植物组培与多倍体育种相结合的研究进展.pdf

1、北 方 园 艺 2009(5) :111 113 专 题 综 述 第 一 作 者 简 介 :邓 平 平 (1983O) ,女 ,吉 林 人 ,在 读 硕 士 ,研 究 方 向 为新 品 种 选 育 。 EOmail :help_you_help_me 163. com。基 金 项 目 :“ 十 一 五 ” 科 技 支 撑 计 划 资 助 项 目 (2006BAD01A08) 。收 稿 日 期 :2008 - 12 - 20植 物 组 培 与 多 倍 体 育 种 相 结 合 的 研 究 进 展邓 平 平 , 罗 乐 , 张 启 翔(北 京 林 业 大 学 园 林 学 院 ,北 京 100083)

2、摘 要 :利 用 组 织 培 养 可 以 加 快 多 倍 体 的 育 种 进 程 ,提 高 多 倍 体 的 诱 导 成 功 率 。 现 主 要 介 绍组 织 培 养 与 多 倍 体 育 种 结 合 应 用 的 方 法 、 材 料 、 处 理 时 间 和 浓 度 的 选 择 ,以 及 这 种 方 法 的 优 缺 点 ,并 对 应 用 前 景 进 行 了 展 望 。关 键 词 :组 织 培 养 ;多 倍 体 育 种中 图 分 类 号 :Q 943. 1 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1001 - 0009(2009) 05 - 0111 - 03近 十 几 年 来 ,植 物 组 织

3、培 养 技 术 日 臻 完 善 ,多 数 植物 都 已 经 建 立 起 了 较 为 完 善 的 再 生 体 系 ,由 于 条 件 易 于控 制 ,现 多 用 于 与 化 学 诱 变 结 合 诱 导 植 物 多 倍 体 。化 学 诱 变 与 组 培 的 结 合 ,使 得 多 倍 体 诱 导 中 融 入 了组 织 培 养 的 优 点 。 首 先 试 验 条 件 易 于 控 制 ,由 于 组 培 是在 室 内 进 行 的 ,这 就 在 很 大 程 度 上 降 低 了 外 界 环 境 因 素对 于 试 验 的 干 扰 和 影 响 。 其 次 ,可 以 缩 短 育 种 时 间 ,由于 组 培 能 实 现

4、 快 速 繁 殖 ,多 倍 体 诱 导 时 可 一 次 处 理 大 量的 植 物 材 料 ,大 大 的 加 快 了 育 种 进 程 。 第 三 ,利 用 组 织培 养 技 术 可 对 诱 导 成 功 的 材 料 进 行 快 速 繁 殖 ,获 得 更 多的 多 倍 体 材 料 。 另 外 由 于 所 选 材 料 大 多 幼 嫩 ,且 处 在 分生 状 态 的 组 织 细 胞 ,容 易 受 秋 水 仙 碱 的 影 响 ,诱 导 成 功率 较 高 。 同 时 方 便 鉴 定 ,在 短 期 内 可 快 速 鉴 定 大 批 量 株系 ,筛 选 出 多 倍 体 ,且 多 倍 体 纯 度 高 。1 常 用

5、诱 导 方 式在 组 培 与 多 倍 体 育 种 相 结 合 的 应 用 中 ,常 用 的 诱 变剂 是 秋 水 仙 碱 ,根 据 材 料 与 诱 导 方 式 的 不 同 选 用 不 同 的浓 度 。 常 用 的 诱 导 方 式 有 浸 渍 法 、 点 滴 法 和 混 培 法 。1. 1 浸 渍 法用 过 滤 灭 菌 的 不 同 浓 度 的 秋 水 仙 碱 直 接 浸 泡 植 物的 组 织 和 器 官 ,后 播 于 未 加 秋 水 仙 碱 的 培 养 基 中 ,此 方法 成 功 的 在 香 石 竹 1 、 四 季 桔 2 、 金 柑 3 、 新 疆 雪 莲 4 等多 种 植 物 多 倍 体 诱

6、 导 中 得 到 了 应 用 。 关 于 浸 泡 的 浓 度和 时 间 目 前 说 法 不 一 ,根 据 植 物 、 组 织 和 器 官 的 不 同 而有 各 自 较 适 合 的 剂 量 和 处 理 时 间 。 由 于 浸 渍 法 与 植 物的 组 织 器 官 直 接 接 触 ,诱 导 成 功 率 较 高 。 另 外 为 了 进 一步 加 强 植 物 材 料 和 药 液 之 间 的 接 触 ,提 高 诱 导 的 成 功率 ,何 建 等 5将 获 得 的 无 菌 试 管 苗 茎 尖 转 移 到 已 过 滤 灭菌 的 浓 度 为 0. 05 %、 0. 1 %、 0. 2 %、 0. 4 %的 秋

7、 水 仙 碱 溶 液中 ,放 于 摇 床 上 轻 轻 摇 动 使 其 与 秋 水 仙 碱 溶 液 充 分 接触 ,处 理 完 毕 用 无 菌 水 冲 洗 4 5 次 ,转 入 到 不 含 有 秋 水仙 碱 的 继 代 培 养 基 上 继 续 培 养 ,得 到 较 理 想 的 效 果 。1. 2 点 滴 法将 植 物 材 料 用 灭 过 菌 的 棉 花 包 裹 ,滴 加 不 同 浓 度 的无 菌 秋 水 仙 碱 溶 液 ,保 持 材 料 与 药 液 的 接 触 ,随 时 滴 加药 液 。 此 法 可 用 于 避 免 长 时 间 的 处 理 致 使 秋 水 仙 碱 溶液 分 解 ,影 响 加 倍

8、诱 导 的 效 果 。1. 3 混 培 法将 不 同 浓 度 的 秋 水 仙 碱 溶 液 加 入 培 养 基 中 ,后 将 材料 灭 菌 后 直 接 接 到 培 养 基 中 进 行 培 养 ,由 于 材 料 只 单 面接 触 培 养 基 ,并 不 能 较 充 分 的 与 秋 水 仙 碱 药 液 接 触 ,因此 诱 导 效 果 并 不 是 很 理 想 ,但 也 有 较 为 成 功 的 例 子 。 王强 等 将 川 贝 母 淡 黄 色 愈 伤 组 织 切 成 0. 5 cm 0. 5 cm 0. 5 cm 的 小 块 ,转 入 含 有 秋 水 仙 碱 浓 度 分 别 为 100、 500、1 00

9、0、 2 000 mg/ L 的 愈 伤 组 织 诱 导 培 养 基 中 ,处 理 分 别为 1、 5、 10 d ,处 理 完 毕 后 转 入 不 含 秋 水 仙 碱 的 分 化 培 养基 中 进 行 分 化 培 养 ,获 得 四 倍 体 植 株 6 。以 上 3 种 方 法 各 有 利 弊 ,对 于 不 同 植 物 材 料 的 诱 导也 产 生 了 不 同 的 加 倍 效 果 ,如 郑 君 强 等 2用 秋 水 仙 碱 诱导 四 季 桔 的 研 究 结 果 表 明 浸 渍 法 效 果 较 好 ;而 段 英 姿 7等 用 秋 水 仙 碱 诱 导 菘 蓝 多 倍 体 时 发 现 秋 水 仙 碱

10、 加 入 培养 基 中 有 助 于 多 倍 体 的 形 成 。2 诱 导 材 料 的 选 择用 于 组 织 培 养 的 外 植 体 材 料 均 可 以 用 来 诱 导 多 倍体 ,但 是 秋 水 仙 碱 对 于 正 在 分 裂 的 细 胞 诱 导 成 功 率 较高 ,因 此 大 多 数 学 者 都 采 用 愈 伤 组 织 和 丛 生 芽 进 行 诱导 。 近 年 来 随 着 诱 导 技 术 的 逐 渐 成 熟 ,也 见 了 用 种 子 、离 体 组 织 进 行 成 功 诱 导 的 报 道 。2. 1 种 子用 种 子 进 行 多 倍 体 诱 导 的 试 验 以 前 多 见 于 田 间 实验 ,

11、但 由 于 温 度 、 光 照 条 件 的 不 确 定 性 ,对 于 诱 导 结 果 有111 专 题 综 述 北 方 园 艺 2009(5) :111 113一 定 的 影 响 。 因 此 现 多 用 组 织 培 养 的 方 法 进 行 多 倍 体诱 导 。 张 蜀 敏 等 4用 秋 水 仙 碱 浸 种 法 :将 未 消 毒 的 雪 莲种 子 分 别 浸 泡 在 0、 0. 1 %、 0. 3 %、 0. 5 %、 0. 7 %、 0. 9 %、1. 1 %的 秋 水 仙 碱 与 2 %的 二 甲 基 亚 砜 溶 液 中 共 处 理6 h ,然 后 将 处 理 后 的 种 子 消 毒 后 ,

12、接 种 到 MS 基 本 培 养基 上 培 养 。 但 是 试 验 结 果 并 不 理 想 ,出 现 了 较 多 的 嵌 合体 。2. 2 愈 伤 组 织愈 伤 组 织 为 正 在 分 裂 的 细 胞 ,用 秋 水 仙 碱 进 行 处 理后 ,较 容 易 出 现 多 倍 体 。 目 前 用 愈 伤 组 织 进 行 多 倍 体 诱导 取 得 了 较 成 功 的 结 果 。 王 跃 华 8 用 秋 水 仙 碱 溶 液 诱导 茎 段 愈 伤 组 织 ,将 已 培 养 的 川 黄 柏 茎 段 愈 伤 组 织 切 成小 块 分 别 接 种 在 含 有 不 同 浓 度 的 秋 水 仙 碱 (过 滤 灭 菌

13、 )的 培 养 基 上 进 行 芽 分 化 培 养 ,25 d 后 将 诱 导 产 生 的 不 定芽 再 转 入 不 含 有 秋 水 仙 碱 的 生 根 培 养 基 中 培 养 ,40 d 后获 得 多 倍 体 组 培 苗 。 用 不 同 浓 度 的 秋 水 仙 碱 溶 液 浸 泡愈 伤 组 织 后 转 入 不 含 秋 水 仙 碱 的 培 养 基 中 进 行 培 养 。2. 3 丛 生 芽芽 比 较 幼 嫩 ,较 容 易 经 秋 水 仙 碱 处 理 后 加 倍 ,并 得到 较 为 纯 和 的 多 倍 体 。 曹 杨 9 用 生 姜 试 管 苗 的 初 生 芽作 为 无 菌 材 料 ,浸 泡 于

14、 0. 2 %秋 水 仙 碱 12 h ,得 到 较 高 诱导 率 的 多 倍 体 。2. 4 幼 苗可 以 先 培 育 出 无 菌 幼 苗 ,后 用 秋 水 仙 碱 进 行 处 理 。段 英 姿 等 10将 秋 水 仙 碱 过 滤 灭 菌 后 配 成 含 不 同 浓 度 的秋 水 仙 碱 分 化 培 养 基 ,将 长 1. 5 2 cm 健 壮 幼 苗 转 入 该培 养 基 中 ,分 别 处 理 5、 7、 10 d ,再 转 入 生 根 培 养 基 中培 养 。2. 5 叶 片叶 片 可 直 接 用 秋 水 仙 碱 进 行 处 理 ,诱 导 多 倍 体 。 王鸿 鹤 等 将 秋 水 仙 碱

15、 过 滤 灭 菌 后 按 不 同 浓 度 分 别 加 入 分化 培 养 基 中 ,将 叶 片 预 培 养 l 周 后 转 入 上 述 培 养 基 中 ,分别 处 理 l、 2 周 后 ,无 菌 水 冲 洗 ,用 无 菌 滤 纸 吸 干 后 转 入 分化 培 养 基 培 养 。 但 结 果 并 不 理 想 ,随 着 秋 水 仙 碱 处 理 浓度 与 时 间 的 加 长 ,叶 片 受 损 害 较 为 严 重 11 。2. 6 茎 段茎 段 近 来 也 较 多 的 被 用 来 诱 导 多 倍 体 ,并 可 见 较 成功 的 报 道 。 商 宏 莉 等 12在 无 菌 的 条 件 下 利 用 秋 水

16、仙 碱对 红 千 层 无 菌 苗 茎 段 进 行 处 理 ,成 功 的 诱 导 出 了 四 倍 体植 株 。2. 7 茎 尖茎 尖 比 较 幼 嫩 ,分 生 能 力 强 ,经 药 液 处 理 较 容 易 获得 多 倍 体 。 周 堂 英 等 13用 不 同 浓 度 的 秋 水 仙 碱 对 粉 葛的 无 菌 苗 茎 尖 进 行 不 同 时 间 的 处 理 , 成 功 诱 导 出 遗 传 物质 加 倍 的 同 源 四 倍 体 。2. 8 体 细 胞 胚 胎体 胚 萌 发 早 期 对 秋 水 仙 碱 有 较 强 的 耐 受 性 ,用 体 胚诱 导 多 倍 体 成 功 率 较 低 。 李 正 红 等

17、14以 地 锦 幼 胚 愈 伤组 织 诱 导 的 体 细 胞 胚 胎 为 材 料 用 秋 水 仙 碱 浸 泡 处 理 ,仅有 一 种 处 理 出 现 了 多 倍 体 ,比 率 为 40 %。2. 9 胚 根胚 根 较 幼 嫩 ,诱 导 成 功 率 相 对 较 高 ,但 容 易 产 生 嵌合 体 。 张 蜀 敏 等 4 待 种 子 露 白 后 ,待 胚 根 长 至 1 cm 左右 ,转 接 至 含 有 2 %二 甲 基 亚 砜 (DMSO) ,且 分 别 含 100、400、 600 mg/ L 秋 水 仙 碱 的 MS 基 本 培 养 基 上 依 次 培 养12、 18、 24 h 。3 处

18、理 浓 度 和 时 间秋 水 仙 碱 是 一 种 有 毒 药 剂 ,处 理 不 当 会 对 植 物 造 成伤 害 。 秋 水 仙 碱 处 理 的 浓 度 和 时 间 因 诱 导 的 方 法 和 材料 的 不 同 有 所 差 异 。 浓 度 高 、 处 理 时 间 长 诱 导 率 高 ,但是 容 易 对 植 物 造 成 伤 害 ;浓 度 低 、 时 间 短 则 不 易 得 到 多倍 体 植 株 。 一 般 有 效 浓 度 为 0. 0006 % 1. 6 %。 但 浓 度大 小 因 植 物 的 不 同 和 同 一 植 物 的 不 同 部 位 而 有 所 差 异 ,因 此 浓 度 和 时 间 的

19、处 理 还 要 事 先 进 行 预 试 验 ,找 到 最 适的 浓 度 和 时 间 。 但 一 般 0. 2 % 0. 4 %水 溶 液 效 果 较好 15 。 另 外 由 于 浸 渍 法 直 接 与 植 物 材 料 接 触 ,故 所 需 浓度 相 对 较 低 ,而 混 培 法 则 相 对 要 提 高 秋 水 仙 碱 的 浓 度(针 对 同 一 植 物 同 一 部 位 的 处 理 ) 。4 存 在 的 问 题组 培 与 化 学 诱 变 的 结 合 存 在 着 一 些 问 题 ,一 是 由 于需 要 进 行 足 够 的 诱 变 处 理 才 能 筛 选 出 有 用 的 多 倍 体 。二 是 由 于

20、 一 些 植 物 材 料 尚 未 建 立 完 善 的 组 培 快 繁 体 系 ,因 此 ,此 方 法 并 不 能 用 于 所 有 的 植 物 上 ,具 有 局 限 性 。三 是 由 于 室 内 与 外 界 环 境 差 异 较 大 ,室 内 条 件 单 一 易 于控 制 ,而 田 间 、 温 室 会 受 到 诸 多 因 素 影 响 ,这 就 影 响 了 组培 苗 移 栽 的 成 活 率 ,造 成 诱 变 成 功 的 植 株 移 栽 后 死 亡 的现 象 。 四 是 目 前 多 倍 体 育 种 主 要 采 用 的 是 秋 水 仙 碱 药剂 ,由 于 秋 水 仙 碱 是 一 种 有 毒 物 质 ,对

21、 于 人 类 和 环 境 都有 一 定 的 危 害 ,另 外 也 容 易 对 植 物 产 生 毒 害 作 用 ,因 此寻 找 一 种 既 能 有 效 诱 导 多 倍 体 ,又 能 减 少 有 毒 危 害 的 药剂 是 今 后 的 研 究 方 向 。5 前 景 展 望组 培 与 多 倍 体 育 种 的 结 合 应 用 ,不 仅 是 新 的 诱 导 方法 ,而 且 可 以 解 决 一 些 多 倍 体 育 种 中 容 易 产 生 的 问 题 ,加 快 多 倍 体 育 种 的 进 展 ,具 有 较 为 广 阔 的 应 用 和 发 展 前景 。目 前 对 于 组 培 体 系 较 为 完 善 的 植 物

22、可 进 行 大 量 的诱 导 处 理 培 育 多 倍 体 ,同 时 应 加 强 蔬 菜 、 林 木 、 药 用 植 物等 的 离 体 培 养 技 术 ,从 而 实 现 组 培 与 多 倍 体 育 种 相 结 合应 用 ,以 期 达 到 改 良 物 种 和 丰 富 种 质 资 源 的 目 的 。参 考 文 献1 瞿 素 萍 ,熊 丽 ,莫 锡 君 ,等 .香 石 竹 的 多 倍 体 诱 导 及 其 变 异 研 究 J .西211北 方 园 艺 2009(5) :111 113 专 题 综 述 南 农 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) ,2004 ,26(5) :609O612.2 郑

23、 君 强 ,罗 筱 玉 ,方 小 燕 .秋 水 仙 碱 对 四 季 桔 多 倍 体 的 诱 导 效 应 J .福 建 果 树 ,2005(4) :3O5.3 郑 君 强 ,陈 露 薇 ,罗 筱 玉 ,等 .金 柑 多 倍 体 诱 导 初 探 J .亚 热 带 农 业 研究 ,2005(4) :17O20.4 张 蜀 敏 ,王 晓 军 ,郝 秀 英 ,等 .新 疆 雪 莲 多 倍 体 的 诱 导 初 探 J .西 北 农业 学 报 ,2008 ,17(1) :216O220.5 何 建 ,冯 焱 ,王 建 辉 ,等 .长 穗 桑 组 织 培 养 和 四 倍 体 新 种 质 诱 导 J .西南 农

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32、的 离 体 诱 导 及 其 鉴 定 J .园 艺学 报 ,2007 ,34(3) :729O734.The Researth of the Domestic Plant Tissue Culture inConnection with the Polyploid BreedingDENG PingOping , LUO Le , ZHANG QiOxiang(Landscape College , Beijing Forestry University , Beijing 100083 , China)Abstract :Tissue culture could be used to speed up the polyploid breeding process , and improve the success rate of induc2tion. This paper described the methods , materials , processing time and the concentration , the advantages and disadvan2tages of this method , and the application prospect.Key words :Tissue culture ;Polyploid breeding311