苦瓜花藥培養研究進展

唐懿，李萬寧，劉繼，鄭陽霞，李煥秀

（1.四川農業大學園藝學院，四川雅安，625014；2.四川雙流縣農村發展局）

苦瓜花藥培養研究進展

唐懿1，李萬寧2，劉繼1，鄭陽霞1，李煥秀1

（1.四川農業大學園藝學院，四川雅安，625014；2.四川雙流縣農村發展局）

針對 影響苦瓜花藥培養的主要因素，如基因型、小孢子發育時期、生長環境、預處理、培養基、碳源、激素、添加物等進行綜述，討論了目前苦瓜花藥培養中存在的問題，并為以后苦瓜花藥培養提供了研究方向。

苦瓜；花藥培養；研究進展

苦瓜（Momordica charantiaL.）又名涼瓜，為葫蘆科苦瓜屬一年生蔓生植物，已有數百年的食藥兩用史，其營養豐富，抗壞血酸含量在瓜類蔬菜中最為突出，且性味苦寒，具有清心滌熱、明目解毒之功效，以及降血糖、抗菌、抗病毒等多重作用[1]，在廣大消費者中頗受歡迎[2]。苦瓜在過去多為南方人喜愛，現也漸為北方人所接受，成為一種時尚蔬菜。利用保護地和露地栽培相結合，基本可保證四季供應，不僅能滿足人們的消費需要，也可使生產者獲得較高的經濟效益[3]。

單倍體育種是從植物細胞培養中派生出的一種新育種技術，主要是利用植物的花藥誘導出單倍體植株，其優點是獲得的純合二倍體后代性狀整齊一致，沒有普通雜交后代性狀參差不齊的分離現象，可免去漫長的多代選育鑒定過程，另外在雜合二倍體中表達不出的隱性基因均可在單倍體植株中表達，從而有利于發現植物的優良性狀，提高育種效率。利用花藥培養誘導單倍體具有十分重要的理論意義和應用價值。目前在大多數的瓜類蔬菜中已開展了這方面研究，但是成功的例子不多，而關于苦瓜的花藥離體培養方面的研究較少。

1 苦瓜離體培養研究概況

有關苦瓜的離體培養國內外報道不多，現有的研究均處于初級階段。主要是利用苦瓜的無菌苗，取其子葉、真葉、下胚軸、莖尖和帶芽莖段等進行組織培養，但效果均不理想。茍小平等[4]用苦瓜無菌苗幼葉分離的原生質體，培養出了小愈傷組織，但未見有進一步分化的報道。申洪業[5]對苦瓜的下胚軸進行離體培養，只得到了愈傷組織。Islam等[6]進行了苦瓜子葉離體培養研究，不定芽的再生頻率很低。王小榮等[7]利用苦瓜的子葉、真葉、下胚軸進行試驗，只在子葉上得到了不定芽，且誘導率不高。李靖[8]用苦瓜無菌苗的子葉誘導不定芽，誘導率也不高。唐琳等[9，10]利用無菌種子苗莖尖和帶芽莖段得到了增殖芽，但效果不理想。

2 瓜類花藥組織培養研究概況

西貞夫對黃瓜花藥培養進行了研究，誘導出愈傷組織并分化出莖葉器官，開創了瓜類花藥培養的歷史先河[11]。陳偉等[12]分別對甜瓜花藥培養進行了研究，經愈傷組織分化成苗；陶正南[13]對甜瓜花藥進行培養，經愈傷組織誘導獲得了完整的再生植株，但無有關再生植株倍性方面的報道。Sinha對普通絲瓜進行花藥培養，誘導出愈傷組織。在西瓜的花藥培養中，薛光榮等[14]對2個西瓜品種的花藥進行了愈傷組織誘導，獲得了花粉植株。Ashock Kumar等[15]使用2個黃瓜品種通過B5誘導和分化培養基進行花藥培養獲得花粉再生植株。陳佳[16]對長白苦瓜進行了愈傷組織誘導，但只得到不定根。瓜類花藥培養難度較大，誘導率太低，難以應用于育種實踐。

3 花藥培養的影響因素

3.1 基因型

花藥對離體培養的反應在很大程度上受到基因型的影響，不同基因型的植株對培養的反應不同[17]。在瓜類蔬菜中，不同的種屬有不同的表現。黃瓜早在1971年就通過花藥培養獲得了不定芽[18]，哈密瓜、白蘭瓜（蘭州蜜瓜）、絲瓜、西瓜、甜瓜在此方面都有不同程度的研究，以西瓜花藥培養技術的研究最為成熟。在相同種屬的不同品種間，花藥培養也有不同的表現。謝淼等[19]的研究表明，取同一時期不同品種的黃瓜花藥均可誘導出愈傷組織，但誘導率不一樣，質量也不一樣。在苦瓜的研究中也證實了這一點[20]。

3.2 小孢子發育時期

根據現今研究資料表明，產生單倍體的效率取決于多個因素，最關鍵的是取花藥時小孢子的發育時期。在黃瓜花藥培養中，西貞夫認為不同發育期的花藥，均能形成愈傷組織[21]，而謝淼等[19]卻認為，單核中后期的花藥作為外植體較適合。

何艷等[20]研究發現，單核中晚期的花藥愈傷誘導率最高。而甜瓜花藥培養的最佳時期是單核靠邊期到雙核期[22]，可見不同作物花藥培養要求的最適小孢子發育時期不同。在實際取材時可以根據花藥長度、花蕾大小、外觀形狀和色澤等與花粉發育進程的相關性有目標的直接采樣。

3.3 材料發育時期的生長環境

除小孢子發育時期外，材料發育時期的生長環境對花藥培養效果也有較大的影響。不同生長季節、栽培環境、不同部位的花蕾，其花粉的生理狀態可能均不同，誘導率也有明顯差異。謝淼等[19]發現，春季接種的黃瓜花藥表現的誘導效果比秋季的好。在西瓜花藥培養中發現，開花前期的花藥，愈傷組織誘導頻率較高，且具有良好的分化潛力[23]。大白苦瓜的花藥培養，最佳取材時期為5～7月的陰天9：00～10：00[17]。

3.4 花藥的預處理

瓜類花藥培養中常用的預處理方式是4℃低溫處理，對于不同的種類、品種和生理狀態，要求的預處理時間不同。西瓜的合理處理時間為72 h[24]，甜瓜為36 h[22]，南瓜則為 4 d[25]，黃瓜處理 2 d的效果最佳[26]。4～7℃的低溫預處理都可以顯著地提高絲瓜愈傷組織的誘導率，且在4～8 d的時間范圍內，處理時間越長，愈傷組織誘導率越高[27]。而苦瓜的花藥培養研究卻發現4℃預處理出現負效應，即愈傷組織誘導率隨著預處理時間的延長而逐漸下降，以未經過預處理的花藥愈傷組織誘導率最高，預處理天數達4 d時，愈傷組織誘導率大幅下降[28]。

3.5 基本培養基

大多數的瓜類花藥培養都用MS作為基本培養基。謝淼等[19]選用了MS和B5對黃瓜花藥進行培養，原式瓊采用N6的大量元素、MS的微量元素作為分化培養基進行哈密瓜的花藥培養，而董艷榮[22]在甜瓜花藥培養中則以MS-KI作為培養基，即增加1倍Fe-EDTA、Mg2SO4·7H2O和VB1。此外也有選用N6進行絲瓜離體培養，還有利用不同基本培養基改良后的組合進行瓜類離體培養，而苦瓜花藥培養一般以MS作為培養基。

3.6 碳源

所有瓜類花藥培養的研究試驗中，以蔗糖作為碳源的試驗較多，但針對碳源進行比較的試驗較少。大多研究發現，蔗糖作為碳源比葡萄糖或麥芽糖更利于苦瓜花藥愈傷組織的誘導[17，20]。

3.7 激素

激素的水平和配比通常對誘發細胞的分裂，生長和分化起著決定作用。西貞夫認為在不含生長素的培養基上幾乎不會形成愈傷組織。在瓜類花藥愈傷組織誘導過程中，BA是一個關鍵因素。大多數的瓜類花藥培養試驗表明，在基本培養基中添加BA均能誘導出愈傷組織，配合2，4-D和KT使用效果更好[29]，且BA在愈傷組織分化過程中也起著重要作用。此外，NAA也有利于愈傷組織的誘導，但濃度不宜過高，董艷榮[22]認為最好不超過0.05 mg/L。在黃瓜花藥培養中，低濃度的KT，NAA和2，4-D配合可使愈傷組織誘導率達100%[20]。在西瓜的花藥培養中，使用高濃度的GA3、BA和腺嘌呤或再添加500 mg/L的水解乳蛋白，可誘導愈傷組織快速分化出植株，若添加三十烷醇或BA可加快分化出正常植株[24，30]。馬劉峰等[31]認為，2，4-D在誘導甜瓜花藥由愈傷組織形成胚性細胞團的過程中起了重要作用。研究發現，苦瓜花藥愈傷組織生根比較容易，這可能是由于苦瓜中內源生長素比較高，但是未見誘導出芽的報道[16，20]。

3.8 培養條件

適宜的溫度和光照對愈傷組織的誘導和生長都非常重要[32]。瓜類的花藥培養溫度比其他種類蔬菜要高一些，一般白天為25～30℃，夜間則稍低[33]。當培養溫度為28℃時，黑暗條件下可誘導出具有胚性細胞的甜瓜花藥胚性愈傷組織[34]。在苦瓜中還沒有針對不同培養條件而進行的比較試驗。

3.9 活性炭

活性炭可以吸收培養基及花藥本身產生的抑制物質，對一些蔬菜的花藥培養是有益的。但有關活性炭對瓜類花藥培養的影響報道較少，只有喻財鈴[27]研究指出，活性炭對絲瓜花藥培養的效果差，有抑制作用。

4 問題及展望

苦瓜的單倍體育種還處于起步階段，存在很多問題需要解決。第一，盡管愈傷組織誘導率得到了提高，但小植株的誘導沒有成功，只獲得了少量不定根。第二，有關苦瓜花藥培養的研究太少，缺乏系統、全面、深入的研究。

根據苦瓜易形成愈傷組織而不宜分化不定芽的特點，針對花藥及其誘導出的愈傷組織中內源激素的含量方面進行研究，分析其規律性，為苦瓜花藥培養外源激素的添加提供一定的理論依據。

對于苦瓜花藥培養得到的較豐富的愈傷組織材料，可比較其形態結構特征，結合切片觀察等技術，及時篩選出有可能成為胚性的愈傷組織類型，有針對地進行誘導。

花粉（小孢子）培養是另外一條獲得單倍體的途徑，該途徑能避免花藥壁對單倍體形成的抑制作用，克服嵌合體現象。因此，有必要加強該方面的研究。

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Progress on Anther Culture in Balsam Pear(Momordica charantiaL.)

TANG Yi1,LI Wanning2,LIU Ji1,ZHENG Yangxia1,LI Huanxiu1
(1.College of Horticulture,Sichuan Agricultural University,Sichuan,Ya'an 625014; 2.Countryside development office,Shuangliu,Sichuan)

Anther culture is an important breeding technique in vegetable crops.The factors affecting anther culture of balsam pear,such as genotype,growth phase of microspore,growth environment of material,pretreatment,medium,carbon source,plant growth regulators,medium additions were summarized.The future research direction was put out according to existing problems in balsam pear anther culture.

Balsam pear;Anther culture;Progress

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.24.002

四川農業大學青年科技創新基金（003309）

唐懿（1984-），女，在讀博士研究生，研究方向為園藝植物育種與生物技術，E-mail：tangyisunguochao@sina.com

李煥秀，通信作者，E-mail：hxli62@163.com

2010-01-15