胚敗育型無核葡萄高效育種技術

[摘 要] 如今，葡萄已成為我國的大宗水果之一，其種植面積在蘋果、柑橘、梨之后。隨著葡萄產業的迅速發展，由于無核葡萄具有易于食用、適合制干等特性，我國對其的關注度日益提高。但是，目前無核葡萄多為歐亞種，豐產優質但不抗病、果小，其胚敗育的特點是雜交育種改良不良性狀面臨的一個重要障礙。因此，本文從探究無核葡萄的形成機制和發育特點出發，根據我國無核葡萄的育種目標，探討胚敗育型無核葡萄高效優質育種技術，以克服胚敗育這一障礙。

[關鍵詞] 無核葡萄;胚敗育;胚挽救技術

[中圖分類號] S663.1 [文獻標識碼] B [文章編號] 1674-7909（2019）24-97-2

葡萄是世界上最古老的果樹樹種之一，葡萄無核育種是世界上葡萄育種研究的重要方向。在我國，無核葡萄越來越受消費者的青睞，無核葡萄的優質育種變得十分重要。但目前栽培的無核葡萄品種多屬歐洲葡萄，雖然其品質較為優良，但不抗病如白粉病、褐斑病。因此，選育優質、大粒、抗逆、性狀穩定的無核品種是葡萄育種的重要方向。

然而，目前主栽無核葡萄雖然具有較好的經濟性狀，但胚敗育的特點卻使其通過雜交育種獲得抗性強、成熟期早的個體變得極為困難。因此，為了培育優質無核葡萄種質，提高子代無核率，縮短育種周期，了解無核葡萄的形成機制和發育特點，并利用無核葡萄高效育種技術繁育胚敗育型品種顯得至關重要。

1 無核葡萄的形成機制

無核葡萄一般沒有種子或者癟子。根據無核葡萄來源，即是否需要授粉受精進而發育成果實，將其分為單性結實型和假單性結實型[1，2]，而目前栽培的無核葡萄中超過85%為假單性結實型[3]。雖然胚敗育型無核葡萄胚發育和敗育的現象比較復雜，但是只要了解其形成機制，便可找到適合胚敗育型無核葡萄的高效育種技術，提高無核品種的比例。

單性結實型無核葡萄，由未經受精的子房發育成無核果實，這是無核果實形成的常見原因。假單性結實型又稱為種子敗育結實型，該類型無核葡萄能正常授粉受精，但在果實發育過程中幼胚中途停止發育并在果肉中留下種痕，實際上就是受精的胚發生了敗育[4]。一般假單性結實型果實較單性結實的無核果實大[5]。

雖然無核葡萄胚發育和敗育的現象比較復雜，但研究表明，無核葡萄與有核葡萄胚的早期發育過程一致，隨后無核葡萄胚珠質量和縱橫徑增加到一定階段時停止，而其果仍繼續發育，其合子胚敗育，解體消失[6]。

2 鮮食用無核葡萄的育種目標

無核葡萄新品種選育，主要分為鮮食用無核葡萄和制干用無核葡萄2個方向，總的趨勢是抗性、早熟、大粒和有香味。歷代葡萄育種者為了實現這些目標，做了大量工作，培育的很多優良品系在我國葡萄生產中發揮了階段性的作用。鮮食用無核葡萄育種目標大體分為以下幾個方面。

2.1 產量性狀

葡萄產量構成的因素包括結果枝平均果穗數、平均單穗質量等，這些性狀也都是重要的農藝性狀。

2.2 品質性狀

鮮食用葡萄的果實質量包括感官品質、營養品質、加工品質和貯運品質，其中紅色和藍黑色的有色無核、耐貯、具有香味的品種更是世界無核葡萄育種的重要方向之一。不僅如此，就營養品質來看，無核葡萄品種果實內可溶性糖、鉀、鎂含量低于有核品種，可以進一步加強培育。

2.3 適應性（抗病性狀、抗逆性狀）

我國不是葡萄的最適宜栽植區，由于存在冬季過冷和夏季病蟲害嚴重的發展制約，抗寒、抗病是我國無核葡萄育種的重要目標性狀。

2.4 成熟期

無核葡萄果實不耐貯運、裂果嚴重，生產上需要早、中、熟品種配套，實現均衡供應，優質的早熟和晚熟鮮食無核葡萄品種也是重要的育種目標之一。

3 無核葡萄胚挽救技術

無核葡萄具有良好的經濟性狀和食用性狀，了解無核葡萄的形成機制和發育特點，按照我國無核葡萄的實際育種目標，采用胚挽救技術能克服無核葡萄胚敗育的特性。

3.1 胚挽救技術

對在發育早期就敗育或退化的胚，或者由于營養和生理而形成的難以播種成苗的胚，從胚珠中分離的合子胚在培養基中繼續發育至成熟，阻止幼胚敗育的方法稱為胚挽救技術。其應用最廣泛的為胚早期離體培養技術。將組織培養與胚挽救相結合，對于胚敗育型無核果實的優良育種有重要意義[7]。

相較于傳統育種方式，胚挽救技術培育的子代無核率高（45%～82%）[8]、育種周期短，該技術是目前無核葡萄育種研究中發展最快的新興實用技術，推動了無核葡萄的育種進程。因而其已被廣泛應用于無核葡萄種質創制，已在葡萄三倍體育種、種質創新和抗性育種、遠緣雜交育種等方面有所應用，目前葡萄胚珠培養、胚的胚珠內培養、胚乳培養等方式都能獲得無核單株。此外，胚拯救技術在櫻桃、柑橘（克服多胚性）等果樹上的應用均獲得了成功。以上研究充分說明利用胚挽救技術獲得無核葡萄新優品種是完全可行的，并具有重要意義。

然而，目前胚挽救技術的應用面臨胚發育率、成苗率還不夠高等問題。研究表明，無核葡萄胚挽救效率受到如父母本基因型、胚珠的接種時期、珠被處理方式等因素的影響。

3.2 分子標記輔助胚挽救育種

分子標記技術作為一種新型的遺傳標記在生物的遺傳育種和遺傳研究等方面發揮了越來越重要的作用，其中隨機擴增多態性DNA標記技術（RAPD）以其快速、準確、靈敏的特點，一經產生即在生物學研究領域得到重視和廣泛應用。獲得胚挽救雜交子代后，可利用分子標記輔助育種技術對胚挽救雜交子代進行遺傳研究和早期選擇、預測，加快育種進程，提高個體純合程度、育種效率。

4 展望

由于主栽無核葡萄胚敗育的特點，很難通過雜交育種獲得抗性強、成熟期早的個體，借助胚拯救培育技術能克服胚敗育而培育完整植株。現在胚挽救技術在果樹育種上的應用越來越廣泛，極大地推動了胚敗育型無核果樹的育種進程。但是，我國的這些育成品種在商品性上缺乏突破，且多數品種都是由2個外來或古老種質的簡單雜交獲得的，缺少多親多代綜合雜交育成的品種。

因此，今后關于胚敗育型無核葡萄的研究應在更深一步探索其機理的同時，加大胚敗育的調控研究，在分子生物學水平上研究胚胎敗育相關基因和激素調控等。而且隨著對與胚敗育相關基因的深入研究，更為準確全面的胚敗育相關的無核分子標記應不斷被研發出來輔助胚挽救育種技術，從而為無核葡萄新品種的高效育種奠定更堅實的基礎。

參考文獻

[1]Pearson H M. Parthenocarpy and Seedlessness in Vitis vinifera L.[J].Science，1932（1982）：594.

[2]劉家駒，盧春生.無核葡萄（文獻綜述）[J].果樹科學，1985（4）：15-20.

[3]Wang J W，Horiuchi S. A histological study on the seedlessness in 'Himrod Seedless' grape[J].Engei Gakkai Zasshi，1990（3）：455-462.

[4]Ledbetter C A，Ramming D W. Seedlessness in Grapes[M].Wiley：Horticultural Reviews，2011.

[5]李桂榮.無核葡萄胚胎發育的生理特性和胚挽救育種技術的研究[D].咸陽：西北農林科技大學，2013.

[6]王飛，王躍進，周會玲，等.無核葡萄與中國野生葡萄雜種胚發育和敗育的細胞學研究[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2005（3）：61-65.

[7]張文穎，王晨，湯崴，等.果樹果實胚敗育研究進展[J].分子植物育種，2018（12）：4043-4054.

[8]梁樹樂，李林，劉少杰，等.有性雜交結合胚挽救在無核葡萄育種上的應用[J].中國果菜，2018（12）：27-29.