獼猴桃屬植物倍性育種技術(shù)研究進展

劉振盼，孫 陽，張 悅，劉 元，盧立媛，尤文忠

（遼寧省經(jīng)濟林研究所，遼寧 大連116031）

植物多倍體是指單個植物體細胞中含有3套以上（含3 套）染色體組。有研究表明，作為植物變異進化的一種方式，多倍體化不僅對其環(huán)境適應性有著重要影響，它還為植物提供了重要的自我進化策略，有利于物種形成和作物馴化［1-2］。在林木育種實踐中，倍性育種是一種高效的育種方法。該方法通過改變?nèi)旧w的數(shù)目，產(chǎn)生不同變異個體，并通過人工選擇獲得優(yōu)良變異個體來培育新品種，從而顯著縮短育種年限，提高育種效率。該方法選育的新個體，具有高抗逆性、高產(chǎn)量等特點，是一條新品種選育的良好途徑。

目前，獼猴桃屬植物已成為我國重要的水果資源，以其獨特的風味和豐富的營養(yǎng)深受消費者喜愛，發(fā)展前景廣闊。有報道稱該屬有54 個種和21個變種，75 個分類群［3］，其種類較多且倍性變異復雜，存在二倍體、四倍體、六倍體、八倍體以及非整倍體等倍性不同的系列，染色體小且倍性變異豐富［4］。本文根據(jù)前人對獼猴桃屬在倍性育種相關(guān)技術(shù)上進行了綜述，以便系統(tǒng)全面地了解其研究動態(tài)，為后續(xù)獼猴桃雜交育種和倍性育種研究提供必要參考。

1 獼猴桃屬倍性鑒定技術(shù)

在植物雜交育種中，不同倍性之間選配不當會造成雜交失敗、后代不育等后果。因此，倍性鑒定是開展獼猴桃常規(guī)育種親本選擇前提條件之一，也為后期的倍性育種工作提供依據(jù)。目前多倍體鑒定常用的方法有兩種，一種是染色體計數(shù)法，另一種是流式細胞儀鑒定法。

染色體計數(shù)法是確定倍性最基本、最準確的方法，該方法在技術(shù)上又分壓片法和去壁低滲法。前人曾采用計數(shù)法，首次明確了葛棗、四萼、異色、紅莖、湖北、浙江、黃毛獼猴桃倍性為2n=2x=58，大籽、大花、綠果獼猴桃為2n=4x=116［5-6］，并證實x=29 應為本屬染色體數(shù)目的基數(shù)［6-8］。

計數(shù)法操作復雜，技術(shù)要求高，效率低，所以目前最常用的方法是流式細胞儀鑒定。自1997 年開始，國內(nèi)陸續(xù)開展了獼猴桃的流式細胞鑒定工作［9］。2018 年廖光聯(lián)等人對獼猴桃屬采用流式細胞儀對獼猴桃屬植物進行較系統(tǒng)的倍性鑒定研究，明確了獼猴桃主要品種（系）及近緣野生種的倍性水平存在一定程度的差異［10］。在供試的88 份獼猴桃屬樣品中，發(fā)現(xiàn)存在著2X、3X、4X、6X 四種倍性水平。其中，中華獼猴桃的倍性變異系數(shù)最大，達32.71%［10］。在獼猴桃屬內(nèi)，軟棗獼猴桃是倍性最為復雜的物種之一，存在2X、4X、6X、7X、8X等多種倍性水平，目前發(fā)現(xiàn)的物種以4X 居多，6X 較為少見［11］。

2 染色體加倍技術(shù)

自然界植物多倍體的發(fā)生是由于細胞核內(nèi)染色體組的變異，即在體細胞分裂過程中偶有染色體加倍，或產(chǎn)生未減數(shù)配子。隨著研究的深入，人們根據(jù)其產(chǎn)生機制，人為利用或創(chuàng)造這種倍性變異。在實際育種操作中，大多采用秋水仙素處理，包括浸漬法、涂抹法和注射法，部分研究采用輻射處理策略。

韓星禮等［12］于1998 年對美味獼猴桃品種“秦美”和中華獼猴桃品種“瓊露”在組培和田間條件下，開展多倍體誘導試驗并獲得多倍體嵌合體。Liu等［13］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［14］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)的效率取決于選擇類型之間的相互作用和秋水仙堿濃度。Hu 等［15］研究了紅陽獼猴桃和美味獼猴桃的γ射線育種研究，其結(jié)果表明，輻射誘變在獼猴桃育種中是一個有效的方法。

3 多倍體誘導融合技術(shù)

在自然界中，獼猴桃屬植物多為雌雄異株且其種類繁多，造成天然雜交后代存在種內(nèi)多倍體系列，是一個正在分化的復雜大群體［6］，包含從二倍體到六倍體（甚至八倍體）的連續(xù)變異［16-17］，這為多倍誘導融合技術(shù)提供了豐富的遺傳資源。目前已報道的多倍誘導融合技術(shù)包括胚培養(yǎng)技術(shù)和原生質(zhì)體融合技術(shù)。

1982 年，中國農(nóng)科院鄭州果樹所首次報道了從中華獼猴桃的胚乳獲得植株形態(tài)分化和三倍體植株［18］。其研究結(jié)果表明：通過胚狀體途徑獲得的胚乳植株三倍體占較大比例，其次是四倍體和二倍體，還有少數(shù)六倍體、非整倍體和混倍體，在獼猴桃育種中這些都是極為寶貴的材料。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，后續(xù)相關(guān)科研工作者又完成了美味獼猴桃、中華獼猴桃、軟棗獼猴桃、狗棗獼猴桃等基因型種質(zhì)資源胚乳培養(yǎng)技術(shù)研究，并獲得了再生植株［19-20］。1997 年，肖尊安等［9］利用PEG 融合方法，分別進行了中華獼猴桃子葉愈傷組織來源的原生質(zhì)體與美味獼猴桃子葉愈傷組織原生質(zhì)體以及狗棗獼猴桃葉肉原生質(zhì)體種間原生質(zhì)體融合，首次利用該方法實現(xiàn)了獼猴桃屬種間體細胞雜交。

4 問題與展望

關(guān)于多倍體鑒定和染色體來源等理論問題是多倍體問題研究的起點，過去的研究以細胞學技術(shù)為主。近年來，獼猴桃基因組測序完成，越來越多的分子生物學方法在多倍體研究中得到應用［21］。最新的研究發(fā)現(xiàn)，獼猴桃基因組經(jīng)歷了兩次四倍化過程，第一次發(fā)生在5000 萬至5700 萬年之前，第二次在1800 萬至2000 萬年前，獼猴桃多倍化事件促進了維生素C生物合成相關(guān)基因的擴張［22］。

在多倍體育種實踐中，人們目前更多地采用秋水仙素進行加倍處理，而秋水仙素作為一種有毒物質(zhì)，它對環(huán)境的效應鮮見報道。由于用量少，人們幾乎忽略了它的影響，但它對植物體的毒害作用顯而易見。隨著多倍體育種技術(shù)研究的深入，科學家們發(fā)現(xiàn)了部分除草劑也有使染色體加倍的功能，甚至效果更好，毒性卻較低，如氟樂靈、氨磺靈和甲基胺草磷等［23-24］。因此，可考慮用更高效、更安全藥劑取代秋水仙素。

隨著多倍體育種技術(shù)潛力的發(fā)揮，以及多倍體育種相關(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)新及推廣應用，獼猴桃屬植物多倍體育種技術(shù)將有更大的發(fā)展。