獼猴桃多倍體育種研究進展

李升星++劉崢++賀笑++劉小珍++劉惠民++張漢堯

摘要 從獼猴桃多倍體育種意義、多倍體育種方法及其應(yīng)用現(xiàn)狀等方面對獼猴桃多倍體育種研究現(xiàn)狀進行了綜述，指出獼猴桃多倍體育種在耐貯性、抗逆性、增大果等獼猴桃新品種選育過程中存在更大的潛力。隨著多倍體育種研究的不斷深入，獼猴桃多倍體育種與應(yīng)用將會有更大的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 獼猴桃；多倍體育種；研究進展

中圖分類號 S663.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）17-0112-03

Research Advance of Polyploid Breeding of Kiwifruit

LI Sheng-xing LIU Zheng HE Xiao LIU Xiao-zhen LIU Hui-min ZHANG Han-yao *

（Key Laboratory for Forest Genetic and Tree Improvement & Propagation in Universities of Yunnan Province，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224）

Abstract The polyploid breeding，polyploid breeding method and its application status were summed，and the research progress in polyploid breeding of kiwifruit were reviewed.The greater potential of increasing storability，stress resistance，and fruit enlargement for breeding of new kiwifruit varieties was also pointed out.With the deepening of study on polyploid breeding of kiwifruit，polyploid breeding and application would have greater development.

Key words kiwi fruit；polyploid breeding；research advance

獼猴桃（kiwi fruit）是獼猴桃科（Actinidiaceae）獼猴桃屬（Actinidia Lindl）的多年生落葉藤本植物[1]。獼猴桃原產(chǎn)中國，現(xiàn)各地均有栽培，是一種經(jīng)濟價值較高的林木[2-3]，其根、莖、葉、花、果都可以制作成藥，特別是果和根的醫(yī)藥價值較高。獼猴桃果富含豐富的VC，礦物質(zhì)和花青苷等營養(yǎng)物質(zhì)[4]，其主要營養(yǎng)成分位居其他水果的前列且綜合經(jīng)濟效益通常比一般水果高出3～5倍以上[5]。人們對其需求量大，被廣泛以鮮果、果汁、果酒、保健品等形式使用[6-7]。

獼猴桃作為一種新的經(jīng)濟水果，在世界水果超市中發(fā)展迅速[8]，世界對獼猴桃的需求量增大，良種苗需求量自然也急劇增加[9]。同時對優(yōu)良品種要求越來越高，其主要強調(diào)的是水果風味[10]、新穎性、大小、肉色、貯存時間、環(huán)境適應(yīng)性和適宜生產(chǎn)[11-12]等方面。多倍體植物的遺傳和形態(tài)多樣性一般會比單倍體植物更高，對自然生態(tài)環(huán)境的接受能力也更強[13-14]，而獼猴桃屬植物的種間和種內(nèi)均具有豐富的倍性變異[15-19]，并且有報道稱在美味獼猴桃海沃德中檢測到其DNA含量達到十二倍體水平[20]，故獼猴桃屬植物利用多倍體育種的機會也很多[21]。通過多倍體的育種方法可以提高獼猴桃品種的耐貯性，抗逆性和增大果[22]等方面特性，能更好地滿足現(xiàn)在市場的巨大需求[13，17，19]。

1 獼猴桃多倍體育種意義

多倍體是指染色體組有3套或3套以上的生物個體。在物種進化的過程中，多倍體發(fā)揮了非常重要的作用，在進行植物種間雜交后再進行染色體加倍，可以促進物種自然演化，有很多的機會把多倍體運用到傳統(tǒng)的育種工作中[21]。由于果樹多倍體一般表現(xiàn)為抗逆性強、大果、生長速度快、少籽或無籽，而獼猴桃作為一種新興的水果，其多倍體育種受到廣泛的重視[23]。我國對野生獼猴桃群體的選育時間較短，還有很多問題需要解決。因此，加強對獼猴桃育種的研究對獼猴桃生產(chǎn)至關(guān)重要[24]。

1.1 耐貯性增強

獼猴桃為皮薄多汁的漿果，常溫下極易軟化腐爛，采后損失率極高[25]。品質(zhì)優(yōu)良的獼猴桃品種，不僅要求外觀漂亮、風味好、營養(yǎng)成分高，還要求果實的耐貯運性[26]和硬度好。二倍體和四倍體品種果肉大多為黃色，而六倍體品種主要有綠色果肉[27]。經(jīng)證明同源四倍體的誘導果實明顯軟（低于果肉硬度），而同源四倍體比二倍體的表皮厚[28]。由于多倍體育種其遺傳的優(yōu)良性，多倍體獼猴桃比二倍體獼猴桃具有更強的耐貯性[29]。

1.2 抗逆性增強

多倍體植株一般較矮，莖桿粗壯，葉片較厚[30]，故能具更好的抗倒伏、抗病害等其他抗性。植物細胞染色體組增加而產(chǎn)生的多倍體是高等植物染色體進化的顯著特征，多倍體對不良環(huán)境的抵抗力也比二倍體強。這個優(yōu)點對擴大獼猴桃的種植范圍及提高產(chǎn)量極為有利[31]。

1.3 果實增大

多倍體植株由于染色體的加倍，植物的細胞和器官表現(xiàn)出巨型化的顯著特征，能增大植株的營養(yǎng)器官和生殖器官。獼猴桃以果實為收獲對象，其染色體加倍后果實巨型化，可以較好地滿足市場需要，為果農(nóng)帶來更高的經(jīng)濟效益。體細胞加倍已經(jīng)證實可以顯著增加異源四倍體中華獼猴桃的果實大小，且這種技術(shù)對培育出更多的獼猴桃新品種具有很大的潛力[17]。

2 獼猴桃多倍體育種的途徑

自然界植物多倍體的發(fā)生均來自于細胞核內(nèi)染色體組的倍數(shù)變異，即體細胞分裂過程中偶然發(fā)生的染色體加倍以及減數(shù)分裂過程中產(chǎn)生未減數(shù)配子。伴隨著科學與技術(shù)的進步，人們逐漸認識到多倍體的價值及其產(chǎn)生機制之后，必然會進入人為創(chuàng)造與利用染色體倍性變異的階段[21]。endprint

2.1 從自然界中直接選擇天然多倍體

在植物逐漸演化的過程中，新的物種經(jīng)過種群進化，會形成新品種，而最普遍的突變是通過自然多倍體的形成[21]。誘發(fā)多倍體的因素很多，如輻射、雷電、氣候環(huán)境劇變、機械損傷等，但是這些因素誘發(fā)多倍體的頻率很低。獼猴桃本生是雌雄異株，種類非常多，使得其自然雜交后后代的變異程度非常高，形成了很多不同的類型?？梢杂行У乩米匀唤缰胸S富的種質(zhì)資源，對其進行倍性鑒定，為后期的倍性育種工作提供依據(jù)。我國學者朱道圩1981年對中華獼猴桃花粉母細胞減數(shù)分裂進程以及染色體數(shù)目進行觀察，發(fā)現(xiàn)其染色體為2n=58類型，推斷其為二倍體類型，染色體基數(shù)應(yīng)為X=29。此項研究結(jié)果為今后的獼猴桃屬植物倍性鑒定提供了依據(jù)[32]。

2.2 體細胞染色體加倍

體細胞突變可發(fā)生在有絲分裂中，由于中斷會導致在分生組織細胞染色體加倍從而產(chǎn)生1個多倍體[21]。機械損傷、高溫和低溫、輻射、化學試劑等理化處理方法均可獲得多倍體，最初誘導多倍體都是采用秋水仙素，在實際操作中，一般有3種方法，即浸漬法、涂抹法和注射法等。近年來，離體培養(yǎng)誘導方法已成為植物組織培養(yǎng)的發(fā)展趨勢。離體組培誘導法結(jié)合了化學誘導加倍方法和組織培養(yǎng)技術(shù)，效果很好，試驗結(jié)果也可重復，同時還減少了嵌合體提高的誘導率，具有很多優(yōu)勢[14，33-34]。

Liu等[35]2010年用秋水仙堿處理四倍體軟棗獼猴桃的葉片組織成功獲得了軟棗獼猴桃的八倍體植株。Wu等[36]2011年通過葉柄段培養(yǎng)的5個二倍體中華獼猴桃用秋水仙素處理誘導四倍體植株，表明多倍體的誘導體外培養(yǎng)的效率取決于選擇的類型之間的相互作用和秋水仙堿濃度。Wu等[17]2012年用細胞流式法對獼猴桃幼葉、花蕾、根尖染色體進行分析用于確認誘導出的同源四倍體的穩(wěn)定性。HU等[37]研究了紅陽獼猴桃和美味獼猴桃的變種和平1號不同劑量的γ射線處理后嫁接植株研究輻射效應(yīng)，研究和分析了其特征的變化。研究結(jié)果表明，輻射誘變育種在獼猴桃育種中是一個有效的方法。目前，張漢堯課題組對組培出來的中華獼猴桃“Hort 16A”后代優(yōu)良品系無菌苗用秋水仙堿進行多倍體的誘變。他們摸索出來的方法具有誘導定向性好、成本低、操作簡單的特點，對推進我國中華獼猴桃人工誘導多倍體技術(shù)具有重要的應(yīng)用價值及參考價值，為培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中華獼猴桃優(yōu)良多倍體品種打下了基礎(chǔ)。

2.3 不同倍性體間雜交

不同倍性間雜交不僅可以創(chuàng)造不同倍性水平的雜交后代，還可以進行種質(zhì)創(chuàng)新，最終形成新的表型和生態(tài)適應(yīng)性[38]。對獼猴桃多倍體類型進行研究，結(jié)果表明其染色體在減數(shù)分裂進程中基本上是二價聯(lián)會。Mcneilage等[39]1989年報導了美味獼猴桃（2n=6X=174）與軟棗獼猴桃（2n=4X=116）染色體聯(lián)會基本是二價體構(gòu)型，但伴隨少量數(shù)目可變的四價體環(huán)；熊治廷等[40]1993年經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)六倍體美味獼猴桃、四倍體中華獼猴桃與軟棗獼猴桃都不可能是同源多倍體，可能起源于不同近緣種之間的天然雜交而成的異源多倍體。

Hirsch等[41]進行了獼猴桃不同種屬及不同倍性間的雜交，包括狗棗獼猴桃×中華獼猴桃、葛棗獼猴桃×對萼獼猴桃、軟棗獼猴桃×葛棗獼猴桃以及狗棗獼猴桃×美味獼猴桃，通過雜種胚的培養(yǎng)獲得了再生植株，并對子代及雜交親本的染色體倍性進行了鑒定。

2.4 天然或人工未減數(shù)配子雜交

通過人工雜交獲得多倍體的方法主要有2種，即利用2n配子和利用多倍體親本。部分高等植物在減數(shù)分裂過程中會形成與體細胞染色體數(shù)相同的2n配子，再通過2n配子與其他配子相互雜交即可獲得多倍體。2n配子雜交一方面可以提高子代的倍性，另一方面還可以克服雜種育性和生活力下降的問題，同時縮短育種周期。因此，2n配子雜交遺傳變異后代非常廣泛，且很穩(wěn)定。但是在自然界中2n配子形成的幾率和其花粉活力很低，因此利用2n配子進行多倍體育種的報道較少[23]。

2.5 胚乳培養(yǎng)與細胞融合

大部分被子植物中產(chǎn)生三倍性的胚乳一般是通過1個精核和2個極核融合完成受精。因此，要獲得三倍體植株，可以對該樹種進行胚乳培養(yǎng)，獲得三倍體胚乳苗。三倍體的培育可以獲得無籽或少籽獼猴桃新品種。我國對獼猴桃胚乳培養(yǎng)的研究位于世界前列，1982年，黃貞光等[42]利用中華獼猴桃胚乳作為外植體，獲得了三倍體植株。1988年，桂耀林等[43]認為獼猴桃胚乳屬于細胞性胚乳，它的胚狀體起源于愈傷組織內(nèi)的單個細胞。王碧琴[44]認為瓊脂生根培養(yǎng)基最適宜試管苗生根。迄今為止，獼猴桃胚乳培養(yǎng)已經(jīng)在中華獼猴桃、美味獼猴桃、軟棗獼猴桃、狗棗獼猴桃等不同種上獲得了成功。吳立廉等從中華獼猴桃和美味獼猴桃中得到胚乳植株，以后又從中華獼猴桃二倍體品種間雜交后代的胚乳培養(yǎng)中獲得植株[25]。Góralski等[45]2005年用“海沃德”獼猴桃的胚乳培養(yǎng)獲得了再生植株。肖尊安等[46]用PEG法對中華獼猴桃、美味獼猴桃、狗棗獼猴桃進行了種間原生質(zhì)體融合，經(jīng)鑒定中華獼猴桃與美味獼猴桃雜種為四倍體和五倍體。

3 獼猴桃多倍體育種的展望

由于獼猴桃是新興果樹，對其遺傳育種方面的研究時間不長[24]，多倍體誘導技術(shù)在獼猴桃育種上的應(yīng)用還不完善。由于獼猴桃雌雄異株，倍性水平的范圍，再加上一個高的染色體數(shù)目，都嚴重阻礙了利用傳統(tǒng)的基因滲透方法對獼猴桃的遺傳研究和育種[47]。然而結(jié)合種質(zhì)資源的搜集，整理以及新技術(shù)的應(yīng)用，國內(nèi)外遺傳育種工作者做了大量工作，已經(jīng)取得了許多研究成果。隨著獼猴桃多倍體育種技術(shù)潛力的發(fā)揮程度，與多倍體育種相關(guān)的細胞遺傳學研究以及多倍體育種理論和方法的完善、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用，獼猴桃多倍體育種與應(yīng)用將會有更大的發(fā)展。

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