胚培养在果树育种中的应用

专题论述河北果树　HEBEI FRU ITS　2002(6)胚培养在果树育种中的应用

赵艳华

(河北省农林科学院昌黎果树研究所　066600)

摘要　以桃和葡萄为主要树种,综述了胚培养的发展、培养基的改进、胚龄的选择以及材料形态的确定,肯定了胚培养在果树育种中的重要作用。

关键词　果树;胚培养;育种

中图分类号:S60312 文献标识码:A 文章编号:1006-9402(2002)06-0004-02

1904年E.Hanning利用人工合成的培养基首次成功地培养了十字花科2种植物的胚。随后, Laibach提出胚培养可以对种间杂交的胚进行抢救,而1933年Tukey的樱桃胚培养则奠定了果树胚培养研究的里程碑。其培养基和培养程序被广泛应用于其它作物如葫芦科植物。1939年Blake首次将这一程序应用于桃胚培养育种[1,2]。

1936年Larue成功地培养了许多属的幼胚,认为在培养基中添加无机盐、糖、酵母提取物等是非常必要的,同时发现球形期和较小的胚很难培养成功。1958年Maheshwaa进一步证实了胚珠培养的成功依赖于培养时期、基因型、培养基及环境条件[3,4]。

胚的发育是一个动态系统,随其成熟对营养条件的需求也随之变化,胚龄越小对培养基的要求越复杂。1996年Raghavan在他的论述中说,胚在发育过程中有自养和异养时期,胚的发育在异养时期小于自养时期,通常需要生长调节物质的存在,自养阶段开始于心形后期[5]。

当胚发育不良或败育时胚培养是非常有用的。胚败育常常发生在早熟的李属基因型,在种子成熟之前果实已成熟,因而在常规育种过程中避免用其做亲本。早熟葡萄的种子发芽率低也是由于胚发育不良。1934年Tukey对早熟李子和葡萄品种进行了胚抢救,获得了一定的成功,解决了做母本种子败育的后顾之忧。1984年,Spiegel2Roy对无核葡萄胚进行了培养,获得了植株,为无籽×无籽获得杂种后代提供了依据。通过种间杂交可使野生种的有用基因转移到栽培种,但由于受许多因素的制约,通常情况下野生种与栽培种杂交是非常困难的,胚乳败育现象普遍发生,通过胚抢救可以克服这一问题。许多种间杂种也可以产生,胚抢救还可以用于自交和杂交不亲合过程中的合子胚障碍[6]。

胚培养可以加速桃和其它木本植物种子的萌发;通过珠心胚培养可获得柑桔类植物的无病毒植株;可用于研究胚生长和发育的要求;可以缩短苹果和鸢尾属的育种周期;通过打破休眠使种子发芽由几年缩短到几个月。总之,在果树育种工作中具有非常重要的地位。下面介绍胚培养在桃和葡萄育种上的应用。

1　桃胚培养

1969年Hough对Tukey建立的培养基和培养程序进行了改进,提出当胚发育指数为75时可进行胚抢救。桃的胚培养工作始于1975年,Smith等建立了简便、有效、适应性广的胚培养程序。首先去掉果皮,用石碳酸表面消毒,打破核,用新洁尔灭消毒种子,无菌水冲洗后接种。Calif等的程序是打破果核取出种子,火焰灭菌后取胚接种。并特别强调在灭菌过程中要预防珠被受损害,幼胚一旦受损,在培养过程中吸收营养的能力会降低。随着不断研究新的方法陆续产生。用70%酒精消毒果实30s,再用0.525%的次氯酸钠消毒5min之后接种,不仅操作简单,而且污染率低。

在桃胚培养过程中培养基的选择是至关重要的。取自果实发育期为70～72d的6个早熟桃和油桃的种子,通过在SBH培养基上培养可获得比亲本成熟期早10～30d的新类型。而未经胚培养的种子不能发育成植株。Calif等根据胚的生长状况对培养成份进行了调整,发展了更适宜胚培养的MS培养基。通常在SBH培养基上所有的胚必须长于10mm,而在MS培养基胚长度可在5～10mm。通过桃的胚培养研究,一些学者认为,小于10mm的胚很难培养成功,即使在复杂的培养基中,这样的胚仅有32%形成植株,较长的胚可高达78%。当果实成熟时胚仅 收稿日期:2002-08-13

作者简介:赵艳华,女,38岁,大学学士,副研究员。

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河北果树　HEBEI FRU ITS　2002(6)专题论述

1mm时,如对此时的胚进行培养比较容易获得早熟的新类型。但用这些品系做母本,必须对培养基和培养程序进行改良。将棉花的胚珠培养基用于李子,要求胚在1.0～5.0mm大小,此时子叶发育比较好。同时发现蔗糖浓度对胚发育的影响比激动素、生长素和其它附加成份要大。当蔗糖浓度在6%～8%时,可通过珠被预防胚过早萌发,使胚增加干重和鲜重,此时胚用胚珠和胚乳作为营养物质生长,2周后切取胚继代于各种蔗糖浓度的培养基,置于5℃条件下胚继续发育,鲜重由35%增加到129%。试验发现低浓度蔗糖(0%～2%)有利于增加干重、鲜重和胚萌发[7,8]。

近年来,国内外研究者通过胚培养方法,得到了许多桃和油桃新品系,如G oldrest、Mayfire、京早3号、春蕾、早花露、春花、玫瑰露、早霞露等。此外,李、杏、樱桃的实生种子胚培养工作也有了不同程度的进展[11,12,13]。

2　葡萄的胚培养

许多早熟葡萄的种子,经过层积后播在土壤中不能萌发,但为了增加获得早熟品种的机率,这些基因型作为亲本是很有价值的;种子败育的基因型(胚<1 mm)肉眼刚刚看见,发现23%无籽,这样的基因型与其它亲本相比有很大的障碍。但这种自然发育的大果在无籽葡萄育种中是非常重要的,因此,自1984年以来,国内外葡萄育种工作者纷纷将胚抢救技术应用于葡萄。

由于在培养时期胚含有4～50个小细胞,直接培养往往不能成功。胚珠培养是使胚在珠被中直接长大,然后取出、继代、发芽、形成植株。初次的葡萄胚培养使一个基因型由原来的萌发率0%提高到16%,植株形成率为3.0%～3.2%。在研究中一些学者发现,培养在试管中的种子,经5℃低温冷藏3个月后,一些小胚钻出种皮开始萌发,当长至足够长时,将其种在温室中。当切开种子时,未萌发的种子开始生长,取出胚继代,甚至干瘪的种子也能抢救成功。因而提出了低温处理和破除种皮的机械阻碍,有利于提高胚成苗率的观点。后来,余旦华的试验也得出了同样的结论。董晓玲等则认为培养基内附加低浓度的秋水仙碱对无籽葡萄胚的发育有良好的促进作用。Calif等指出,基因型不同对生长调节物质的种类要求也不同,在培养基中添加适量的G A3和IAA有利于无籽葡萄的胚培养,而有籽葡萄单独添加G A3较好。总之,通过大量的研究不仅获得了许多早熟和无籽葡萄实生种子的胚培养植株,而且得到了一大批无籽×无籽的杂交后代,高达82%的无籽率代替了有籽×无籽后代15%的无籽率[9,10]。

胚培养的应用,可以不再用有籽葡萄做母本,第2年再回交或轮交来育种;基因型之间可以直接杂交,不必受有籽母本的限制,使获得双亲复合性状变得容易,获得无籽后代的比例也提高了;利用无籽×无籽时,获得同样数量的无籽种苗需要的群体较小。3　小结

胚培养作为果树作物育种的一种工具,无疑占有非常重要的地位。此外,在胚败育前进行胚培养对完成离体授粉和受精具有相当重要的价值,可以避免杂交障碍,增加了杂交过程中父本和母本的选择范围。参考文献

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