源日益枯竭的状况下，利用人工诱变方法迫使作物产生变异是获得农作物新资源、选育新品种的重要途径，也是解决育种工作上很多特殊问题的有效手段。以下是对加强江苏小麦诱变育种工作的几点建议。

4.1结合江苏生产实际，明确育种目标，选择适宜的材料进行诱变

江苏省一般以淮河、苏北灌溉总渠一线为界，分为淮北和淮南。在研究目标的设定上，要根据江苏省小麦生产实际，以生产为导向，又要重视提高科研成果的产业化水平及科技创新能力和在农业生产中的贡献率。要根据淮南麦区及淮北麦区不同的生产实际及各自的主攻目标选择当地表现适应性强、综合性状良好的品种为诱变亲本，确定相应的诱变技术，从分枝小麦、矮秆、早熟、抗性、品质等方面构建小麦突变体库，创新种质资源和育种中间材料，建立江苏小麦高效育种技术新体系，选育出拥有自主知识产权的适宜江苏省种植的小麦新品种。

4.2加强理论研究，完善和丰富小麦的诱变育种技术

诱变育种技术存在诱发突变频率较低、随机性较大及突变方向尚难控制的问题，应将诱变育种技术与现代生物技术及传统杂交育种技术等其他有效的育种技术有机地结合，此外，细胞工程的主要技术如单倍体加倍、体细胞无性系变异、变异体立体筛选以及原生质体培养与细胞融合等，均为诱变育种的发展提供了新的有利条件，在研究诱变育种的过程中要善于利用这些技术。此外，不同的诱变因素各有其诱变特点，为了提高突变效率，拓宽突变谱，可以加强各种诱变因素的综合利用，充分发挥各诱变因素的特异性，增强诱变效果。

4.3充分挖掘和利用地方品种

由于育种单位多倾向于选择育成品种（系）及其育种中间材料作为亲本，较少涉及到地方品种、野生种或其近缘种质，而良种在生产上的大面积推广种植，导致许多地方品种遭淘汰，许多优良的遗传基因流失，在生产上种植的许多骨干品种的遗传基础日趋狭窄。所以，在加强种质资源的研究、利用诱变技术拓宽遗传基础的过程中，要充分挖掘和利用地方品种，甚至近缘种质中的一些耐抗逆性基因，这将有利于推动江苏省小麦育种研究实现新突破。

4.4加强育种单位之间的交流与合作，提高种质资源利用率

在市场经济的竞争机制下，育种家及各育种单位对遗传材料高度保密而不能共享，优异的种质资源不能得到充分利用。江苏省诱变育种技术的应用主要集中于少数几个育种单位，其他育种单位应用较少或是取得的成果相对不显著。加强育种单位间的交流与合作，可以让优异的种质资源得到更多的遗传学分析及评价，进而提高种质资源的利用率。

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萱草育种研究进展 第4篇

1 萱草育种研究概况

1.1 国外萱草育种历史

国外对萱草属的育种研究开始得很早,欧美群众性培育萱草新品种的工作在19世纪末就已兴起。1893年,英国人George-yeld登记注册了第一个萱草栽培品种Aprioot[1],至今,园艺品种已多达6万种以上。杂交尝试起源与19世纪末期,但早期的杂交工作进展得很缓慢。直到1920年以后,A.B.Stort以分类学为依据创造出大量的红色、晚花品种,使萱草育种有了突破性的进展。1940~1950年,通过众多育种者的努力,萱草开始出现了新的颜色和花型,紫色花和常绿的萱草都在这个时候出现。

1950年以后,越来越多的人开始杂交萱草,一些专业的育种者也进入到这个领域中来,萱草育种进入了快速发展时期。萱草品种大幅度地增加,新的花色和花型不断出现,出现了褶皱型和重瓣型的萱草。据Munson统计,1950~1975年有15 000多个新的品种注册[2]。

20世纪50年代,Orville Fay成功创造了一系列四倍体萱草品种。之后,越来越多的育种者开始转向四倍体萱草育种。但是起初四倍体萱草还比不上二倍体萱草,直到20世纪60年代末,才逐渐展示出它的优势[3]。随着四倍体萱草的加入,现代萱草品种得到了极大地丰富。萱草育种进入了繁盛期。现在,美国萱草协会每年都有近万个萱草新品种登记注册。萱草已经成为了品种最丰富的宿根花卉之一。

1.2 国内萱草育种概况

国内对萱草属植物的育种工作开始得较晚。最早的育种工作开始于20世纪70年代,最初研究的重点集中在食用黄花菜上,到20世纪80年代,国内已经选育了一大批优良的食用黄花菜品种。1989年何立珍等育成了黄花菜同源四倍体HAC一大花长嘴子花新品种,该品种是第一个食用黄花菜同源四倍体品种[4]。

1978年,中国科学院北京植物园通过对杂种萱草种子的引种与品种培育,选育了一批多倍体萱草新品种[5],使国内观赏萱草的育种有了初步发展。但之后国内萱草育种一直进展缓慢。2000年以后,越来越多的人开始重视萱草育种,并有许多优良新品种出现。目前,国内萱草育种工作主要集中在萱草杂交亲和性研究,生殖隔离的克服,以及萱草野生资源的利用方面。杂交亲和性的研究发现,野生三倍体萱草(H.fulva)居群之间正反交均不结实[6],而萱草不同品种间的杂交亲和性差异较大,而且出现部分品种人工自交可结实,自然授粉不结实的情况[7],有研究表明大多数的二倍体萱草品种自交亲和,萱草二倍体品种间杂交结实率明显高于其它倍性间的组合[8]。对于不同开花习性的萱草之间杂交的试验发现,大花萱草品种与黄花菜(H.citrina)生殖隔离严重[9]。

2 萱草育种目标

由于萱草本身适应性强、栽培管理简单,萱草育种目标主要集中在观赏性状的改良方面。

2.1 花色育种

野生萱草的花色比较单一,限制在黄色、橙色、黄褐色范围之内。植物学家Stout证明能够从基因库中索取改变萱草红色素形成强度及花色分配模式的遗传因子,从而扩大萱草杂交和选育的范围[10]。通过不断的杂交选育,现代萱草的花色已经得到了极大的丰富,但蓝色、绿色、棕色和纯黑色的萱草还没有出现。近年来蓝色萱草的育种成为了一个新的热点。Elizabeth Salter育出了花眼接近纯蓝色的二倍体萱草品种,但这样的蓝色在四倍体萱草中几乎不存在,只要一对其进行加倍,蓝色就会改变。另外,金边的四倍体萱草的育成也是萱草育种的突破之一。

2.2 花型育种

萱草经过一百多年的人工选育,从原来单一的花型发展到星型、三角型、圆型、蜘蛛型等多种花型,并出现了重瓣、皱边等花瓣的变化。目前萱草花型育种的热点主要在蜘蛛型和重瓣萱草的选育上。近年来已经出现了一批四倍体的重瓣品种,而四倍体的蜘蛛型萱草则十分罕见。

2.3 花香育种

大部分的萱草品种都没有香味或只有很淡的芳香。而在萱草的野生种当中存在着开黄色花香味浓郁的类群,如黄花菜、北黄花菜等。而这2个种正是萱草属育种的重要原始材料[11]。但是经过上百年的杂交选育,芳香的性状在现代萱草品种中已经逐渐丢失。现在,一部分育种者已经开始尝试培育具有浓香的萱草。

2.4 花期育种

萱草单朵花只开1 d。一些夜间开花的萱草,第2天上午便凋谢,在白天基本看不到其开放,失去了观赏价值。因此延长萱草单朵花开放时间也成了萱草育种的目标之一。现代萱草品种中还没有开花超过1 d时间的。通过对白天开花和夜间开花萱草杂交的研究表明,开放时间和凋谢时间受不同的基因控制,并且开花时间是单基因控制的性状,而不是数量性状[12],因此不同开花时间类型萱草间杂交有可能延长单朵花开放时间,但是开放时间仍然不会超过24 h。

而萱草群体花期的延长也是育种目标之一。萱草的盛花期集中在盛夏,早花和晚花的品种较少且观赏性不高,利用早花和晚花种类和观赏性强的品种杂交有希望培育出更多优良的早花和晚花品种。另外,连续性开花的萱草也是育种的热点。

3 萱草育种方法

3.1 杂交育种

杂交育种是萱草育种的重要手段。100多年来,通过杂交育种已经培育了几万个萱草品种。最初主要是群众性的常规杂交,后来开始有人尝试多种花粉混合作为父本杂交,获得了大量具有较高观赏价值的品种。1973年,Toru Arisumi开始尝试二倍体萱草和四倍体萱草之间的杂交,结果只有18.6%的胚囊存活35 d以上,获得的三倍体杂种苗绝大多数来自特定的一个杂交组合,说明三倍体合子的存活受遗传因素的影响[11]。而Ted L.Petit的研究表明,二倍体和四倍体杂交不会成功,不管你多么努力地使其结出果实,它也会在几天后败育。

由于不同开花时间以及不同倍性萱草间的杂交亲和性低,如何克服杂交不亲和也是萱草杂交育种的重要问题。Austin指出二倍体可以通过秋水仙素加倍成四倍体来和四倍体杂交[13]。二倍体和四倍体萱草杂交后,还可以通过胚拯救获得三倍体植株,Zhiwu Li对通过杂交获得的三倍体种子进行了胚拯救的研究,获得了3.17%的胚拯救率[14]。胚拯救同样被用于夜间开花和白天开花萱草杂交障碍的克服中,并有试验证明授粉后5~6 d是取胚珠的最佳时间[9]。此外,对柱头的不同处理也会影响杂交的亲和性,适宜浓度氯化钠、硼酸及蔗糖涂抹柱头可以提高坐果率和结实率,而切割柱头的方法在萱草育种中并不适用[15]。花粉贮藏是克服早、晚花萱草花期不遇的主要方法。萱草品种金娃娃的花粉活力和贮藏试验发现在-60℃干燥超低温条件下贮藏效果最好,活力可保持30 d以上[16]。

3.2 倍性育种

早在20世纪50年代,国外就开始用秋水仙素在萱草生长的不同阶段不同部位尝试诱导产生四倍体萱草。1964年,Toru Arisumi用秋水仙素处理成年萱草植株的茎尖成功诱导了萱草四倍体[17];之后,Arisumi又研究了秋水仙素诱导产生的四倍体在多年以后的稳定性,结果表明,嵌合体的稳定性取决于嵌合体的类型以及第二年生长点生长的起源中心,区分嵌合体和周缘嵌合体都不稳定且在第一代就容易被取代,而诱导出来的完全四倍体在第二代恢复生长,且能保持稳定多年[18]。随着组织培养技术的成熟,人们开始运用组培的方法诱导多倍体。1979年,C.H.Chen用秋水仙素处理H.flava的愈伤组织形成了四倍体及八倍体,其中在最佳处理条件下有50%的植株成功转化了四倍体,大大提高了转化效率[19]。而20世纪90年代,国内用秋水仙素处理愈伤组织的方法成功育成了四倍体黄花菜品种[4]。

3.3 分子育种

萱草的分子育种尚处于起步阶段,相关的报道不多。1999年,Tadas Panavas等定位了萱草花瓣中的衰老基因[20]。2003年,A.N.Aziz通过基因枪法对萱草品种金娃娃进行了遗传转化,证明了基因枪法在萱草转基因育种中的可行性[21]。Takashi Miyake对萱草和黄花菜的微卫星坐标多态性的隔离进行了观察,为进一步的分子标记育种奠定了基础[22]。

4 萱草育种研究存在的问题及展望

经过上百年的研究发展,萱草已经从花色花型单一的普通花卉变成拥有几万个优良品种的大宗地被植物,萱草育种已经取得了巨大的成果。但是长期的育种过程中,也存在许多不容忽视的问题。

4.1 缺乏对萱草种质资源的收集和保护

萱草野生种并不多,中国植物志记载有14种,但是其中一些种的分布区域十分狭窄,有些种缺乏引种和栽培。尤其是矮萱草等濒危的野生种,更应加强收集和保护,应在原地建立保护区保护的同时,尽快进行迁地保护,确保种群数量,避免珍稀资源的流失。

4.2 品种间遗传差异减小

萱草由于长期进行品种间杂交和秋水仙素加倍,长期没有新的基因融入,品种间的遗传差异已经越来越小,近年来出现的新品种相似度越来越高,缺乏新的突破。应重视那些在育种中还未利用的萱草资源,如西南萱草、折叶萱草、北萱草等。利用新的野生资源可以给萱草品种加入新的基因,丰富遗传多样性,以便发现新的优势杂种。还可以运用转基因、诱变等技术增加新的表型和变异。

4.3 育种技术比较单一

萱草育种技术还是以常规杂交育种为主,与倍性育种相结合,国际上虽然已经开始尝试分子育种,但还处在起步阶段,没有通过新技术得到优良的新品种。如果将现代育种技术如转基因育种、分子标记育种、原生质体融合等与传统的育种方法相结合,将加速育种进程,更快地培育观赏价值高、抗性强的萱草品种。

我国是世界萱草野生资源分布中心,并有悠久的萱草栽培历史,利用丰富的种质资源,采用常规育种和现代分子育种的手段相结合,有望打破萱草育种的瓶颈,创造出很多具有优良品质的萱草新品种。

摘要：通过分析国内外萱草育种的研究概况,综述了花色、花型、花香、花期育种目标及杂交、倍性、分子育种方法,指出萱草育种研究中存在缺乏对萱草种质资源的收集和保护、品种间遗传差异减小、育种技术比较单一等问题,并对其发展进行了展望。

育种进展 第5篇

关键词：江苏粳稻；生态型；食味品质；品种选育

中图分类号： S511.2+20.33 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0069-04

收稿日期：2013-08-29

基金项目：江苏省农业科技成果转化专项（编号：BA2010140）；江苏省镇江市科技支撑计划（编号：NY2012026）。

作者简介：龚红兵（1973—），男，福建浦城人，博士，副研究员，主要从事水稻新品种选育研究。E-mail：hongbinggong973@sina.com。

通信作者：潘学彪，教授，博士生导师。E- mail：shuidao@yzu.edu. cn。水稻是我国第一大粮食作物，是我国民众赖以生存的主食之一。新中国成立以来，面对粮食需求的巨大压力，我国的水稻研究与生产一直将高产放在首位，稻米品质的改良研究相对滞后。20世纪末，受中国水稻等粮食作物连年丰收、国内外市场竞争日趋激烈和人们生活水平提高等因素的影响，人们对稻米品质的要求也越来越高，尤喜外观好、食味佳的优质稻米[1]。江苏是我国粳稻米主产区，粳米是城乡人民的主食，粳稻的生产与研究对江苏经济的发展有相当大的影响[2]。近年来，江苏省水稻育种的目标从高产、优质、多抗转向优质、高产、多抗，优质成为江苏省水稻育种的首要目标[3-4]，稻米品质指标能否达到国标三级优质稻谷标准成为品种审定的一个重要条件。随着优质育种的开展，一批外观品质得到改良的水稻品种迅速在生产上推广应用，2001—2012年，江苏省共审定常规粳稻品种84个（不含糯稻），其中，国标三级以上的优质水稻品种67个，约占80%。近年来，江苏水稻育种工作者在重视外观品质改良的同时，也十分注重食味品质的改良，并取得了一定进展，育成了一批正常直链淀粉含量的优质食味粳米品种（如镇稻18号、嘉33、盐粳9号等）和低直链淀粉含量的优质食味软米品种（如南粳46、南粳5055等）。

稻米食味品质由米饭的柔软性、滋味、黏散性、色泽、光泽、香味及冷饭质地等因素决定，主要是米饭入口在咬嚼时的综合感觉，是一个综合指标。影响食味品质的因素包括：淀粉、蛋白质、游离氨基酸、脂质、游离脂肪酸、全糖、矿物质及有关酶，通过影响与稻米食味品质相关的1个或几个因素，从而对食味发生综合作用[5-6]。本研究以2001—2013年江苏省审定的83份常规粳稻品种及4份对照品种为对象，研究江苏省常规粳稻品种直链淀粉、蛋白质含量及食味值的变化趋势，探讨加快江苏优质食味粳稻新品种选育进展可能的途径。

1材料与方法

1.1试验材料

常规粳稻品种87个，包括2001—2012年江苏省审定的常规粳稻品种82个、2013年通过审定的早熟晚粳稻品种镇稻18号和对照品种4个。其中，中熟中粳类型品种23个，对照为1997年通过审定的镇稻88；迟熟中粳类型品种29个，对照为1992年通过审定的武育粳3号和2000年通过审定的淮稻5号；早熟晚粳类型品种23个和中熟晚粳类型品种12个，对照均为1998年通过审定的武运粳7号（表1）。

1.2试验设计

2012年正季，在江苏丘陵地区镇江农业科学研究所句容市后白试验基地按生态类型适期播种，中熟晚粳和早熟晚粳、迟熟中粳、中熟中粳播种期分别为5月15日、5月20日、5月30日，均为湿润育秧。每份材料种植100株，4行区，行株距17 cm×17 cm，田间管理按常规方法进行。成熟收获后风干保存30 d以上，使含水量保持在14%左右。

1.3测试方法

利用日本佐竹公司生产的食味仪（RCTA-11A）测定食味品质。称取每个品种稻谷500 g，出糙后用JY7132型精米机碾成精米，称量250 g放进样品槽中测定，1 min后读出食味值和直链淀粉、蛋白质、水分含量，每个样品重复测定3次，取平均值。

1.4数据处理

采用Excel 2003和SPSS 17.0软件进行数据处理和统计分析。

2结果与分析

2.1不同年份审定粳稻品种食味品质及相关性状的变化

3小结与讨论

从总体来看，83个粳稻品种的平均直链淀粉含量为202%，平均蛋白质含量为9.1%，平均食味值為63.1，食味品质平均水平与武运粳7号相当，明显好于淮稻5号，但不如武育粳3号。就各生态型而言，中熟中粳、早熟晚粳的食味品质平均水平与相应对照持平，迟熟中粳的食味品质平均水平与武育粳3号差异不明显，但显著好于淮稻5号，中熟晚粳的食味品质平均水平显著好于对照。显然，中熟晚粳食味品质育种进展要明显快于迟熟中粳、中熟中粳和早熟晚粳。

淀粉、蛋白质是稻米中的主要成分，其含量居前2位。一般认为直链淀粉含量与米饭的硬度呈正相关关系，直链淀粉含量高的稻米浸泡时吸水率较低，蒸煮后米饭口感较硬[6-7]。周少川等研究发现，直链淀粉含量与食味品质呈极显著负相关，相关系数达-0.86；直链淀粉含量与米饭黏度的相关系数为0.92，与米饭硬度的相关系数为0.77[8]。本研究统计显示，直链淀粉含量、蛋白质含量与稻米食味值的相关系数达到-0.965和-0.938，与前人研究结果基本相近。直链淀粉、蛋白质含量较高的大米与相似品种的大米相比，其食味品质通常较差，但直链淀粉和蛋白质含量也不是越低越好，一般优质米的直链淀粉含量应在18%～20%之间，糙米蛋白质含量应该控制在6.5%～7.0%之间[9]。本研究结果还表明，随着生育期的延长，直链淀粉含量、蛋白质含量呈降低趋势，而食味值则呈上升趋势。霍中洋等研究表明，各生育类型间食味值随生育期的延迟呈上升趋势，因此，在保证水稻安全灌浆、正常成熟的基础上，适当选用一些生育期较长的粳稻品种有利于蒸煮食味品质的改善[10]。

nlc202309051114

优质、高产、多抗是水稻新品种选育的永恒主题，育种工作者总是不断地发掘、利用优异种质资源，综合运用杂交、回交、复合杂交等手段，科学组配亲本，将控制产量、品质、抗性等数量性状的有利基因有机聚合，实现优质、高产、多抗的协同提高，选育出集优质、高产、多抗于一体的粳稻新品种，实现水稻新品种选育的一次又一次突破。水稻品种是由诸多农艺性状构成的一个平衡体系，水稻新品种选育的突破首先要通过杂交配组打破旧的平衡体系，然后通过株型改良、优化产量构成因子等，在产量、品质、抗性三者间建立新的平衡。以镇稻88为代表的中熟中粳类型品种，产量、品质、抗性三者间平衡关系尚未被打破，处于育种突破酝酿阶段，因而各方面进展较缓。水稻新品种选育的研究进展具体到某一性状往往表现为峰、谷明显的折线，如2001—2013年江苏粳稻食味品质育种研究进展趋势表现为以2003、2007、2012年为谷，2005、2009、2013年为峰的折线。

江苏粳稻食味品质的改善主要通过降低直链淀粉或蛋白质含量来实现。直链淀粉含量主要由第6染色体短臂的Wx位点控制，该位点的Wx-mp、Wx-y、Wx1-1突变，可以使直链淀粉含量降低到10%左右，类似的还有du1和du2等低直链淀粉基因[11]。利用上述基因的单独和累加效应，江苏省农业科学院已经成功选育了低直链淀粉含量的优良食味水稻新品种南粳46、南粳5055等。

食味品质可以说是水稻最复杂的数量性状，不但涉及基因型与环境互作，还受人类嗜好、生活水平等社会因素影响。日本在粳稻食味品质研究领域处于国际领先水平，江苏粳稻食味品质育种须借鉴日本有关研究成果，结合江苏省实际深入开展有关育种、栽培技术和相关应用基础研究。在育种技术研究上，一是选育蛋白质特别是醇溶蛋白含量较低的品种；二是选育直链淀粉含量较低、支链淀粉中短链比率较大的品种；三是应对气候变化，选育淀粉分子结构对非生物胁迫特别是高温、低温不敏感的品种。在栽培技术研究上，针对食味品质与外观品质和氮素水平的复杂关系，结合江苏气候、土壤、品种等特点，重点研究在保持或增加产量的基础上提高外观品质，同时不增加蛋白质含量影响食味品质的栽培特别是施肥技术。随着分子生物学研究的深入和分子标记技术的进步，对食味品质这种复杂数量性状的基因定位和功能分析正取得新的进展[12-17]，为食味品质鉴定和分子标记辅助选择展示了美好前景。

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茶树抗性育种研究进展 第6篇

1 茶树抗寒性育种研究

茶树的抗寒性是在茶树长期适应低温胁迫的过程中通过自然选择而逐步发展和形成的一种形态和生理特征,常绿阔叶树种在抗寒机理上与草本植物和落叶木本植物有所不同 : 与草本植物相比,其冷驯化能力大得多,冷驯化机制更为复杂;与落叶木本植物相比,尽管具有季节性生长调节的特性,但其越冬叶却没有落叶木本植物叶那种遇冷引发的衰老、脱落过程,也不存在类似芽的内生性休眠过渡。

研究还发现许多酶,如过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、酯酶同工酶(EST)等与抗寒性有着密切的关系。抗寒性强的品种CAT、POD和SOD的活性均高于抗寒性弱的品种,并且POD、SOD和EST的同工酶带数较多,比抗寒性弱的品种具有数量优势,这几个酶的同工酶带数可作为茶树抗寒性强弱的指标[5]。茶树抗寒性的遗传特性,鸟屋尾忠之[6]认为茶树具有较高的遗传力,他发现茶树杂交后代的耐寒力平均值与亲本耐寒力平均值相关系数达0.973,并且发现叶片抗寒性受多基因控制,而茎杆抗寒性是受少数基因控制。罗军武等[7]以正常栽培条件下‘槠叶齐’、‘高桥早’、‘凤凰水仙’、‘乐昌白毛茶’‘海南大叶种’和‘云南大叶种’6个品种成龄茶树的成熟春叶为材料,研究了茶树抗寒性与保护酶类活性的关系。结果表明,丙二醛的含量在品种间未表现出与抗寒性强弱有规律性的联系,认为丙二醛含量不能作为茶树品种抗寒性强弱的鉴定指标。杨华等[8]采用生物膜学说为依据的电导法,经过不同低温胁迫处理对川茶群体种、平阳特早、乌牛早、云南大叶种等4个茶树品种的新梢(一芽三叶)和成熟叶片组织进行了抗寒性测定。并结合Logistic方程分别计算了各茶树品种的低温半致死温度(LT50),列出了供试品种抗寒性的相对强弱顺序为:平阳特早 > 乌牛早 > 川茶群体种 > 云南大叶种。杨亚军等[9]研究了冷驯化和ABA对茶树抗寒力及其体内脯氨酸含量的影响,结果表明:通过冷驯化或者ABA处理,茶树经历了驯化再到脱驯化的过程,相应地茶树的抗寒力也发生了很大的变化,由驯化前的几乎为零逐渐增大,而随着脱驯化的进行又迅速恢复到驯化前的水平。低温驯化的临界温度为7℃左右,脱驯化的临界温度为9℃左右。杨广容等[10]研究表明:抗寒性不同的茶树品种秋冬季光合、呼吸强弱及变化趋势明显不同。茶树的抗寒性不仅与温度密切相关,而且与低温持续时间及来临时的天气状况密切相关。茶树寒害首先发生在叶片上,因品种不同,寒害发生的程度也有很大的差异,茶树冬季的光合作用受低温限制。张楠等[11]以黄山种茶苗为试材,研究了喷施外源脱落酸 (ABA) 和水杨酸 (SA)对越冬期茶树叶片抗寒性相关生理指标的影响。李叶云等[12]研究低温胁迫对茶树叶片中主要渗透调节物质、叶绿素含量(以叶绿素含量指数表征)及其荧光参数Fv/ F值的影响,探讨茶树对低温胁迫的特点,为茶树的引种及抗寒栽培提供理论依据。庞磊等[13]研究发现,利用叶绿素荧光法在植物抗逆性鉴定过程中比电导法方便快捷,干扰因素少,可作为鉴定茶树品种抗寒性的一种新方法。黄海涛等[14]分别采用田间自然鉴定法、叶片解剖结构和电导法对24个茶树品种和优质资源的抗寒性进行了鉴定,发现‘浙农113’、‘中茶102’、‘翠峰’等茶树品种均表现为较强抗寒性,属于抗寒茶树品种。

2 茶树抗旱性育种研究

选育具有较强抗旱性的茶树品种是提高茶树抗旱能力的根本途径。S.Nagarajah等研究表明,茶树扎根深度影响无性系的抗旱性,根浅的对干旱敏感,根深的则较耐旱。另据报道,耐旱品种叶片上表皮蜡质含量高于易旱品种,在蜡质的化学性质研究中,发现了咖啡碱这一成分以耐旱品种含量为高,所以茶树叶片表面蜡质及咖啡碱含量与抗旱性之间有一定的关系。据研究,茶树叶片的解剖结构,如栅栏组织厚度与海绵组织厚度的比值、栅栏组织厚度与叶片总厚度的比值、栅栏组织的厚度、上表皮的厚度等均同茶树的抗旱性呈一定的相关性。根据茶园地形,茶园气候条件,因地制宜选择适宜的茶树品种,增强茶树抵御自然灾害的能力。潘根生等[15]还发现,茶树的抗旱能力与其体内的激素水平变化及比例有关:在水分胁迫下,生长素含量不断增加,脱落酸含量也持续上升,但耐旱型品种叶片的脱落酸累积速率低于干旱敏感型品种;而玉米素的含量则下降,耐旱性强的品种下降幅度相对较小;脱落酸 / 玉米素的比值(分子比)不断上升,其顺序与品种耐旱性的强弱一致。抗旱性强的品种在非胁迫环境下体内有较高的CAT活性,在胁迫条件下SOD、CAT活性提高到较高水平,以抵抗自由基对叶细胞的伤害,而MDA产生相对缓慢,叶片膜系统受损伤较轻,抗旱性弱的则相反;在强度干旱的胁迫下,耐旱性强的品种能维持相对较高的叶片含水量及蒸腾速率和气孔导度,并具有相对较高的水分利用率,在灌水处理时耐旱型品种也较敏感型品种具有较高的水分利用率[9,18]。抗旱性强的品种在非胁迫环境下体内有较高的CAT活性,在胁迫条件下SOD活性、CAT活性提高到较高水平以抵抗自由基对叶细胞的伤害[16]。Rajan等[17]从同工酶和基因组分析入手,发展与抗旱性有关的分子标记,同工酶研究结果显示SOD和POD的活性在抗旱性品种中活跃且同工酶谱带较多,根据基因组和同工酶数据的相关分析发现了一段1400 bp的DNA片段与SOD和POD同工酶的活性有极显著的正相关性,并认为可以将这段DNA作为进行抗旱性鉴定的分子标记。采用光学及扫描电子显微镜观察了10种茶树叶片的内部结构和外部扫描特征,探讨其与抗寒性、抗旱性和抗病虫害的关系[19]。通过观测发现,引进品种相对抗性较强,全光照下叶片抗旱性结构特征明显加强。王小萍等[20]对干旱胁迫下5个茶树品种的部分抗旱相关的生理性状与其抗旱指数的关联度进行分析和评价 , 结果发现茶树D-1抗旱性最强。

3 茶树抗病虫性育种研究

茶树抗虫性是茶树在长期适应虫害胁迫过程中,通过自然和人工选择而逐步形成的一种形态的和生理生化的特性。茶树抗病性是其与病原物在一定的外界环境下长期斗争所形成的抵抗病原物侵染或限制病原物侵染危害的遗传特性。抗病力强的品种与其内部的生化成分也密切相关。茶树抗病性的生化基础包括2个方面:先天性的生化防御和病原物诱导的代谢防御[21]。当病原物侵入体内后,茶树可以被诱导产生代谢性的防御机制:产生生化抑制物质,如植保素、多酚类物质的合成积累速度加快;发生一系列生理生化变化,导致细胞的死亡与崩解,病原物被隔离而死亡;加速了多酚类物质的合成。茶树的抗病虫育种在茶叶生产上具有非常重要的经济意义和生态意义。曾莉等[22]对云南30份茶树种质资源品种进行了假眼茶小绿叶蝉抗性鉴定,并对筛选出的8份抗感材料进行了叶片解剖结构研究分析,结果表明,茶树资源品种的抗性与叶片叶肉厚度、上表皮细胞数、栅栏组织厚度和海绵组织厚度均呈负相关。黄亚辉等[23]研究也发现,假眼小绿叶蝉的虫口密度与茶树叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度、主脉下方表皮厚度和主脉下方厚角组织厚度呈极显著负相关,与咖啡碱的含量呈显著负相关,而被害指数与芽叶茸毛数呈极显著正相关。高旭晖[24]在皖南丘陵茶区曾对迎霜等7个品种于自然状态下对芽枯病的抗性定性、定量的调查分析,并将它们划分为高抗、中抗和感病三类品种。洪北边等[25]通过室内离体插枝和苗圃接种的方法对30个品种进行了抗云纹叶枯病的抗性试验,鉴定结果为高抗种1份,抗病品种12份,中抗品种6份,感病品种和高感品种各2份。彭萍等[26]就不同茶树品种对茶云纹叶枯病的抗性进行了研究,对26份材料采用了室内、室外人工接种诱发和自然感病的对比试验。结果表明:抗病、感病品种各50%,抗病的均属中抗水平,不同材料抗病性差异显著。翌年又对茶轮斑病的抗性进行了鉴定,在供试的16份材料中属高抗的4个,占总数的25%;属中抗的6个,占总数的37.5%;介于抗感之间的5个,占31.5%;感病的1个,占6.25%。

4 今后研究重点

茶树的抗性育种虽然取得了很大的进展,但由于茶树育种所需年限和难度都高于一年生作物,而且有关抗性机制和抗性遗传效应等方面的研究尚有许多难点,需要遗传学、育种学、生理学、植物保护学、分子生物学、统计学、细胞学、分析化学等多学科共同努力与协作。

茶树是一种多年生经济作物,茶树的抗逆性是由一系列相关的直接或间接作用的生理指标,形成一个复杂的调控网络,其中涉及诸多物质及其生理生化变化,仅对单一的抗性指标进行评价很难反映其抗性强弱。因此运用各种新技术和检测手段,开展茶树的抗性生理指标与评价的综合研究,显得尤为重要。

摘要：本文主要从茶树抗寒性育种、抗旱性育种、抗病虫性育种等3个方面对茶树抗性育种研究进展进行了阐述,并对茶树抗性育种研究进行展望。

肉鸡早熟性育种研究进展 第7篇

鸡肉为高蛋白、低脂肪、低胆固醇含量的白肉类食品, 且颇具加工食用方便的特点而深受消费者青睐。在美国、日本、英国等消费观念较成熟的发达国家, 禽肉已发展成为超过猪肉的第一大肉类消费食品。

中国是家禽饲养大国, 也是禽肉消费大国, 家禽品种资源丰富。随着国家经济的高速发展, 家禽业逐渐兴旺, 先后从国外引进了许多专门化品种或配套系, 如红宝鸡、狄高鸡、海佩科鸡、安卡鸡、哈伯特、艾维茵、隐性白羽肉鸡等, 有力地推进了我国家禽业的发展。中国的肉鸡产业发展成为农牧业领域中产业化程度最高的行业, 其总体规模已占世界第二位。肉鸡已经成为仅次于猪肉的第二大肉类消费品。考虑到巨大的内需以及增加出口, 我国肉鸡产量还需要进一步的增长。

1 目前我国肉鸡育种研究现状

现代化养禽业的显著特点之一是追求专一化和高产化, 通过专门化品系间的杂交配套, 以有限的品种资源组成生产性能优越的配套系大而大面积大范围的推广, 致使大量原始品种遭到抛弃, 少数则畸形突变;与此同时, 由于过分强调某一经济性状而丧失另外一些重要生物学性状, 致使家禽资源的匮乏和消失现象愈加严重。发达国家目前品种数量已为数不多, 遗传基础逐渐变窄, 只有依靠良好的生态和饲养管理条件等进行选育, 以提高家禽的生产性能。发展中国家由于大量引进高产品种, 对本国现有的生长速度较缓慢但肉质优良的土种鸡造成了很大的冲击, 使原有地方品种资源日益减少, 许多地方鸡品种濒临灭绝的威胁。另一方面, 随着人们生活水平的提高和市场的瞬息万变, 现代家禽生产对家禽品种的要求又越来越高, 新禽种不仅要求高效、抗病, 而且要求优质。但新禽种的培育, 若没有新的基因型加以补充, 是很难实现的。显然, 作为家禽育种和生产的物质基础的家禽种质资源是必不可少的。

目前, 我国的肉鸡类型主要有:速生型白羽肉鸡、优质肉鸡和土种鸡。速生型白羽肉鸡主要是指快大型肉鸡, 是从国外引进的, 曾经一度是我国肉鸡生产的主导品种。优质肉鸡是利用引进鸡种的优良生产性能, 对本地土种鸡进行杂交改良, 使其兼具生长和肉质双重品质特点的杂交鸡种或配套系。土种鸡是产于某一地区, 生长较慢, 但是具有当地居民所崇尚的外观和肉品质优于外来速生型肉鸡的地方鸡种。

近年来, 随着我国经济的迅速发展和人们生活水平的提高, 人们对鸡肉的需求正由以满足数量为主向注重品质风味的方向转变, 市场上对快大型白羽肉鸡的生产和消费渐趋饱和, 而肉质鲜美适合华人烹饪习惯的优质黄羽肉鸡生产已由南向北呈现出明显上升的趋势。因此, 肉品质的改善和提高是当前国内肉鸡育种的主导方向之一。

2 肉鸡育种新技术

育种技术主要有常规育种方法与分子育种方法两大类, 两者的有机结合是目前育种研究的新技术。常规育种技术的核心是杂种优势利用, 是现阶段遗传育种的主要手段。杂交配套方式以最早的二元杂交, 逐渐发展到了三元和四元杂交配套, 以便在父母代利用杂种优势, 提高繁殖性能。系谱育种的出现, 有利于提高限性性状和低遗传力性状的选择效果, 同时可以有效地避免近交, 防止近交衰退。随着科学技术的进步, 常规育种手段和方法也在不断地更新。

当遇到多个性状需要同时选择时, 常用指数选择法 (index selection) 、交互反复选择法 (RRS) 以及独立淘汰法等进行育种选择。最佳线性无偏预测 (best linear unbiased prediction, BLUP) 方法的应用, 为充分利用所有有益的遗传信息资料和消除固定环境及遗传效应产生的偏差奠定了基础, 增加了真值与统计值的相关性, 提高了选种的准确性。在肉鸡育种中取得了巨大成功。

虽然在数量遗传学理论指导下, 肉鸡育种取得了相当大的成就。然而, 上世纪80年代以来, 由于经历了相对长期的选择, 家禽遗传进展递增率已显著下降, 采用现行的育种措施很难再取得突破性的进展;同时也带来了诸如肉质和抗病力下降等许多负面效应, 这就迫使家禽育种学家们去寻找一种具有突破性的育种方法。

分子生物学的蓬勃发展为寻找动物育种新方法的工作带来了新的机遇, 为创造携带优良基因的肉鸡新品系奠定了技术基础。分子生物学技术允许育种工作者直接探测生命的遗传密码, 从而直接了解某只鸡的遗传价值, 而不用考虑环境、性别或性状是否难于度量等因素。动物育种的目标是获得最大的长期和短期的选择反应, 利用现在热门的分子遗传学技术可以显著改善影响选择反应的4个主要因素。例如, 第一对选择强度的影响, 通过标记辅助选择 (MAS) 对大群体作早期选种, 后期只测定那些通过MAS选择的群体, 因而可在保持较高选择强度的同时, 大大降低育种成本。第二对选择准确性的影响, BLUP作为数量遗传的有利工具, 在增加进来自DNA水平的遗传信息后, 能显著提高选择的准确性。分子遗传标记可以从2条途径辅助BLUP选择, 其一是提高系谱信息的准确性;其二是提高性状的遗传力。第三对遗传变异的影响, 以DNA为基础的分子标记, 能有效地提高基因渗入的效率, 从而有效增加群体的遗传多样性。第四是对群体有效含量的影响。

3 肉鸡育种新技术的应用

我国在优质肉鸡的育种实践中, 加强了常规育种技术与遗传标记、转基因技术和分子克隆技术的有机结合, 开始采用全基因组分析、分子筛查和DNA体外扩增技术, 检测与家禽性早熟基因相关显著的分子标记或基因, 以提高目的基因渗入的准确性、缩短世代间隔和提高育种效率, 并且, 有利于解决优质、高产和稳定遗传等一系列相关问题, 并有利于培育理想的配套系。

我国在利用地方鸡种, 进行三元、四元杂交, 建立良种繁育体系及生产基地, 开展优质鸡配套系的产业化供种和制种方面取得了很大进步。例如, 京海公司在南通农村原有已经过杂交或混杂的鸡群体内存在的遗传变异基础上, 从零世代后实行闭锁繁育, 通过选择和交配制度的控制, 创造新的基因型。采用常规育种和分子标记辅助选择技术, 使其在朝着“三黄”方向发展的同时, 继续保持肉质鲜美、风味独特的优良特点, 共经过八个世代的选育, 成功地培育出京海黄鸡优质肉鸡品系。

4 肉鸡育种的发展趋势与前景

早熟性选择在优质肉鸡育种中具有重要意义。具有性成熟外观是优质肉鸡上市的基本条件, 还可以提高饲料转化率, 降低生产成本。有研究证实, 鸡在接近性成熟时, 身体组成发生改变, 胴体品质提高, 肌间脂肪等风味物质含量提高, 这些风味物质是肌肉味道香醇、多汁性和风味的物质基础, 越是性成熟早的鸡, 鸡肉风味越是好。因此早熟性是优质肉鸡育种中的一个重要指标。

据估计, 自1970年以来, 全世界约有40%的家禽品种已经灭绝。我国的禽类遗传资源多样性复杂, 有许多不同的生产类型, 对世界家禽品种的培育做出过巨大贡献, 英国著名的奥品顿和澳洲的澳洲黑鸡等, 都是引入了我国地方品种狼山鸡的血缘后培育成功的, 横斑洛克、洛岛红鸡等国外著名品种同样是以我国的九斤鸡作为育种素材培育的, 可见, 我国家禽种质资源对世界家禽品种的发展做出了巨大贡献。但是, 目前, 我国家禽品种资源多样性同样也面临着危机, 据调查, 约有11%的家禽品种处于濒危状态。按照联合国粮农组织 (FAO) 的观点“利用是对地方遗传资源最好的保护”, 显然, 对家禽种资源的保存、种质特性的研究和开发利用, 是解决当前养禽业中出现世界性遗传基因贫乏的最重要的研究手段之一。

据西方发达国家政府和联合国粮农组织 (FAO) 预测, 全球畜牧业越来越多的畜禽品种都将通过分子育种提供。但是, 目前肉鸡选择压已很高, 繁殖性能的遗传进展将极其有限。克隆技术虽然有助于加快遗传进展传递的速度, 但对于繁殖力已相当高的肉鸡而言, 很难期望再有任何的帮助。理论上说, 能提早繁殖后代, 将会缩短世代间隔, 加快遗传进展, 但与此有关的技术很难获得新的发展。到目前为止, 被研究的与家禽重要经济性状相关的分子标记的数量尚少, 而且从试验设计上还不够系统和全面, QTL检测的准确性也有待于进一步的研究证实。另一方面, 家禽转基因的进展较为缓慢, 鉴于目前这种状况, 通过现有的技术获得转基因鸡的比例尚较低, 能够处理和导入的有较大效应和经济重要性状的基因数目十分有限;另外还需考虑公共安全等问题。但是, 我们相信, 随着研究的不断深入, 遗传操作技术的迅猛发展, 加之计算机技术的日新月异, 使收集、加工更多的遗传数据和使用更为复杂的模型成为可能, 分子遗传与数量遗传紧密结合的MAS技术和生物信息学等必将广泛应用于家禽育种。

动物可获得的最大育种潜能主要由遗传决定, 在动物育种过程中对性早熟基因的遗传选择, 将有利于性状的改良。虽然动物性早熟育种已在遗传机制和应用方面取得了进展, 例如对遗传结构、基因表达规律等方面积累了丰富资料, 但仍有大量问题有待深入探索。提高可遗传的早熟性虽然费力, 但从长远来看, 采用遗传学方法从遗传素质上提高动物的性早熟性状具有治本的效能, 能够快速达到育种目标。因此随着分子生物学和基因工程技术的进一步发展, 性早熟育种将成为动物育种的一个热门领域。

中国的畜禽品种遗传多样性, 特别是地方品种的优异种质特性, 是几千年来多样化的自然生态环境所赋予的, 是祖先选留下来的, 这些地方品种资源在当前及今后畜牧业可持续发展中仍然发挥作用, 也是培育新品种不可缺少的原始素材。中国畜禽品种的形成、种类的数量及其分布与自然环境有密切关系。复杂的地理环境和气候条件, 对畜禽遗传多样性的形成产生深刻的影响。丰富的遗传资源是我国畜牧发展拥有的得天独厚的优势, 例如济宁百日鸡就是一个非常突出的性早熟品种。

我国需要针对自己的畜牧业的现状, 对全国畜禽地方品种开展系统全面的早熟基因遗传多样性研究, 并结合外来品种进行比较分析, 全面挖掘出有利的早熟基因, 并综合运用最新的育种技术培育出优良性早熟鸡品种, 才能更好地满足我国畜牧业生产多元化的需求。

参考文献

[1]联合国粮农组织.http://www.fao.org.

[2]《中国畜禽遗传资源状况》编委会.中国畜禽遗传资源状况[M].北京:中国农业出版社, 2004.

[3]冯春刚, 胡晓湘, 赵要风等.全基因组选择及其在动物育种中的应用[J].中国家禽, 2008:5-8.

[4]陈宽维.我国黄羽肉鸡育种发展特点与对策[J].中国禽业导刊, 2008:3-4.

迷你南瓜育种与栽培研究进展 第8篇

1 迷你南瓜育种研究进展

国内外种植的观赏迷你型南瓜, 大部分为美洲南瓜, 极具观赏性, 果皮角质化程度和纤维化程度高, 大部分品种果皮韧, 但果肉品质较差, 好看不好吃, 这是一大遗憾, 同时也阻碍了它大面积推广应用。

为此, 上海惠和种业公司从日本引进了迷你贝贝南瓜新品种, 它属于印度南瓜, 果实扁圆形, 果皮绿色, 有8~10条浅色条斑, 单果重250~350 g, 果肉粉质性好, 符合消费者好看又好吃的需求, 但结瓜性差, 单株结瓜3~4个, 产量低, 无法满足生产者对产量的追求和产业化开发。

我国于20世纪90年代开始从美国、日本、韩国和我国台湾省等地引进迷你型南瓜, 在科研人员的努力下, 精心选育出一批新的优质迷你南瓜推向市场。

唐雅莹等[1]以筛选适合上海地区栽培的迷你南瓜品种为目标, 从植株特征、丰产性、抗病性、外观与口感品质等方面, 开展了6个日本迷你南瓜品种春、秋2季比较研究, 结果表明, 迷你桔瓜和小次郎南瓜产量高、品质佳, 在上海地区具有很大的市场潜力, 适合春、秋2季保护地栽培。

陈龙英等[2]1998年起从国内外收集引进单果重200~500 g不同色系的各类迷你型南瓜品种为种质材料, 经自交分离多代系统选育, 获得20多份稳定的五大色系的自交系, 并对自交系间进行组合测配获得配置1个优良品种, 该品种果实果皮淡橙黄底色镶嵌深金黄色竖条纹或深绿底色镶嵌灰白色竖条纹或桔红色, 果实扁圆形, 肉厚, 肉色橙红, 口感甜而粉, 货架期34个月以上, 观赏期6个月以上, 适于春、秋2季设施栽培。

蒋树德等[3]以从日本引进的小型南瓜经自交分离获得稳定株系9803-1-15-4-1为母本, 9802-1-1-2株系为父本, 经杂交后与母本再回交而育成的保护地栽培专用品种迷你南瓜, 春季栽培产量30 t/hm2以上, 秋季栽培22.5 t/hm2左右。单果质量200~300 g, 最大果可达400 g, 品质佳, 具观赏性, 耐贮运。崔丽红等[4]对6个迷你南瓜新品种 (美国红玉、迷你、金童、玉女、金香玉、贝贝绿) 进行引种比较试验, 结果表明, 贝贝绿、金香玉及金童产量较高, 食用品质优良, 货架期长, 适宜超市存放出售, 可作为主栽品种推广种植, 其余品种可作为丰富花色适当搭配种植。

青绿贝1号属于印度南瓜类型, 是青岛市农业科学研究院最新育成的品种。父本B2-1-3-1-1为引自国内的优质迷你南瓜品种密宝, 经过5代连续自交选育而成的自交系。母本B12-2-1-1为引自国外的优质迷你南瓜品种迷你1号, 经过连续4代自交选育得到的自交系;该组合于2007年测配成功, 2008—2010年进行了品种比较试验和区域试验, 并在山东多个地区进行了示范推广[5]。青绿贝二号也是青岛市农科院育成的, 植株生长势中等, 抗逆能力、适应能力强, 较耐低温, 连续坐果能力强, 深绿皮, 果面光滑, 上有辐射状暗灰绿色条带, 耐贮运, 商品性好, 是替代进口品种的最佳选择。该品种全生育期在85~110 d, 可产标准果10.5万~12.0万个/hm2, 有较好的经济效益。该品种2007年育成, 2008—2010年在山东省内多个地区已累计推广100 hm2[6]。

2 迷你南瓜栽培技术研究进展

在选育迷你南瓜新品种的基础上, 研究摸索出相配套的栽培技术, 对南瓜产业的发展意义重大。迷你南瓜表现出抗热性较差, 抗病能力较弱, 一旦进入高温季节就会出现花叶、蔗叶症状, 难以坐瓜。通过不断地试验研究, 总结出早春设施栽培、春季露地栽培和秋季设施栽培等技术, 对南瓜生产的发展起到了积极的作用。杨怀亮等[8]从沼气资源的施肥技术 (沼渣作基肥、沼液作追肥) 、秸秆生物反应堆技术、虫害的物理防控技术 (防虫网防虫技术、黄板诱杀技术) 、生物防控技术 (生物制剂阿维菌素防控技术、氰氨化钙-太阳能消毒) 等方面研究了迷你南瓜有机栽培关键技术。

由于进口迷你南瓜种子特别昂贵, 黄伟忠等[9]对日本引进的桔瓜迷你南瓜最佳栽植密度进行试验, 得出最佳密度为50 cm (株距) ×350 cm (行距) , 较大地提高了生产效益。

周王鼎等[10]对迷你型南瓜南方地区主要栽培技术进行总结。用50℃温水浸种10~15 min, 待温度下降再浸种3 h左右, 然后于26℃左右的环境中催芽, 待70%左右的种子露白, 即可播种。南方地区早春栽培适宜播种期以2月初至3月上旬为宜, 采用塑料大棚套小棚的方式, 采用营养钵育苗。秋季种植以7月底至8月初播种为宜。每个营养钵播1粒发芽种子, 种子放平, 胚根朝下, 盖约1.5 cm厚的营养土, 然后盖上地膜, 再搭小拱棚。当70%左右的种子出土时, 及时揭去地膜, 晴天中午可适当通风, 防止徒长。出苗后, 晴天要尽量多见光照, 阴雨天要以保温为主, 但遇到连续阴雨天, 也要适度通风换气。苗期尽量不要浇水, 但营养钵表土发白要浇水, 且要浇透。当瓜苗第3~4片真叶完全展开时便可移栽。选择健壮苗移栽, 子叶要略高于畦面, 栽后浇透定根水。做好水肥管理, 为了提高产量, 改善迷你型南瓜的品质, 基肥应以农家肥为主、化肥为辅。适时追肥, 当第1批果坐稳后, 及时追膨瓜肥, 后期结合叶面追肥。

一般采用单蔓或双蔓整枝法, 整枝时应掌握“早、勤、狠”的原则, 即整枝要早, 及时选好主蔓或一健壮侧枝, 将其他侧枝摘除;要勤整枝, 2~3 d进行1次;当蔓长2.5~3.0 m时及时打顶。一般选择5:00—9:00进行人工授粉, 在果实八、九成熟时, 选择晴天露水干后采收, 剪留2~3 cm长的果梗为佳。

3 讨论

以国内外收集的各类迷你型南瓜为种质资源, 或以现有的高产优质南瓜种质为起始材料, 综合利用诱变技术和生物技术, 直接创制迷你型南瓜新种质, 选育出既可观赏又可食用, 单瓜重300 g左右, 外观漂亮、结瓜性好、品质佳的多功能迷你南瓜新品种, 研究摸索出相配套的栽培技术, 以满足当前南瓜产业的综合型深化发展需求。

摘要：迷你型南瓜是一种蔬菜及观赏兼用的高档特色品种, 其新品种选育在国内正处于起步阶段, 目前主要以优质高产、观赏性强且食用品质好的迷你南瓜新品种选育替代进口品种为研究的主攻目标。就迷你南瓜新品种选育与优质高效栽培技术研究进展进行探讨。

关键词：迷你南瓜,育种,栽培,研究进展

参考文献

[1]唐雅莹, 凌兵.日本迷你南瓜春秋两季品种比较试验初探[J].上海农业科技, 2009 (3) :72-73.

[2]陈龙英, 董玉光, 朱丽华.迷你型南瓜种质利用及新品种选育[J].上海农业学报, 2005, 21 (3) :13-16.

[3]蒋树德, 林惠鸣, 陈虎根, 等.小型南瓜新品种迷你南瓜的选育[J].中国蔬菜, 2003 (4) :26-27.

[4]崔丽红, 黄蔚.六个迷你南瓜新品种的引种比较试验[J].上海蔬菜, 2007 (2) :22-23.

[5]张宏斌, 陈莉, 逢芳.优质迷你南瓜青绿贝1号[J].中国蔬菜, 2012 (9) :41-42.

[6]张宏斌, 陈莉.迷你南瓜新品种青绿贝二号及棚室制种技术[J].现代园艺, 2012 (13) :19.

[7]黄士文, 赵纪连, 徐雪权, 等.迷你南瓜优质高产栽培技术[J].农技服务, 2011, 28 (4) ;436.

[8]杨怀亮, 丁芳, 何德龙, 等.迷你南瓜有机栽培关键技术集成与示范[J].长江蔬菜, 2011 (13) :28-29.

[9]黄伟忠, 许小江, 费慧妃, 等.日本迷你南瓜栽培密度试验[J].上海蔬菜, 2011 (4) :60-61.

黄瓜单倍体育种研究进展 第9篇

关键词：黄瓜,单倍体,辐射花粉,未授粉子房,PGRs

培育抗逆性强、抗多种病害、适应性广、产量高且商品性好的黄瓜新品种是黄瓜育种工作的核心任务[1]。传统的育种方法费时、费力且效率较低;加之资源匮乏, 选育品质好、产量高的新品种就变得更加困难。采用单倍体育种方法进行品种选育弥补了传统育种的许多不 足, 成为人们关注的焦点。单倍体育种是利用花药培养等方法诱导产生单倍体, 并使其单一的染色体各自加倍成对, 成为有活力、能正常结实的纯合体。它在遗传上是稳定的, 不再分离, 相当于同质结合的纯系 (而从杂交到获得不分离的品系只需要两个世代的时间) 。由于单倍体植株的基因型和表现型完全一致, 大大降低了误选频率;而且以单倍体为诱变材料, 突变隐性基因性状就可表现出来, 获得突变体的速度可大大加快, 从而缩短了育种年限;并可快速产生纯合的育种新材料 (纯系) , 为提高育种效率提供了可能;还可作为遗传转化的优良受体材料。

1 单倍体的研究进展

1.1 单倍体的初始研究

20世纪50年代末, 植物胚胎学家开始了未授粉胚珠培养的探索, 试图闯出离体诱导单倍体的新途径, 然而未能成功。20世纪60年代, Tulecke离体培养未授粉的银杏 (Ginkgo biloba) 雌配子体, 得到单倍体愈伤组织, 但没有分化成植株。在被子植物中, Nishi和Mitsuok对水稻 (Oryza sativa) 未授粉子房培养产生了二倍体和四倍体植株, 但未获得单体。20世纪70～80年代, Uchimiya等从未传粉的玉米 (Zea mays) 子房和茄子 (Solanum melongena) 的胚珠诱导出愈伤组织, 并观察到其中有单倍体细胞的分裂, 表明雌配子体人工诱导单倍体植株是可能的。Jensen等进行未授粉棉花 (Gossypnhium hirsutum) 胚珠培养诱导了极核融合和分裂, 但没有进一步的结果。San Noeum首次利用大麦 (Hordeum vulgane) 未授粉子房培养出单倍体植株。随后国内用未授粉的小麦 (Triticum sativum) 及烟草 (Nicotiana tabacum) 子房培育出单倍体植株, 以后的报道逐渐增多。

1.2 黄瓜单倍体国外研究进展

黄瓜单倍体研究在国外较为成熟, 最多的是利用花药培养的方法。Ashok等[2]通过花药培养方法获得了单倍体植株, 探讨了预处理、生长因子对黄瓜花药培养的影响, 认为4℃预处理2 d的黄瓜花药愈伤组织诱导率及胚胎诱导率最高。Kunmar等对黄瓜花药培养的碳源及氨基酸的研究表明, 花药诱导培养的最佳碳源为蔗糖, 浓度0.2 mol·L-1;混合氨基酸 (谷胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、天冬氨酸半胱氨酸) 在一定浓度范围内的效果比单一氨基酸的效果更好, 这说明黄瓜花药培养需要较为充足的营养环境。Gemesne等[3]对黄瓜离体雌核发育的最适时期及热激处理进行了研究, 认为开花前6 h, 即较为成熟或者完全成熟的胚囊的子房为最适培养期, 且在诱导培养时35℃热击处理2～4 d获得的胚状体诱导率 (18.4%) 和植株再生率最高 (7.1%) 。Meghna R.Malik等利用单倍体技术从无胚胎发生的野生油菜上分离得到胚胎发生系;Amal J Johnston等利用遗传减法策略研究了拟南芥雌配子体和大孢子之间的相互关系;还有很多学者利用单倍体技术进行植物抗病育种研究。

1.3 黄瓜单倍体国内研究进展

国内单倍体研究起步较早, 经历了相当长的时间。但是到目前为止, 单倍体的成功率还是较低。天津黄瓜研究所的杜胜利研究员[1,4,5,6]在这一领域成绩突出, 已经利用单倍体技术育成多个新品系。西北农林科技大学硕士韩毅科[7]对黄瓜倍性鉴定及染色体加倍技术[8,9,10]做了系统研究;西北农林科技大学硕士王晓云在黄瓜离体发育早期生理生化的研究方面进行了深入探讨;随后山东农业大学园艺科学与工程学院、中国农业科学的谢冰等对西葫芦未受精胚珠离体培养条件的优化及胚囊植株的产生做了详细报道, 他们建立了西葫芦离体雌核发育高频植株再生体系, 以加速自交系选育, 有效缩短西葫芦杂种一代育种周期;再有南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室的雷春等[11]对栽培黄瓜染色体倍性操作及相关基础研究做了相关报道。系统探讨授粉组合、雄花辐射时的发育时期和辐射剂量对黄瓜座果和单倍体胚生产的影响[12]。

2 单倍体获得的途径

单倍体获得主要包括2种途径, 即体内发生和离体诱导。体内发生即从胚囊内产生单倍体。包括:自发产生、假受精、半受精、雄核发育或孤雄生殖、雌核发育或孤雌生殖。离体诱导主要是依据植物细胞具有潜在的再生性和全能性。离体雄核发育—花药-小孢子培养;离体雌核发育—未授粉子房-胚珠培养;原位雌核发育—用化学试剂或辐射处理过的花粉受粉。

2.1 花药小孢子培养

2.1.1 外植体的采集时间和预处理

外植体的采集时间是决定单倍体是否能诱导成功的关键步骤。一般我们选择小孢子处于四分体时期、单核居中期或单核靠边期进行采摘。采摘后的花蕾镜鉴后要进行预处理, 预处理的作用还不确定, 许多学者分析有可能是外植体通过某种刺激使其改变极性分布并从生理生化上改变其细胞的生理状态, 从而改变其分裂方式和发育途径。黄瓜花蕾的预处理可采取4℃低温处理3～5 d。

2.1.2 愈伤组织诱导及胚状体形成

预处理后的花粉粒经常规灭菌后要进行愈伤组织诱导。基本培养基可选择MS或B5, 附加PGRs中的NAA 0.1、TDZ 0.1、2, 4-D 2和BA 0.5 mg·L-1, 3%蔗糖。在愈伤组织长到一定程度后, 大概25～30 d, 可转入胚状体诱导培养基。诱导培养基中适当减少2, 4-D的用量。

2.2 未授粉子房-胚珠的培养

2.2.1 外植体的采集时间和预处理

外植体的采集时间一般为开花前1 d或开花前2 d, 在诱导效率上没有明显差异。外植体的预处理根据基因型不同而不同, 一般华南型和欧洲温室型需要35℃热激, 华北型和腌渍型可直接进行胚状体诱导。

2.2.2 胚状体诱导

胚状体诱导培养基选择MS, 附加NAA 0.1、2, 4-D 4.0 和BA 1.0 mg·L-1, 3%蔗糖。胚状体形成过程中的关键因素除了培养基的配比外, 光照条件和温度条件也值得注意。可调节光照时间为14 h/8 h, 温度为25℃。大孢子培养较小孢子来说易获得单倍体, 但单倍体率一般要低于小孢子培养。

2.3 辐射花粉培养

2.3.1 花粉辐射及授粉

开花前1 d上午8∶00左右采集选定材料的雄花, 将带有部分花丝的花药取下来, 装入防水纸袋。进行100、200、300和400 Gy剂量的辐射处理, 当然不同基因型在具体试验中需要进行辐射剂量的摸索。当天下午, 用铝片对开放前的雌花进行隔离。第2天早上7∶00～9∶00用辐射过的花粉进行授粉。授粉后的雌花用铝片隔离至座果[13]。

2.3.2 胚状体诱导

授粉2～3个星期后采收果实。用95%的乙醇对果实进行表面消毒, 然后将果实剖开分离种子接种到不添加任何激素的MS培养基上进行培养。约10 d后, 将肉眼可见绿胚的种子挑出来, 剥取绿胚并将其接种在MS附加6-BA 0.2 mg·L-1的培养基上生长。

3 单倍体育种中存在的问题及展望

黄瓜单倍体诱导率一直很低, 并且重复性较差。国内文献检索一般采用未授粉子房 (胚珠) 培养方法, 虽有成功, 但诱导率低且不能用于后期分析工作, 更无法在育种工作中发挥作用[14]。国外大多采用小孢子培养手段[15,16,17,18], 具体方法无法得知。从经验来看, 单倍体培育之所以如此艰难有3点原因:其一, 基因型差异较大, 较欧洲温室型和华南型而言, 密刺型较易获得分化植株;其二, 培养基中外源调节剂的种类和彼此间的比例关系较难掌握, 比如说生长素和细胞分裂素等;其三, 培养条件难以控制, 尤其是预培养的温度控制。当然还存在诸多的外界和内在的因素制约着单倍体的诱导。

育种进展 第10篇

关键词：棉花；抗逆性；研究进展；种质资源；分子标记辅助育种

中图分类号：S562.035. 文献标志码： A 文章编号：2095-3143（2015）01-0003-06

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2015.01.001

0引言

棉花作为重要的经济作物和油料作物，在国民经济和国家安全中占有重要地位。棉花的耐旱性、耐盐性均较粮食作物强，随着粮棉争地矛盾的日益突出，不适宜粮食作物种植的旱地、盐碱地、沿海滩涂成了棉花种植的另一个选择。据统计，目前中国盐碱土地面积将近99130000 hm2，其中有近80%的盐碱地没能得到有效开发利用[1-2]。传统棉花育种多关注产量、品质特性和抗病虫性，对于旱、盐、湿等非生物逆境影响的研究较少。因此，发掘具有优异抗逆性的棉花种质材料，培育具有高产潜力、功能齐全、抗多种非生物因素逆境条件的棉花新品种，充分有效利用大面积的滩涂盐碱地，是当前棉花育种的重要内容。借助于现代分子技术的发展，从分子水平上解析棉花抗逆反应的机理，揭示棉花对非生物逆境条件胁迫的基因表达调控机制，以及利用转基因技术导入外源优质抗性基因而创制棉花新材料，将大大加快棉花抗逆新品种的培育与开发进程。

1非生物逆境条件对棉花生长发育的影响

非生物逆境主要包括干旱、异常温度、土壤盐碱性和贫瘠度等不良环境条件。非生物逆境胁迫是影响棉花生长的主要因素之一，严重时会使棉花生长受到严重抑制，导致棉株死亡。在所有非生物胁迫中，干旱和土壤盐碱性是导致作物损失的主要胁迫[3]。

1.1干旱对棉花生长发育的影响

干旱可导致植物细胞失水，正常细胞结构组织遭到破坏，叶片气孔关闭，影响植物的水分蒸发和CO2的吸收，进而影响光合作用和物质运输。干旱主要影响棉株的株高和叶面积，棉花苗期、蕾期、花铃期和吐絮成熟期的不同时期干旱对其生长的影响有所不同，蕾期干旱棉株影响较小，而花铃期干旱会严重影响株高和叶面积，而且复水后很难恢复[4-5]。刘瑞显，等[6]研究了干旱胁迫下氮素水平对棉花花铃期光合作用和叶绿素荧光参数的影响，结果表明，相对于正常灌水的对照，干旱显著降低了植株的净光合作用速率，随氮素水平的提高，叶绿素荧光明显升高。程林梅，等[7]进行了干旱处理下棉花叶片水势和水分测定，表明开花期植株对水分胁迫最为敏感，干旱时棉株授粉成功率低，严重影响成铃数。

植物长期在干旱环境中生长，形成了各种有效的机制来应对它，这些机制通常分为干旱逃脱、干旱回避和抗旱能力[8]。适当干旱能帮助植株维持较高水势，以增强细胞吸水能力和减少水分散失，通过调节原生质的浓度来维持新陈代谢的最低水势[9]。干旱条件下，具有较好抗旱性能的材料根部发育和生长较快，体内抗逆性物质积累较多，如脯氨酸会显著积累。目前提高棉花抗旱性主要有两个技术途径，一个是通过改进农业技术[10-11]，另一个是利用传统育种技术和基因工程导入优良抗旱基因[12]。

1.2盐碱对棉花生长发育的影响

盐碱危害是农业生产面临的主要问题之一。盐碱胁迫主要导致植物渗透失水、离子毒害等。盐离子提高根部土壤渗透势，引起细胞脱水，致使细胞失去膨压，影响细胞生理功能代谢。同时单一盐离子浓度过多会抑制根部对其他无机离子的吸收，导致单盐毒害[13]。

刘剑光[14]、叶武威[15]等通过含有NaCl的砂质苗床对苏研128和泗抗1号的发芽率进行比较，表明盐分浓度越高，棉籽的发芽势和发芽率都越低，当土壤盐分浓度在0.2%～0.3%时出苗困难，在0.4%～0.5%时不能出土，超过0.65%时基本无法发芽，且不同浓度均无促进作用。谢德意，等[16]研究棉花幼苗在不同浓度NaCl溶液中生长时，发现盐浓度在0.1%～0.4%时棉苗生长不受影响，当浓度超过0.5%时，各性状均较对照出现显著差异，当浓度达到0.7%以上时达到极显著差异。吕友军[17]研究了盐胁迫下陆地棉单株幼蕾形成量和叶绿素的变化，发现幼蕾形成量仅为正常生长条件的40%～60%，单株蕾脱落较对照有显著增加，而陆地棉在盐胁迫下第二日叶绿素明显下降，光合作用大为降低。此外盐胁迫还会提高棉株组织中的Na+含量、降低K+的含量，这样一方面使得K+/Na+比降低，造成叶片细胞中叶绿体结构破坏；另一方面提高组织中的ABA的含量，降低细胞分裂素含量，诱导衰老基因NAC基因的表达，促进棉株早衰[18]。

植物在长期的自然环境中进化出了一套适应盐胁迫的机制，主要通过渗透作用调节和无机盐离子调节。一方面通过调控细胞内物质的含量和比例，来控制细胞渗透势；另一方面调控无机离子的运输，储存在体内的特殊部位或者开出体外。研究结果表明耐盐性品种通常具有以下3个方面的抗盐机制：1）植物根部不将Na+吸收进入细胞，即使吸收也能通过膜载体蛋白泵出；2）植物根部存在Na+的储存部位，能将其存储在根部而不向地上部位运输或者运输具有选择性；3）高等植物存在盐腺，可将体内盐分通过叶片表面泌盐结构排除体外[19-21]。此外植物体内合成的甜菜碱，也是重要的渗透调节物质，甜菜碱具有稳定细胞内生物大分子的结构和功能，影响细胞内Na+的流动和分布[22-23]。

2 棉花抗逆育种研究进展

随着中国近年来农业可利用水资源的减少、土地盐碱化的扩大，以及耕作技术的提高，对棉花抗旱耐盐的能力要求越来越高。育种目标不再仅关注改善产量、品质和抗虫抗病等性状，而是对优质抗逆棉花品种资源进行发掘，分离鉴定抗/耐不同非生物因素的数量性状基因座（QTL），克隆并转导利用不同物种的优质抗性基因，开展棉花在多种不同非生物因素逆境下作用机制的研究。目前中国已培育和创制了大量抗逆棉花新材料，为棉花的抗性育种开展提供了基础[24]。

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中国早在“七五”期间就对棉花种质资源进行了统一的抗旱耐盐性鉴定筛选，“八五”期间进一步完善了其方法与标准，并进一步对棉花抗逆种质资源进行了筛选[25]。最初从国外引入的新棉花材料中经系统选育，获得了中棉所7号等较抗旱材料，具有一定的生产推广面积。“八五”后育种方法逐步进入利用已有品种和中高代材料，获得了一批抗旱、抗盐碱较好，且具有优良性状的新品种，如晋棉11号、中棉所25等抗旱性新品种和中棉23等抗盐性较好的新品种。

植物的抗逆性状通常不是由单一基因控制，而是由一系列相关基因直接或间接控制的性状，形成的一个复杂调控网。棉花的抗逆性响应机制大致分为四个阶段：一是感知阶段，接受逆境胁迫信号；二是传递阶段，将逆境信号传导到下游引发分子反应；三是反应阶段，接受信号后启动抗性调控机制；四是表达阶段，相关逆境抗性基因表达。目前对棉花抗逆性基因的研究主要集中在参与渗透调节的基因、功能蛋白类和转录调控因子等方面的研究[26]。目前已研究并克隆的棉花非生物逆境抗性基因主要有两类：一类属在抗逆反应中起保护作用的功能性抗性基因，多为受到逆境胁迫后表达增强植物在逆境环境中的适应能力的基因，如GhNHX1[27]、GhHb1[28]、BADH[29]、P5CR[30]、LEA[31]等；另一类通常为调控相关逆境基因的转录调控因子和信号感应转导胁迫的蛋白酶类，如GhNAC1[32]、Trihelix[33-34]、GhDBP1[35]、GhDBP2[36]、MYC/MYB[37]等。

Dannuta，等[38]报道K+在水分亏时可以促进脯氨酸的合成，同时还可调节甜菜碱（BADH）的活性。棉花在干旱条件下细胞液泡膜上Na+/H+逆转运蛋白NHX1过量表达，让Na+转运入液泡中降低胞质中的Na+浓度，并且还能将K+隔化到液泡中提高K+的浓度，共同降低细胞受到的渗透胁迫[39-40]。晚期胚胎发生蛋白（Late Embryogenesis Abundant Protein，LEA）也具有干旱胁迫调节作用，当植物受到干旱胁迫时LEA大量表达，由于多数LEA蛋白都具有高亲水性，能在干旱时将水分很好的保存在细胞中，并且LEA蛋白还可以作为一种渗透调节蛋白，维持细胞渗透势[31.41-42]。

基于已获得外源或内源的高效抗逆相关基因，利用转基因技术可获得具有抗旱、耐盐碱的棉花新材料（表1）。刘冠泽[43]将水稻的NAC转录因子SNAC1、SNAC2经根癌农杆菌介导转入陆地棉品系YZ-1中，分别获得两个棉花抗逆转基因S1、S2家系，S1家系在高盐胁迫（250 mmol/L NaCl）处理下，生长状况明显好于野生型，而S2家系在低温处理后的恢复能力明显强于野生型。杨云尧[44]通过花粉管通道将新牧一号苜蓿中的Na+/H+逆转运蛋白基因MvNHX1和参与脯氨酸合成的相关基因MvP5CS转导入棉花中得到T4代株系，表明两种材料的抗旱性都较对照明显提高，但Na+/H+逆转运蛋白能更快的响应干旱胁迫，而转MvP5CS的株系只有在发生渗透胁迫后才发挥保护作用。在转基因棉花中过量表达的TaMnSOD基因，能够显著提高脯氨酸和可溶性糖的含量，生物量比对照高出33%，而且转基因棉株的根长、侧根数和根冠比更显著高于对照组[45]。LOS5是ABA合成关键基因之一，将其转导入棉花后发现，相比对照中棉35，转基因棉株的ABA含量提高了25%，脯氨酸含量提高了20%，与抗旱相关的其他基因（如P5CS、RD22）的表达量也显著提高，干旱条件下转基因棉株的鲜重比非转基因材料高出近13%[46]。

虽然目前已有上百个与抗旱、耐盐碱的基因被鉴定、克隆和被用于基因工程，但相对于抗虫基因棉花的广泛种植，棉花抗逆基因工程仍处于试验性阶段，距离实际生产应用尚有相当距离。

3 问题与展望

3.1 存在的问题

棉花传统育种技术着重于高产、优质、抗虫抗病等，随着自然环境的恶化、耕地资源的减少、水资源的匮乏等因素的影响越来越大，近年来棉花抗逆性育种越来越受到重视[57]。但相对于抗虫抗病育种的研究，抗逆性育种仍然有以下不足。

一是对植物抗逆性机制的研究较浅，缺乏系统性。多数研究仅围绕单一性因子对非生物因素的抗性，没有系统研究基因间的相互作用机制和基因在生物体内的代谢调控机制。而培育抗多种非生物因素的广谱抗逆性棉花品种是目前传统育种技术的一大难题[58]。

二是对已有棉花抗逆性品种缺乏系统性鉴定筛选，对棉花抗逆性状标准的系统性研究较少，导致长期以来部分具有优异抗逆基因的种质材料在传统育种过程中丢失。

三是缺乏与抗逆性基因相关的有效分子标记，限制了对棉花抗逆基因的研究和克隆应用。基因组学在植物抗逆性研究中还处于起步阶段，植物的抗逆性往往由一系列相关基因直接或间接作用。利用基因组学、分子生物学以及生物信息学等开发大量高效的分子标记，构建高密度棉花遗传图谱，通过精细定位并克隆优质抗逆性主效QTL，能加快分子标记辅助育种在棉花抗逆育种中的应用[59]。

四是外源抗逆性基因能否在受体棉花材料中稳定表达，以及能否在后代中稳定遗传的研究较少。目前虽然已获得了一批转导入外源优质抗逆性基因的棉花材料，但外源基因在后代中出现基因丢失、沉默等现象，使得抗逆性转基因棉花在实际育种工作中困难重重[60]。

3.2 抗逆育种展望

农业生产中非生物逆境胁迫是影响作物生长发育和产量的最主要因素之一，随着中国棉花种植区域向干旱地、盐碱地、沿海滩涂地的转移，面临的非生物因素影响将会越来越严峻。因此加快棉花抗逆种植资源的筛选鉴定、开发可高效利用的分子标记、利用现代生物技术等基因工程，培育高产、优质、多抗和广适性的棉花新材料，对于棉花育种和农业发展具有重要意义。

参考文献

[1] 王遵亲.中国盐泽土[M].北京； 科学出版社，1993.

植物三倍体育种研究进展 第11篇

1 获得植物三倍体的主要途径

1.1 天然筛选

自然资源尤其是生活在极端环境中的野生资源经常会出现各种各样的变异类型, 而栽培品种处于环境偶然变化的情况下, 也会诱导植物通过2n配子的途径形成三倍体突变体。因此, 从自然界中筛选是获得三倍体最直接的方法[7]。但是在天然筛选中, 自然突变的发生频率较低, 很多植物种类在生产中未发现三倍体植株存在, 研究者们认为三倍体种子萌动与幼苗生长的前3个月是一个“瓶颈期”, 若无法安全渡过则极易夭折[8]。

1.2 人工杂交

目前, 人工获得三倍体主要是通过四倍体与二倍体正反交、胚乳离体培养、诱导产生2n配子等方式。

1.2.1 利用四倍体与二倍体正反交

利用二倍体与四倍体正反交是人工获得三倍体的主要途径。现有研究表明, 杨树无论是4x×2x还是2x×4x均可以产生少量三倍体, 可通过不同的亲本组合得到优良的三倍体品种;葡萄的四倍体与二倍体杂交通过胚抢救后也能得到三倍体植株, 只是相对来说胚抢救比较困难[9]。另有研究表明, 四倍体与二倍体正反交时, 母本的选择在很大程度上影响着杂交的成功率。如张成合等对‘青露’菜薹杂交发现4x×2x能产生40.13%三倍体小粒种子, 而2x×4x则不稔[10];而杨今后等对桑进行杂交实验发现无论4x×2x还是2x×4x均可以产生少量三倍体, 但4x×2x更容易出现杂种不育和出苗率低的现象[11]。由此可以看出四倍体与二倍体杂交常会出现杂交不稔或者稔性较低的现象, 而不同的物种和不同的杂交组合, 其结果也不尽相同。

研究者们将四倍体与二倍体杂交不稔或者稔性较低的现象称为“三倍体阻遏”。J u s t i n R a m s e y利用三倍体阻遏公式对其进行量化, 得出结论:无论4x×2x还是2x×4x均有很大程度的三倍体阻遏, 2x×4x的阻遏程度更大[12]。这与已经得到的自然三倍体的形成主要是通过未减数卵细胞产生的结论相一致[13]。

四倍体与二倍体杂交不稔或者稔性较低被认为与受精后胚乳的退化和先期解体相关, Müntzing认为胚乳的正常发育依赖于胚∶胚乳∶母体组织的比例为2∶3∶2[14], 另外一种解释为胚乳中父母本的倍性比率决定了种子的育性[15]。目前, 不同倍性间杂交的分子学机制还未报道, 但是对于胚胎与相关胚乳是影响种子成功发育的关键因素的理论得到了一致认可。

1.2.2 胚乳培养

通过三倍体胚乳培养获得三倍体要远远快于四倍体与二倍体正反交。自1973年印度学者Srivastava成功地通过胚乳培养获得罗氏核实木三倍体胚乳再生植株以来[16], 育种工作者已对近50种植物都进行了胚乳培养[5], 目前已对苹果、梨、柑橘、猕猴桃等通过胚乳培养的方法获得了三倍体植株。但在胚乳培养过程中遇到了诸多障碍, 一是胚乳培养出的植株常常出现倍性混乱的现象, 再者是胚乳植株很难移栽成活[5]。总体上胚乳培养还不很成熟, 还需通过改进胚乳培养技术体系、合理使用植物激素、确定适宜的发育时期等来促进胚乳培养的成功率。

1.2.3 2n配子诱导

2n配子 (未减数配子) 是植物无融合生殖[17]和多倍体产生的主要途径。为了改善2n配子在自然状态下低频发生的现象, 可通过物理化学因素诱导提高2n配子产生的概率。其中, 化学方法诱导最常用的药剂为秋水仙素。1983年, Sanford通过秋水仙素处理将甜樱桃2n花粉发生概率提高了10倍左右。向素琼等对柑橘属沙田柚花蕾进行秋水仙素处理, 使2n花粉率提高到9.76%[18];李凤兰等用同样的方法获得了三倍体毛新杨。此外, 常用的物理诱导方法有热处理、变温处理、射线照射灯等。汪卫星等用30℃处理枇杷花粉12 h后, 2n花粉的产生率由原来的0.26%提高到2.64%[19];张新忠等对桃、李进入减数分裂初期的花粉进行热处理, 也同样得到了2n花粉[20]。此外, 用理化因子诱导2n卵, 也有一些成功的报道。

2 三倍体植株的鉴定

2.1 形态学鉴定

一般情况下, 三倍体植株都表现茎干和叶片等器官的“巨大性”, 同时伴随着叶片保卫细胞体积增大、花粉大小改变的现象[21]。因此可根据其形态学特征对三倍体植株进行初步的鉴定, 但是要明确倍性还必须通过染色体计数的方法。因此, 形态学鉴定只适用于大规模选择的初步鉴定。

2.2 染色体检测

染色体制片技术已非常成熟, 具有很高的可靠性, 在天然三倍体检测中, 已有学者采用创新的“一步法”进行染色体检测, 大大提高了染色体检测效率[22], 这使得通过染色体数目观察这种直观而准确的三倍体鉴定方法的前景更为广阔。

2.3 流式细胞仪检测

在倍性鉴定中, 还可以利用流式细胞仪测定细胞核内DNA的含量[23], 流式细胞术可改善染色体计数过程中必须取材于分生组织的缺点, 在数秒内对上万的植物细胞进行DNA含量测定, 从而确定植物倍性。随着经验的不断改进以及仪器的不断更新, 流式细胞术由于其方便快捷、准确性高的优点被认为是最有前途的鉴定方法。

3 三倍体的育性

三倍体植株含有3套染色体组, 减数分裂时染色体随机分离;只有在后期Ⅰ均以2-1分裂, 才能得到整倍性的2n和n配子, 其概率为 (1/2) x-1, 且此概率随着染色体基数的增高而降低;当染色体基数x>8时, 产生整倍性配子的概率小于1%[5]。然而花粉的育性与整倍性配子概率不成比例关系。有研究表明, 三倍体花粉的平均育性为31.9%[5]。这个实际值和理论上有很大的差别, 可能是由于三倍体产出的可育配子不仅有整倍性的, 某些比整倍体配子多或少1~2条染色体的配子一般来说也是可育的。三倍体常表现为半不育性[24]。

Justin Ramsey对之前的研究文献进行分析后认为, 得到由三倍体产生花粉的染色体数目呈正态分布, 在3x/2时达到最大值, 仅产生少量的整倍性花粉 (3%单倍性, 2%二倍性, 5.2%三倍性) 。Satina对三倍体曼陀罗属植物产生的卵细胞观察, 得到了与观察花粉相类似的结果[12,25]。

三倍体后代的染色体数目分布与配子的正态分布不同, 三倍体后代数目成双峰分布, 峰值出现在整倍体以及接近整倍的非整倍体处。这个结果说明大多数非整倍性配子是没有功能的, 而超整倍体和亚整倍体与整倍体的育性相类似。

4 展望

经过育种工作者们多年的努力, 人们在理论上对于三倍体的形成以及育性有了一定的探索, 并取得显著的成果。然而, 关于植物三倍体产生调控机理、不同细胞型内与细胞型间的杂交、生殖隔离的机理方面的研究还没有系统而全面的认识, 这是植物三倍体的深入研究和应用必须解决的难题。近2年来, 关于小RNA对植物配子产生、授粉受精及合子发育方面的研究取得了可喜的进展[26], 这也为植物三倍体深入研究提供了新的思路。

摘要：综述植物三倍体的获得、鉴定、形成机理及育性等方面的研究进展, 提出植物三倍体育种研究中的不足及未来的研究前景。