倍性育种在林木遗传育种中的研究进展

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1、倍性育种在林木遗传育种中的研究进展　　摘要从花药培养和多倍体育种两方面对林木倍性育种研究进展进行了综述，主要介绍了花药培养的主要作用、现状、影响林木花药培养的主要因素和林木多倍体育种的发展现状、作用、途径及方法；提出了倍性育种在林木育种中遇到的问题，而随着人类对其应用价值认识的提高以及有关新技术方法的注入，建立在现代遗传学以及细胞染色体工程技术基础之上的林木倍性育种将焕发出新的生机与活力。　　关键词花药培养；多倍体；林木遗传育种；研究进展　　中图分类号S722.3+5文献标识码A文章编号1007-5739（2016）10-0120-03

2、11　　林木的生长周期较长，常规育种年限也将会持续很长时间，并且在自然状态下林木个体多呈现杂合性，因此利用常规育种已不能满足林木遗传育种的目标。倍性育种是通过改变染色体数量，产生不同变异个体，进而选择优良变异个体培育新品种的育种方法，它将会显著地缩短育种年限，提高育种效率，增强林木抗逆性，提高木材产质量等，为我们展示了日益广阔的发展前景。截至目前，通过花药培养法获得6科7属40余个种的单倍体植株[1]，为充分利用杂种优势，培育产量高、抗性强而生长快的优良品种，展示了广阔的前景[2]。在杨属中，花粉愈伤组织诱导率、分化率可分别达到30%以

3、上、80%以上[3]。1935年，在瑞典发现了一株叶片巨大、生长迅速的巨型三倍体欧洲山[4-5]，成为了林木多倍体育种的开端。近年来，杨树、橡胶、桑树等一系列林木多倍体新品种的选育成功[6-8]，为人类展示了越来越大的发展空间。　　1林木花药培养　　1.1林木花药培养作用　　利用毛蔓陀罗花药培养[9]获得单倍体植株，开创了利用花药培养获得单倍体及纯合体的先河。林木花药培养始于1974年，佐藤亨利用杨树花药培养获得了再生植株，但最终并未获得单倍体植株。王敬驹等[10]最先通过花药培养获得了单倍体黑杨。如今，花药培养已经在杨树、橡胶树、泡桐

4、、柑橘等树种中有所研究[11-14]。林木花药培养的主要作用是：通过单倍体育种，获得纯合育种材料，以缩短育种年限；利用纯合二倍体材料研究林木遗传变异规律，减少育种的盲目性；克服远缘杂种的不育性，获得具有双亲优良特性的可育远缘杂种；利用在远缘杂交F1代的花药培养中出现的混倍体和丰富的染色体变异材料进行林木细胞遗传学等基础性研究。另外，可通过花药培养建立双单倍体群体。　　1.2影响林木花药培养的主要因素　　1.2.1林木材料基因型。供体植株的基因型是影响花药培养的关键，不同基因型植株花药的培养力存在差异，有些材料对某些培养基根本没有反应。花

5、药培养的诱导率与杂种优势有关，通常杂种比纯种容易诱导。钱春艳等研究表明，枸杞花药培养对基因型有很大的依赖性，宁杞1号是较容易培养的基因型[15]。花药培养力的大小受到多基因控制[16]，因而随着基因型的差异有很大变化。　　1.2.211培养方式。一般采用固体培养基进行花药培养。但是朱湘渝等[17]对杨树花药进行培养时发现，液体培养优于固体培养。诱导花药分化也需要适宜的光照和温度。李成浩等[18]在对影响小黑杨花药培养中花粉愈伤组织诱导的生理因素进行研究时发现，25℃和暗培养条件下花粉愈伤组织诱导率最高，达到了89.2%。　　1.2.3培

6、养基成分。花药培养技术的重要环节之一就是选择合适的基本培养基。曹晓燕在对毛刺槐花药培养进行研究时发现，在培养基中单独加BA无法诱导愈伤组织的形成，还发现BA+2，4-D诱导效果比BA+NAA好，说明2，4-D在毛刺槐花药愈伤组织形成过程中起着非常重要的作用[19]。段丽君等[20]在诱导枸杞花药愈伤组织时得出，2，4-D与KT组合的培养基上愈伤组织的诱导率最高。顾淑荣等[21]对枸杞进行花药培养发现，培养基中不加蔗糖，花药中没有胚状体产生，当蔗糖浓度在15%时效果最好。　　1.2.4预处理。对接种的花药进行预处理，可提高诱导率。预处理方

7、法主要有3种：一是离心。杨一平等[22]研究认为2000r/min效果最好，离心处理对花粉启动有良好的作用。二是低温。研究证明，低温预处理可促石刁柏花药培养时产生更多愈伤组织[23]。三是激光照射。陈震古[24]对18种供试杨树的离体花药，用He-Ne20J/cm2激光照射，发现激光能促进花粉愈伤组织的芽分化。　　2林木多倍体育种　　2.1作用11　　植物染色体组加倍后，植物的形态和生理也会发生某些变化，使植株的生长速度提高，遗传品质得以改善，代谢物含量增加[25]。利用营养器官进行多倍体育种，可以克服多倍体育性差的问题，同时育成的品种

8、可以长期持续利用。多倍体育种可用于短周期森林工业用材新品种的选育，比如与本地生长的山杨相比，欧洲山杨×美洲山杨杂种三倍体的材积、纤维长度、比重分别高1～2倍、18%、20%，是一种优良的纸浆原；多倍体育种可