論果樹(shù)三倍體育種的研究進(jìn)展

摘要：本文綜述了果樹(shù)三倍體的研究進(jìn)展：果樹(shù)三倍體育種的途徑主要包括利用對(duì)自然變異的選擇獲得三倍體、利用有性雜交來(lái)培育三倍體、利用胚乳培養(yǎng)獲得三倍體和利用原生質(zhì)融合培育三倍體；對(duì)三倍體的鑒定主要從形態(tài)特征、解剖結(jié)構(gòu)、生理生化特性和染色體數(shù)目等方面來(lái)考慮，同時(shí)對(duì)今后果樹(shù)三倍體育種的研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：果樹(shù)三倍體育種
　　
　　多培體現(xiàn)象是高等生物最普遍的特點(diǎn)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在果樹(shù)中，多培體類(lèi)型分屬于20 科、35屬，400 余種。果樹(shù)多倍體一般具有生長(zhǎng)旺盛、果實(shí)大且少籽或無(wú)籽、產(chǎn)量高、適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，且能夠利用無(wú)性繁殖的方式固定其優(yōu)良性狀，使之保持穩(wěn)定而不分離，在生產(chǎn)上長(zhǎng)期利用。三倍體生物與其他多倍體相比，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)通常是最好的。一般說(shuō)來(lái)，三倍體具有兩大基本特征：由體細(xì)胞增大所引起的巨大性和由減數(shù)分裂過(guò)程紊亂造成的不育性，再加上多種不同生物類(lèi)型和品種的三倍體所具有的特殊可貴性狀，常引起育種工作者的關(guān)注，已經(jīng)成為果樹(shù)育種工作的重要組成部分，形成了對(duì)三倍體選育多樣化的特色。鑒于此，對(duì)果樹(shù)三倍體的特性、目前果樹(shù)三倍體育種的主要途徑、鑒定方法以及三倍體育種中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，以期為三倍體育種的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)資料。
　　
　　1 果樹(shù)三倍體的特性
　　
　　1.1 生物學(xué)性狀
　　三倍體果樹(shù)由于染色體組成多于二倍體，在形態(tài)上一般表現(xiàn)為巨大性，細(xì)胞體積增大，枝條變粗，葉片變寬變厚、葉色濃綠，葉綠體數(shù)目增加，氣孔變大但密度下降，花粉粒增大，果大、少籽或無(wú)籽，可食率高,如三倍體無(wú)籽香蕉，三倍體葡萄紅標(biāo)無(wú)核、夏黑,三倍體黃蓋梨、大葉雪梨等。但是部分器官的巨型并不導(dǎo)致整個(gè)植株的巨型化，有的三倍體果樹(shù)表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢，樹(shù)體較小，節(jié)間變短,如柑桔三倍體前期生長(zhǎng)弱，葉片厚而圓。另外,大多數(shù)的三倍體對(duì)外界環(huán)境條件具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，有抗旱、抗病、抗寒等特性。
　　
　　1.2 育性的變化
　　多倍體植株的能育性一般較原植物降低,一方面是由于染色體在減數(shù)分裂中的配對(duì)容易發(fā)生紊亂，另一方面是由于花粉粒巨型化導(dǎo)致受孕率低、結(jié)實(shí)率低。而大多數(shù)三倍體花粉是完全不育，因此三倍體果樹(shù)栽培品種大多需要配植一定比例的二倍體授粉樹(shù)，當(dāng)然一些具有無(wú)融合生殖的果樹(shù)例外。
　　
　　2 果樹(shù)三倍體的選育途徑
　　
　　2.1 從自然突變中選育三倍體
　　目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的三倍體果樹(shù)品種中，有許多是從自然突變選育出來(lái)的。雖然自然突變發(fā)生的頻率很低，但這些突變形成的天然多倍體，成為直接發(fā)掘并利用其進(jìn)行育種的豐富的自然源泉。
　　2.1.1 從果樹(shù)的實(shí)生苗中選育三倍體。果樹(shù)在生長(zhǎng)過(guò)程中，由于溫度驟變等自然脅迫而引起體細(xì)胞或生殖細(xì)胞發(fā)生突變，可自然產(chǎn)生多倍體，生殖細(xì)胞突變的結(jié)果是產(chǎn)生了2n 配子，從而產(chǎn)生了三倍體、四倍體或更高倍性的種子。目前已從柑橘、枇杷等種子選育出了三倍體植株。
　　2.1.2 從果樹(shù)芽變中選育三倍體。芽變是體細(xì)胞突變的一種。突變發(fā)生在芽的分生組織細(xì)胞中，當(dāng)芽萌發(fā)長(zhǎng)成枝條，并在性狀上與品種類(lèi)型不同而被人們發(fā)現(xiàn)時(shí)，即為芽變。芽變又分為基因突變和染色體變異，其中有少數(shù)三倍體枝條的產(chǎn)生，如山楂品種大金星、伏里紅、西豐伏和贊皇大棗等均系芽變?nèi)�倍體。
　　2.1.3 從扇形嵌合體果實(shí)中分離三倍體。果樹(shù)的果實(shí)和種子均由L-II 層衍生而來(lái)，因此有假說(shuō)認(rèn)為：當(dāng)果實(shí)外觀出現(xiàn)多倍體特征時(shí)，變異所在的扇區(qū)相對(duì)應(yīng)的種子也應(yīng)該出現(xiàn)同類(lèi)型的倍性變異。Bowm an 等發(fā)現(xiàn)在甜橙、葡萄柚、桔柚和橘橙中出現(xiàn)扇形嵌合體的頻率為0.009% ~0.271% ，并通過(guò)培養(yǎng)扇形突變(表現(xiàn)巨型)對(duì)應(yīng)區(qū)的種子或退化胚珠獲得一些四倍體。從扇形嵌合體果實(shí)中分離多倍體的方法簡(jiǎn)單易行，是獲得多倍體的有效途徑。但扇形果實(shí)的突變頻率很低，并且要大量從田間觀察收集，易受環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件的制約。雖然目前還沒(méi)有通過(guò)培養(yǎng)扇形突變發(fā)現(xiàn)三倍體突變, 但此法不失為三倍體選育的一條途徑。
　　
　　2.2 通過(guò)有性雜交培育三倍體
　　利用有性雜交進(jìn)行三倍體選育，最常用的方法是二倍體與四倍體間的雜交，目前三倍體育種大都采用這種方法；也有利用未減數(shù)2n 配子進(jìn)行三倍體育種，但2n 配子的自然發(fā)生頻率較低，因此利用2n 配子進(jìn)行三倍體育種存在一定困難。近年來(lái)有不少關(guān)于提高2n 花粉比率的研究報(bào)道。
　　2.2.1 利用二倍體與四倍體雜交選育三倍體。二倍體與四倍體的雜交目前仍是獲得三倍體的最有效途徑，市場(chǎng)上的三倍體葡萄、蘋(píng)果、柑橘等，如京早晶、紅標(biāo)無(wú)核葡萄，路奧、北斗、新金冠蘋(píng)果等均系雜交產(chǎn)生。研究表明用四倍體作母本，二倍體作父本時(shí)，容易得到發(fā)育完全的種子，其中約有30%是三倍體；相反，用二倍體作母本，則正常的單倍性雌配子受精產(chǎn)生的三倍體胚幾乎全部退化，有時(shí)不能產(chǎn)生種子或極少產(chǎn)生種子。因此在通過(guò)有性雜交培育三倍體時(shí)，要注意父、母本的選擇。對(duì)于發(fā)育不完全的三倍體合子胚，可以結(jié)合胚培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行搶救。另外在柑橘二倍體與二倍體雜交中也發(fā)現(xiàn)有三倍體產(chǎn)生。
　　2.2.２ 利用未減數(shù)配子進(jìn)行三倍體育種。2n 配子在自然界廣泛存在，植物2n 配子在育種方面具有許多優(yōu)越性：通過(guò)2n 配子提高后代倍性，可避免體細(xì)胞加倍等無(wú)性多倍化使雜種育性和生活力降低的缺陷；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性和胚乳平衡數(shù)障礙；2n 配子在傳遞雜合性和上位性方面有特殊價(jià)值；利用2n 配子在二倍體水平上雜交可獲得三倍體或四倍體。三倍體在許多果樹(shù)上可獲得無(wú)核品種，同時(shí)還能通過(guò)無(wú)性繁殖長(zhǎng)期保存和利用。迄今為止，許多果樹(shù)上均發(fā)現(xiàn)有2n 配子存在，但利用2n 配子進(jìn)行多倍體育種的研究報(bào)道較少，這主要是因?yàn)?n 配子的自然發(fā)生頻率一般都比較低的緣故。據(jù)有關(guān)研究報(bào)道，蘋(píng)果的2n 花粉發(fā)生頻率為0.014% ~1.71% ，葡萄的2n 花粉發(fā)生頻率為0.015% ~5.85% 。提高2n 配子的發(fā)生頻率是利用2n 配子進(jìn)行多倍體育種的關(guān)鍵，另外，由于2n雄配子在育種中的利用較雌配子更為簡(jiǎn)便，因此，近年來(lái)有許多關(guān)于提高2n 花粉比率的報(bào)道。 　2.3 體- 配融合培育同源或異源三倍體
　　自1972 年Carlson 建立第一個(gè)體細(xì)胞雜種植株以來(lái),原生質(zhì)體育種迅速發(fā)展起來(lái)，在短短四十多年的時(shí)間里, 就建立起了一套完整的體細(xì)胞雜交體系。原生質(zhì)體融合技術(shù)最為誘人之處就是可以用來(lái)產(chǎn)生體細(xì)胞雜種和體- 配雜種，它能克服有性雜交不親和，性器官敗育和珠心胚干擾等常規(guī)育種途徑所不能解決的問(wèn)題，擴(kuò)大了遠(yuǎn)緣雜交的范圍，開(kāi)辟了育種的新途徑。體- 配融合是原生質(zhì)體融合的一種，利用原生質(zhì)體融合技術(shù)將體細(xì)胞的原生質(zhì)體2x 和配子的原生質(zhì)體1x 進(jìn)行融合，產(chǎn)生一個(gè)三倍體細(xì)胞，進(jìn)而形成三倍體植株。 目前通過(guò)原生質(zhì)體融合已經(jīng)成功的培育出一些果樹(shù)的體細(xì)胞雜種植株，體- 配融合尚處于研究階段。
　　
　　2.4 胚乳培養(yǎng)
　　被子植物胚乳是雙受精產(chǎn)物之一，胚乳由3個(gè)單倍體核融合而成的，其中1