生物技術(shù)在甜瓜育種中應(yīng)用

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1、生物技術(shù)在甜瓜育種中應(yīng)用　　摘要闡述甜瓜離體培養(yǎng)、單倍體育種、細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)及抗病毒性等方面取得的研究進(jìn)展，并對甜瓜組織培養(yǎng)、生物技術(shù)與育種的前景作了展望。關(guān)鍵詞甜瓜；生物技術(shù)；育種中圖分類號S652文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1007-5739（2013）06-0075-01甜瓜（CucumismeloL），又名香瓜，是夏季消暑瓜果，深受人們喜愛。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，傳統(tǒng)的育種技術(shù)已不能滿足人們的需要。近十幾年，生物技術(shù)迅速發(fā)展，可將克隆的病原生物的基因轉(zhuǎn)入高等經(jīng)濟(jì)植物，使得高等經(jīng)濟(jì)植物獲得對病蟲害的抗性。因此，在甜瓜

2、育種中運用生物技術(shù)逐漸被大家所重視。生物技術(shù)在甜瓜育種中有了較大的進(jìn)展，大大提高了育種效率。1組織培養(yǎng)技術(shù)1.1離體培養(yǎng)的植株再生研究離體培養(yǎng)是生物技術(shù)的基礎(chǔ)，利用離體培養(yǎng)進(jìn)行遺傳改良的生物技術(shù)都必須經(jīng)過植株再生的關(guān)鍵步驟。影響甜瓜離體培養(yǎng)的因素有很多，包括外植體、培養(yǎng)基的組成及激素。1.1.18外植體。研究者已成功從愈傷組織、子葉、下胚軸、真葉及卷須等外植體獲得不定芽，進(jìn)而獲得植株。目前，最適宜的外植體被認(rèn)為是子葉，甜瓜不定芽發(fā)生主要集中在子葉近胚軸端，表現(xiàn)出明顯的極性。如用幼苗子葉作為外植體，應(yīng)從苗齡3～7d

3、的無菌苗上獲取子葉。Adelbergetal[1]的研究表明，未成熟胚子葉是理想的甜瓜不定芽再生外植體。1.1.2基本培養(yǎng)基及激素。離體培養(yǎng)研究的重要內(nèi)容是尋找合適的培養(yǎng)基，其中最主要的是生長調(diào)節(jié)劑的組成及比例。絕大多數(shù)研究者均采用MS基本培養(yǎng)基進(jìn)行甜瓜不定芽再生，并認(rèn)為MS培養(yǎng)基為最合適的甜瓜離體培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基。有關(guān)甜瓜離體培養(yǎng)激素方面研究很多，但只有細(xì)胞分裂素類生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)細(xì)胞的生長和代謝向著不定芽方向分化。目前，普遍認(rèn)為最佳不定芽再生條件是加入1～2mg/LBA作為唯一的生長調(diào)節(jié)劑。甜瓜不定芽和側(cè)芽誘導(dǎo)

4、生根比誘導(dǎo)不定芽發(fā)生容易。當(dāng)將其不定芽或側(cè)芽轉(zhuǎn)入含有生長素類生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基時均可誘導(dǎo)生根。1.2單倍體育種將具有單個或多個優(yōu)良性狀的材料進(jìn)行雜交是甜瓜育種的重要手段，而單倍體育種是其中的重要方法之一。1.2.18花藥培養(yǎng)?；ㄋ幣囵B(yǎng)是瓜類單倍體育種技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)。陶正南[2]首次成功通過花藥培養(yǎng)獲得再生植株，目前甜瓜花藥培養(yǎng)存在的主要問題有4個：基因型對花藥培養(yǎng)反應(yīng)不同、花粉愈傷組織誘導(dǎo)率低、綠苗分化頻率低、染色體加倍技術(shù)不過關(guān)。通過花藥培養(yǎng)甜瓜單倍體誘導(dǎo)率很低，難以在育種上應(yīng)用。1.2.2子房培養(yǎng)和

5、胚珠離體培養(yǎng)。通過花藥和小孢子培養(yǎng)單倍體誘導(dǎo)率太低，難以在育種中應(yīng)用，很多研究者開始通過未授粉子房和胚珠培養(yǎng)來誘導(dǎo)甜瓜單倍體植株。子房培養(yǎng)的目的在于通過誘導(dǎo)大孢子分裂形成愈傷組織，再從愈傷組織誘導(dǎo)單倍體芽和小植株。除需選用授粉前直徑4～8mm的子房作為外植體外，其他步驟方法及培養(yǎng)條件與花藥培養(yǎng)相同。許多研究表明，從子房培養(yǎng)誘導(dǎo)甜瓜單倍體要比從花藥培養(yǎng)誘導(dǎo)單倍體相對容易。Ficcadentietal[3]首次對甜瓜未授粉胚珠進(jìn)行誘導(dǎo)，得到了單倍體；Loteietal[4]在γ射線源下以30000rad的劑量和85r

6、ad/min的劑量率照射花粉，經(jīng)射線照射而將生殖細(xì)胞殺死的花粉授粉，誘導(dǎo)孤雌生殖形成單倍體植株。韓麗華[5]對甜瓜處于接近成熟胚囊狀態(tài)開花前14h的厚皮甜瓜未授粉子房，采用剝胚珠的方法，接種于預(yù)培養(yǎng)基上，在35℃恒溫箱中黑暗熱激4d；而后在25℃光下，含有AgNO3處理的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上誘導(dǎo)2周，得到了由胚狀體萌發(fā)的再生植株。探索出一條通過離體雌核發(fā)育誘導(dǎo)單倍體的途徑。1.3細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)8原生質(zhì)體培養(yǎng)是指將細(xì)胞用酶解的方法脫去細(xì)胞壁而獲得原生質(zhì)體，再在離體培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)原生質(zhì)體再生壁，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞分裂形成愈傷組

7、織，然后從愈傷組織經(jīng)無性胚發(fā)生或芽器官發(fā)生而獲得小植株的整個離體培養(yǎng)過程。實現(xiàn)2個種間的無性雜交是許多研究小組進(jìn)行甜瓜原生質(zhì)培養(yǎng)的主要目的。Morenoetal[6]從懸浮培養(yǎng)甜瓜細(xì)胞的原生質(zhì)體獲得了愈傷組織，后來又從無菌苗葉片原生質(zhì)體獲得愈傷組織和胚狀體。接著又從無菌苗真葉和子葉原生質(zhì)體獲得胚狀體、芽及小植株。Matstumotoetal[7]在甜瓜子葉原生質(zhì)體培養(yǎng)中得到愈傷組織并誘導(dǎo)出根。Bokelmanetal[8]從9個甜瓜基因型的無菌苗子葉原生質(zhì)體獲得植株。Fellneretal[9]以10日齡甜瓜無菌

8、苗下胚軸、子葉、真葉產(chǎn)生的愈傷組織和細(xì)胞團(tuán)，然后得到原生質(zhì)體，經(jīng)過液體培養(yǎng)證明，子葉是較好的外植體，孫勇如等[10]從甜瓜無菌苗子葉的原生質(zhì)體培養(yǎng)中獲得再生植株。周小梅等[11]觀察到由原生質(zhì)體直接產(chǎn)生的胚性細(xì)胞團(tuán)和球形胚、心形胚并由此而分化出根。8原生質(zhì)體與完整的細(xì)胞一樣具有全能性，由于沒有細(xì)胞壁，可以較容易地攝取外源遺傳物質(zhì)如染色體、細(xì)胞器、DNA、病毒等，為高等植物