胚敗育型無核葡萄高效育種技術(shù)

[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(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)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(guān)注度日益提高。但是，目前無核葡萄多為歐亞種，豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)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(jī)制和發(fā)育特點出發(fā)，根據(jù)我國無核葡萄的育種目標(biāo)，探討胚敗育型無核葡萄高效優(yōu)質(zhì)育種技術(shù)，以克服胚敗育這一障礙。

[關(guān)鍵詞] 無核葡萄;胚敗育;胚挽救技術(shù)

[中圖分類號] S663.1 [文獻(xiàn)標(biāo)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(yōu)質(zhì)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(zhì)較為優(yōu)良，但不抗病如白粉病、褐斑病。因此，選育優(yōu)質(zhì)、大粒、抗逆、性狀穩(wěn)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(jīng)濟(jì)性狀，但胚敗育的特點卻使其通過雜交育種獲得抗性強(qiáng)、成熟期早的個體變得極為困難。因此，為了培育優(yōu)質(zhì)無核葡萄種質(zhì)，提高子代無核率，縮短育種周期，了解無核葡萄的形成機(jī)制和發(fā)育特點，并利用無核葡萄高效育種技術(shù)繁育胚敗育型品種顯得至關(guān)重要。

1 無核葡萄的形成機(jī)制

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

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

雖然無核葡萄胚發(fā)育和敗育的現(xiàn)象比較復(fù)雜，但研究表明，無核葡萄與有核葡萄胚的早期發(fā)育過程一致，隨后無核葡萄胚珠質(zhì)量和縱橫徑增加到一定階段時停止，而其果仍繼續(xù)發(fā)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(biāo)

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(xiàn)這些目標(biāo)，做了大量工作，培育的很多優(yōu)良品系在我國葡萄生產(chǎn)中發(fā)揮了階段性的作用。鮮食用無核葡萄育種目標(biāo)大體分為以下幾個方面。

2.1 產(chǎn)量性狀

葡萄產(chǎn)量構(gòu)成的因素包括結(jié)果枝平均果穗數(shù)、平均單穗質(zhì)量等，這些性狀也都是重要的農(nóng)藝性狀。

2.2 品質(zhì)性狀

鮮食用葡萄的果實質(zhì)量包括感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)和貯運品質(zhì)，其中紅色和藍(lán)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(yǎng)品質(zhì)來看，無核葡萄品種果實內(nèi)可溶性糖、鉀、鎂含量低于有核品種，可以進(jìn)一步加強(qiáng)培育。

2.3 適應(yīng)性（抗病性狀、抗逆性狀）

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

2.4 成熟期

無核葡萄果實不耐貯運、裂果嚴(yán)重，生產(chǎn)上需要早、中、熟品種配套，實現(xiàn)均衡供應(yīng)，優(yōu)質(zhì)的早熟和晚熟鮮食無核葡萄品種也是重要的育種目標(biāo)之一。

3 無核葡萄胚挽救技術(shù)

無核葡萄具有良好的經(jīng)濟(jì)性狀和食用性狀，了解無核葡萄的形成機(jī)制和發(fā)育特點，按照我國無核葡萄的實際育種目標(biāo)，采用胚挽救技術(shù)能克服無核葡萄胚敗育的特性。

3.1 胚挽救技術(shù)

對在發(fā)育早期就敗育或退化的胚，或者由于營養(yǎng)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(yǎng)基中繼續(xù)發(fā)育至成熟，阻止幼胚敗育的方法稱為胚挽救技術(shù)。其應(yīng)用最廣泛的為胚早期離體培養(yǎng)技術(shù)。將組織培養(yǎng)與胚挽救相結(jié)合，對于胚敗育型無核果實的優(yōu)良育種有重要意義[7]。

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

然而，目前胚挽救技術(shù)的應(yīng)用面臨胚發(fā)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(biāo)記輔助胚挽救育種

分子標(biāo)記技術(shù)作為一種新型的遺傳標(biāo)記在生物的遺傳育種和遺傳研究等方面發(fā)揮了越來越重要的作用，其中隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA標(biāo)記技術(shù)（RAPD）以其快速、準(zhǔn)確、靈敏的特點，一經(jīng)產(chǎn)生即在生物學(xué)研究領(lǐng)域得到重視和廣泛應(yīng)用。獲得胚挽救雜交子代后，可利用分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)對胚挽救雜交子代進(jìn)行遺傳研究和早期選擇、預(yù)測，加快育種進(jìn)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(qiáng)、成熟期早的個體，借助胚拯救培育技術(shù)能克服胚敗育而培育完整植株?，F(xiàn)在胚挽救技術(shù)在果樹育種上的應(yīng)用越來越廣泛，極大地推動了胚敗育型無核果樹的育種進(jìn)程。但是，我國的這些育成品種在商品性上缺乏突破，且多數(shù)品種都是由2個外來或古老種質(zhì)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(guān)于胚敗育型無核葡萄的研究應(yīng)在更深一步探索其機(jī)理的同時，加大胚敗育的調(diào)控研究，在分子生物學(xué)水平上研究胚胎敗育相關(guān)基因和激素調(diào)控等。而且隨著對與胚敗育相關(guān)基因的深入研究，更為準(zhǔn)確全面的胚敗育相關(guān)的無核分子標(biāo)記應(yīng)不斷被研發(fā)出來輔助胚挽救育種技術(shù)，從而為無核葡萄新品種的高效育種奠定更堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[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(fā)育的生理特性和胚挽救育種技術(shù)的研究[D].咸陽：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.

[6]王飛，王躍進(jìn)，周會玲，等.無核葡萄與中國野生葡萄雜種胚發(fā)育和敗育的細(xì)胞學(xué)研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005（3）：61-65.

[7]張文穎，王晨，湯崴，等.果樹果實胚敗育研究進(jìn)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(jié)合胚挽救在無核葡萄育種上的應(yīng)用[J].中國果菜，2018（12）：27-29.