甜菜單倍體育種進(jìn)展研究

李換桃 馮曉斌

摘 要：對(duì)甜菜單倍體育種的研究進(jìn)展進(jìn)行了闡述，并對(duì)存在的問(wèn)題和前景進(jìn)行了論述，旨在為甜菜的單倍體育種提供一定參考。

關(guān)鍵詞：甜菜；單倍體育種；進(jìn)展

文章編號(hào)： 1005-2690（2018）05-0084-02 中圖分類(lèi)號(hào)： S566.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

甜菜是世界兩大糖料作物之一[1]，在我國(guó)的種植較廣泛，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物。其不僅是制糖業(yè)重要的基礎(chǔ)原料，而且是一種良好的飼料[2]。甜菜起源于國(guó)外，我國(guó)甜菜種質(zhì)資源匱乏，優(yōu)良品種主要依賴(lài)國(guó)外引進(jìn)，嚴(yán)重限制了我國(guó)甜菜育種的發(fā)展。

甜菜為兩年生異花授粉作物，利用常規(guī)育種方法獲得純合親本的時(shí)間較長(zhǎng)，育種速度緩慢，單倍體育種可以快速獲得純合體，并且獲得的二倍體植株為純合的雙單倍體，大大縮短了育種年限，提高了育種效率。同時(shí)甜菜單倍體育種能夠挖掘更多的優(yōu)良性狀，有利于創(chuàng)制優(yōu)良的甜菜新種質(zhì)。

1 甜菜單倍體發(fā)生途徑

1.1 自然發(fā)生

自然條件下，由于甜菜不同品種間異花授粉或其他因素導(dǎo)致生殖過(guò)程異常，而自發(fā)產(chǎn)生單倍體。這種自發(fā)產(chǎn)生單倍體的現(xiàn)象極少，頻率極低[3]，極大地制約了甜菜單倍體育種的發(fā)展，因此在甜菜育種過(guò)程中，多采用人工誘導(dǎo)方式來(lái)獲取單倍體。

1.2 人工誘導(dǎo)

人工誘導(dǎo)甜菜單倍體的方法很多，主要包括物理誘導(dǎo)、化學(xué)誘導(dǎo)、生物學(xué)誘導(dǎo)以及離體培養(yǎng)誘導(dǎo)等，其中離體誘導(dǎo)培養(yǎng)效果較好。利用離體培養(yǎng)誘導(dǎo)甜菜單倍體的途徑主要包括花藥培養(yǎng)、花粉培養(yǎng)、未受精胚珠培養(yǎng)、遠(yuǎn)緣雜交誘導(dǎo)、雙生苗、化學(xué)藥劑處理及輻射誘導(dǎo)等。

2 甜菜離體誘導(dǎo)單倍體育種方法

2.1 花藥和花粉的離體培養(yǎng)

甜菜的花粉、花藥離體培養(yǎng)是雄核發(fā)育的兩種方式，是獲取單倍體的有效途徑。該途徑是將花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中形成的花粉粒，利用離體培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)形成單倍體胚的過(guò)程?；ㄋ帯⒒ǚ叟囵B(yǎng)已在很多種植物中獲得成功，甜菜的花藥、花粉離體培養(yǎng)研究也較多，但效果不太理想，誘導(dǎo)率和成苗率都較低。甜菜的花藥、花粉培養(yǎng)受培養(yǎng)基、基因型、花粉發(fā)育時(shí)期、植株生長(zhǎng)狀態(tài)、激素等因素影響較大。張悅琴等[4]在對(duì)花藥、未受精胚珠培養(yǎng)技術(shù)及其在甜菜育種應(yīng)用的研究中，發(fā)現(xiàn)甜菜花藥、花粉培養(yǎng)的最佳時(shí)期是單核中、晚期。

2.2 未授粉胚珠的離體培養(yǎng)

未受精胚珠的離體培養(yǎng)是雌核發(fā)育的一種方式，是將未受精的胚珠培養(yǎng)到誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)胚狀體的發(fā)生。甜菜未受精胚珠培養(yǎng)不但比花藥培養(yǎng)胚狀體誘導(dǎo)率高，而且出胚基因型范圍較廣，大多數(shù)基因型甜菜均能誘導(dǎo)出苗，誘導(dǎo)頻率較高[5]。胚囊發(fā)育時(shí)期對(duì)胚狀體誘導(dǎo)的影響較大，發(fā)育成熟的胚囊有利于誘導(dǎo)培養(yǎng)，一般選取含苞待放的小花誘導(dǎo)效果較好。

2.3 雜交胚等其他育種方法

雜交胚是指在種間或?qū)匍g雜交產(chǎn)生的胚，早期能夠正常發(fā)育，但由于胚乳發(fā)育不良而最終死亡。這種雜交胚具有正常生長(zhǎng)的潛力，若能及早剝離出來(lái)進(jìn)行離體培養(yǎng)，也能獲得雜種再生植株。雜交胚培養(yǎng)技術(shù)是解決植物遠(yuǎn)緣雜交不親和性和自交不親和性的有效途徑，可以更好地挖掘野生甜菜種質(zhì)資源的潛力，擴(kuò)大甜菜育種范圍。甜菜雌核誘導(dǎo)培養(yǎng)單倍體還包括延遲授粉誘導(dǎo)、異種屬細(xì)胞質(zhì)核替換、化學(xué)藥劑誘導(dǎo)、輻射誘導(dǎo)以及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)等。此外，單倍體誘導(dǎo)方式還包括雙生苗、半配合受精及體細(xì)胞染色體排斥等。

3 倍性鑒定

再生植株的倍性鑒定方法主要包括直接鑒定法和間接鑒定法。直接鑒定法又叫染色體計(jì)數(shù)法，一般對(duì)植株的根尖、莖尖、幼葉等分生速度快的部位進(jìn)行鏡檢，確定染色體數(shù)目。杜勝利等[6]對(duì)黃瓜倍性鑒定方法進(jìn)行了研究，得出倍性鑒定最直接、準(zhǔn)確的方法是體細(xì)胞染色體計(jì)數(shù)法。董立[7]研究了甜菜的染色體鏡檢方法。

間接鑒定法不如直接鑒定法準(zhǔn)確，但卻簡(jiǎn)便易操作。常用的方法包括流式細(xì)胞儀鑒定法、葉片氣孔大小及保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體數(shù)目鑒定法、植株形態(tài)觀察法等。魏良民等[8]在對(duì)甜菜葉片葉綠體鏡檢的應(yīng)用研究中，對(duì)葉

片表皮氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中的葉綠體數(shù)目進(jìn)行了倍性鑒定。

4 染色體加倍

獲得的單倍體植株需要進(jìn)行加倍成為二倍體，目前染色體加倍方法主要包括自然加倍和人工加倍兩種。自然加倍率很低，故一般采用人工加倍的方法。人工加倍常用的誘變劑為秋水仙素、吲哚乙酸、萘啶乙烷、磺胺劑及一些除草劑類(lèi)物質(zhì)等。在生產(chǎn)栽培過(guò)程中，可先移栽再加倍，也可先加倍再移栽。

5 問(wèn)題與展望

單倍體育種技術(shù)的應(yīng)用，大大縮短了甜菜的育種年限，獲得的雙倍體植株純合率高，極大地提高了育種效率。但目前甜菜的單倍體育種技術(shù)還不完善，存在著胚狀體誘導(dǎo)率低、二倍體率低、成苗率低等問(wèn)題，因此，甜菜單倍體育種應(yīng)從各影響因素入手，進(jìn)一步優(yōu)化誘胚、成苗培養(yǎng)條件和二倍體加倍技術(shù)，改進(jìn)單倍體育種技術(shù)，建立甜菜的單倍體育種技術(shù)體系，進(jìn)一步推動(dòng)甜菜育種工作的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 王燕飛，陳麗君，劉華君，等.我國(guó)甜菜誘變育種方法研究進(jìn)展[J].中國(guó)糖料，2008（04）：66-68.

[ 2 ] 劉升廷，張立明，蔡惠珍，等.甜菜育種動(dòng)向與展望[J].中國(guó)糖料，2016，38（04）：56-61.

[ 3 ] 付增娟，白晨，張惠忠，等.單倍體誘導(dǎo)技術(shù)在甜菜育種中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2014（03）：192-195.

[ 4 ] 張悅琴，邵明文，黃彩云.花藥、未受精胚珠培養(yǎng)技術(shù)及其在甜菜育種的應(yīng)用[J].中國(guó)甜菜糖業(yè)，1992（05）：6-11.

[ 5 ] 牛素清，白晨，張惠忠，等.細(xì)胞工程在甜菜育種上的應(yīng)用進(jìn)展[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2010（01）：31-32.

[ 6 ] 杜勝利，韓毅科，魏愛(ài)民，等.黃瓜倍性鑒定方法的研究[J].園藝學(xué)報(bào)，2002，29（03）：280-281.

[ 7 ] 董立.甜菜染色體鏡檢方法[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，1980（03）：36-37.

[ 8 ] 魏良民，朱文彬，田曉東，等.甜菜葉片葉綠體鏡檢的應(yīng)用[J].新疆農(nóng)業(yè)科技，2003（05）：24.

（收稿日期：2018-03-08）