<4D F736F F D D303136CEC2D1DEB1F3A1AAA1AAB4F3CBE2B6E0B1B6CCE5D3D5B5BCBCB0C6E4D1D0BEBFBDF8D5B95B315D2E646F63>

Size: px

Start display at page:

Download "<4D F736F F D D303136CEC2D1DEB1F3A1AAA1AAB4F3CBE2B6E0B1B6CCE5D3D5B5BCBCB0C6E4D1D0BEBFBDF8D5B95B315D2E646F63>"

乳索
7 years ago
Views:

1 中国蔬菜 2012(22):8-16 CHINA VEGETABLES 大蒜多倍体诱导及其研究进展温艳斌 * 程智慧 ( 西北农林科技大学园艺学院, 农业部西北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室, 陕西杨凌 ) 摘要 : 多倍体植物在新开放或相对不稳定的环境中具有更强的生存能力和更大的生理生化灵活性, 比二倍体祖先或近缘种更能耐受恶劣环境, 在营养繁殖和多年生植物中具有明显的优势多倍体育种是近代作物育种常用方法之一大蒜作为我国的优势园艺作物, 其多倍体研究也取得了一定的成绩本文综述了国内外大蒜染色体多倍化技术研究的最新进展, 分析了大蒜多倍体研究中存在的问题, 并展望了大蒜多倍体育种技术的发展前景关键词 : 大蒜 ; 多倍体 ; 诱导 ; 育种 ; 综述中图分类号 :S633.4 文献标识码 :A 文章编号 : (2012) Research Progress on Polyploid Induction in Garlic WEN Yan-bin,CHENG Zhi-hui * (College of Horticulture,Northwest A & F University,Key Laboratory of Horticultural Plant Germplasm Resource Utilization in Northwest China,Ministry of Agriculture,Yangling ,Shaanxi,China) Abstract:It is the physiological and biochemical flexibility that enable polyploid plants to possess stronger tolerance and viability than the diploid progenitors or relative species in adverse enviroment, especially for the vegetatively propagated or perennial plants.polyploid breeding is widely adopted in crop breeding strategies.some achievements have been made in polyploid aspect for garlic(allium sativum L.) known as the traditionally horticultural crop in China.This paper gives an overview of the new progress made in the methods of polyploidization at home and abroad,and analyzes the existing problems in polyploid garlic breeding.the development of garlic breeding technology for the years to come is also prospected. Key words:garlic;polyploid;induction;breeding;review 多倍体即体细胞中含有 3 套或 3 套以上基因组的生物, 是植物物种形成和进化的重要途径之一染色体数的增加及由其引起的基因冗余被认为是真核生物 ( 尤其是有花植物 ) 进化的主要原动力 (Stebbins,1971) 70% 的被子植物经历过一个或多个多倍化的阶段, 蕨类植物中多倍体的频率更是高达 90%(Masterson,1994) 现代农业中的重要作物如苜蓿马铃薯等是同源多倍体, 小麦燕麦棉花咖啡豆为异源多倍体 ( 程治军等,2005) 而通常被认为是二倍体收稿日期 : ; 接受日期 : 基金项目 : 国家公益性行业 ( 农业 ) 科研专项 ( ) 作者简介 : 温艳斌, 男, 硕士研究生, 专业方向 : 蔬菜学, freejustice@nwsuaf.edu.cn * 通讯作者 (Corresponding author): 程智慧, 男, 教授, 博士生导师, 专业方向 : 园艺植物栽培生理生态和生物技术, chengzh@nwsuaf.edu.cn 中国蔬菜学术论文下载

2 2012(22) 温艳斌等 : 大蒜多倍体诱导及其研究进展 9 的玉米大豆白菜类作物甚至拟南芥也在进化的早期经历了多倍化的过程 (Osborn et al.,2003) 作为物种进化过程的一个关键步骤, 多倍化导致基因单个拷贝选择压的减轻, 从而为基因的进化和物种的形成提供了遗传物质的基础和潜力多倍体植株的器官和细胞表现出巨型性的显著特征, 对于提高作物产量和有效成分含量具有重要意义同时, 多倍体植物在新开放或相对不稳定的环境中具有更强的生存能力, 具有更大的生理和生化的灵活性, 比二倍体祖先或近缘种有更强的对恶劣环境的耐受能力, 在营养繁殖和多年生植物中具有明显的优势 ( 焦锋和楼程富,2001) 大蒜 (Allium sativum L.) 是百合科葱属二年生草本植物, 中国大蒜栽培面积和产量均居世界首位, 大蒜品种资源较为丰富但由于长期进行无性繁殖, 大蒜的遗传学和生物学多样性不能够得到充分利用, 同时一些优良种质也因种性退化而濒临灭绝, 因此种质资源创新和新品种培育势在必行 ( 徐培文等,2006) 自 Blakeslee 和 Avery(1937) 开创倍性育种先河以来, 全球掀起了多倍体育种热潮作为潜在的多倍体育种优势材料, 大蒜多倍体育种研究也受到关注, 但总体进展缓慢 1 获得多倍体植物的途径多倍体植物可通过自然途径或人工途径获得自然途径包括体细胞染色体自发加倍多精受精以及未减数配子融合产生多倍体 ( 孙静贤等,2005), 但该途径效率很低植物多倍体主要通过以下人工途径获得 1.1 物理方法机械创伤, 如摘心嫁接等是最早的物理诱导植物多倍体的方法, 后来人们用温度激变 ( 李云等,2000) 辐射( 毕春侠等,1999; 唐宁,2007) 等强烈因素诱导染色体加倍这些方法均有成功的报道, 但多倍体的诱导率低, 嵌合率高, 因此未被广泛利用在大蒜多倍体诱导方面也未见报道 1.2 无性系变异法植物体细胞无性系变异, 又称植物体细胞克隆变异, 泛指在植物细胞组织和器官培养过程中, 培养细胞和再生植株中产生的遗传变异或表观遗传学变异 (Larkin & Scowcroft,1981) 染色体数变异是其中一个方面, 主要是由有丝分裂过程中纺锤体行为异常造成不同程度的纺锤体缺失导致染色体不分离移向多极滞后或不聚集, 最终产生倍性变异细胞同时, 无丝分裂也是染色体倍性变异的一个重要原因 (D Amato & Bayliss,1985) 利用无性变异法获得大蒜四倍体虽已有很多成功的报道, 但诱导率尚不高, 且倍性变异目标性不强 Novak(1980) 以大蒜叶片和顶端分生组织为外植体通过愈伤组织途径获得的株系, 只有 2.2% 为四倍体 Al-Zahim 等 (1999) 对 3 个大蒜品种的愈伤组织培养 14 个月, 后经体细胞胚胎途径得到 75 个株系, 发现 7 株为四倍体, 占 9.3% 栾非时等(1993) 徐培文和马伟青 (1998) 张恩让等(2004) 也发现大蒜经愈伤组织途径可以产生四倍体再生植株, 认为染色体数变异与基因型有关, 倍性变化主要是由培养过程中外源生长素 ( 特别是 2,4-D) 浓度偏高造成的在对柑橘豇豆豌豆以及甘草等愈伤组织诱导培养中, 也发现 2,4-D 等生长素对愈伤组织染色体有加倍作用 ( 邓秀新和刘功弼,1985;Mathur & Prakash,2000;Sanal Kumar & Mathur, 2004; 张俊娥,2009; 黄惠英等,2011) 1.3 原生质体融合法原生质体融合培养过程中也可能产生多倍体 ( 彭静等,2010) Mattheij 和 Puite(1992) 采用对称融合法成功融合了 2 种二倍体马铃薯的原生质体, 并获得 6 个四倍体株系, 田间性状鉴中国蔬菜学术论文下载

3 10 中国蔬菜 CHINA VEGETABLES 2012 年 11 月 ( 下 ) 定发现了 1 个高产株系, 开辟了马铃薯商业化倍性育种的新途径不久, 通过电融合化学融合技术相继得到了更具活力的高产抗逆多倍体马铃薯 (Waara et al.,1992;cardi et al.,1993) Yamashita 等 (2002) 将大蒜与洋葱体细胞进行电融合, 最终得到了分别含有 40 条和 41 条染色体的 2 个杂交株系通过基因组原位杂交发现, 两个株系中均含有 17 条大蒜染色体该研究虽未得到整倍性变异株系, 但在大蒜多倍体育种研究中也值得借鉴 1.4 化学方法目前, 化学方法是人工诱导大蒜多倍体的主要方法多倍体化学诱导剂及诱导原理根据植物细胞分裂周期可知, 凡是能够影响处于 S 期 (DNA 合成期 ) 末到有丝分裂末期结束前这一时期的化学试剂均可作为潜在的有丝分裂抑制剂, 即多倍体诱导剂 (Dhooghe et al.,2011) 目前已报道的多倍体诱导剂多属于有丝分裂中期抑制剂, 其中秋水仙素是诱导植物细胞染色体加倍最普遍的药剂, 它通过介导细胞有丝分裂中期, 阻止构成纺锤体微管的 α β 二聚体的组装, 导致微管一端 α β 二聚体的分解速度高于另一端的组装速度, 使得微管解聚 (Vaughn,2000;Dewitte & Murray,2003), 进而阻止细胞分裂后期的染色体向两级移动, 最终导致细胞不能分裂, 形成染色体数目加倍的细胞秋水仙素作为多倍体诱导剂已有 70 多年的历史, 人们逐渐发现其对许多植物具有毒害作用, 如导致不育畸形生长染色体丢失染色体重排以及基因突变 (Luckett,1989) 由于它对植物微管蛋白的亲和性远远低于对动物微管蛋白的亲和性 (Morejohn et al.,1987), 诱变植物时常用较高的浓度, 因此对操作者的毒害作用更强, 也更易造成植物死亡, 诱变率低, 并且较高的价格也成为一大负担因此, 人们一直在努力寻求新的化学诱变剂以替代秋水仙素随着农业上除草剂的大量使用, 人们发现一些除草剂具有抑制有丝分裂的效应, 可作为秋水仙素的替代品并且这些除草剂与植物细胞微管蛋白的亲和性更高 (Bajer & MoleBajer,1986; Morejohn et al.,1987;hugdahl & Morejohn,1993), 对人体毒害作用小目前用于染色体加倍的除草剂主要有二硝基苯胺类 ( 安磺灵氟乐灵 ), 磷酰胺类 ( 甲基胺草磷 )(Hansen & Andersen, 1996;Khosravi et al.,2008;quesenberry et al.,2010) 以及甲基酰胺类 ( 戊炔草胺 ), 氨基甲酸酯类 ( 氯苯胺灵 ) 等 (Dhooghe et al.,2011) 特别是二硝基苯胺类除草剂, 已成为标准的秋水仙素替代剂活体诱导法通常是通过涂抹浸泡包埋或注射等方式处理处于有丝分裂旺盛期的幼苗生长点进行诱变周香君和程智慧 (2008) 进行了大蒜活体诱导尝试, 采用秋水仙素溶液注射大蒜蒜瓣生长点, 发现浓度为 0.1% 的秋水仙素溶液对染色体的诱导效果最佳处理后大蒜叶片下表皮气孔长度宽度面积和周长极显著增大, 且气孔密度减小, 部分根尖染色体数目加倍此后, 也有尝试包埋法诱导大蒜多倍体的研究 ( 谢晓玲和邓自发,2009; 王晓桐和张金凤, 2010), 但也只得到了含有部分四倍体细胞的根尖, 均未获得多倍体大蒜植株活体诱导多倍体方法简便易推广, 但是其耗药量大, 所获得变异株通常是嵌合体, 诱导率低, 特别是对于生长点隐匿于贮藏叶中的大蒜, 对其多倍体诱导技术有待进一步的探索组织培养诱导法与活体诱导法相比, 组织培养诱导法具有很多优点首先是便于取得大量均一的诱导材料, 用组织培养法可获得大量分裂旺盛的丛生芽茎段和愈伤组织等诱导材料 ; 并且组织培养条件容易控制, 试验结果重复性好其次, 可减少并有利于及时分离嵌合体对材料组织培养后再作诱导处理, 能使诱导加倍的多倍体单细胞分化出不定芽, 并发育成单株, 形成同质多倍体, 提高诱导率, 有效排除嵌合体的干扰, 并且缩短多倍体培育时间组织培养诱导大蒜多倍体一般有浸泡和固体培养基混培 2 种方法, 适用于多种类型的诱导材料 Novak(1983) 将大蒜茎尖预培养 7 d 再浸泡或直接接种于含 0.3% 秋水仙素 +4% 二甲基亚中国蔬菜学术论文下载

4 2012(22) 温艳斌等 : 大蒜多倍体诱导及其研究进展 11 砜 (DMSO) 的液 / 固体培养基中, 四倍体诱导率最高分别为 35.7% 和 25.3% 张雨等(2012) 将大蒜茎尖接种于含 10 μmol L -1 甲基胺草磷 +1.5% DMSO 的固体培养基中 6 d, 四倍体诱导率达 32.9% 余建明等(1991) 用 0.1% 秋水仙素 +1.5% DMSO 浸泡大蒜愈伤组织 6 d, 愈伤组织四倍体细胞达 31% 以上周香君等 (2009) 也以愈伤组织为诱导材料, 接种于含有 0.1% 秋水仙素或 100 μmol L -1 二甲戊灵的固体培养基中, 最终得到了 4% 和 6% 的四倍体植株张素芝和李纪蓉 (2006) 将气生鳞茎生长良好的健壮花苞置于含 0.2% 秋水仙素 +1.5% DMSO 的液体培养基中, 四倍体诱导率达 38.4%, 而接种于含 0.025% 或 0.05% 秋水仙素 +1.5% DMSO 的固体培养基时, 四倍体诱导率高达 66.7% 2 影响大蒜多倍体诱导的因素 2.1 诱导材料类型不同类型的诱导材料对药剂的耐受性不同, 在很大程度上决定了多倍化的诱导效率直接处理大蒜蒜瓣, 诱导效果不佳, 至今未获得四倍体大蒜植株目前已成功诱导多倍体大蒜的材料均为处于旺盛有丝分裂期的愈伤组织茎尖和气生鳞茎许多研究表明, 基因型影响植物多倍化诱导率 (Petersen et al.,2003) 2.2 诱导剂浓度和处理时间诱导剂浓度与处理时间有明显的互作效应, 针对每一材料多倍化诱导, 均需设置浓度梯度和不同时间以筛选最佳浓度和时间组合 (Dhooghe et al.,2011) 一般高浓度短时间( 张素芝和李纪蓉,2006) 和低浓度长时间组合 ( 余建明等,1991; 于文艳,2008; 张雨等,2012) 可保证大蒜多倍体较高的存活率和诱导率 2.3 诱导剂溶剂及处理温度不同溶剂对植物的伤害程度不同, 在植物体中的运转效率不同, 因而会影响多倍体诱导效果 DMSO 是最常用的诱导剂溶剂, 它可以提高植物细胞的渗透性, 使诱导剂快速进入植物组织, 提高其染色体加倍效果 (Hamill et al.,1992) Novak(1983) 认为 DMSO 能减轻秋水仙素的药害, 并降低嵌合体发生率处理温度对染色体加倍也有一定影响张素芝和李纪蓉 (2006) 研究表明,25 30 时短时间处理的诱导率明显高于 4 低温处理, 但处理时间较长时 4 低温也有较高的诱导率 3 多倍体大蒜的鉴定方法 3.1 形态组织学鉴定形态学鉴定法是最简易最直观的方法多倍体植物的外部形态特征与二倍体有明显差别, 因此观察生长发育期间植株的外部特征可初步判定其倍性水平与二倍体试管苗相比, 多倍体大蒜试管苗较粗壮, 生长相对缓慢 ; 其下表皮气孔长度宽度均显著高于二倍体, 且气孔密度降低 ( 张素芝和李纪蓉,2006; 周香君,2008) 在田间条件下, 四倍体大蒜植株的假茎粗与长, 叶片长度与宽度在整个生长期始终大于二倍体植株生长 172 d 时, 四倍体假茎粗假茎长和叶片长叶片宽分别比二倍体增加 97.6% 20.0% 28.1% 和 73.7%( 于文艳等,2008) 3.2 染色体计数法染色体计数法是最直接最准确可靠的方法目前一般以愈伤组织 ( 余建明等,1991; 徐培文和马伟青,1998) 根尖 (Al-Zahim et al.,1999; 张素芝和李纪蓉,2006; 王晓桐和张金凤, 2010) 为鉴定材料, 采用压片法制备染色体样, 镜检观察染色体数但染色体计数法技术要求较高, 工序繁琐耗时, 不适于大规模鉴定中国蔬菜学术论文下载

5 12 中国蔬菜 CHINA VEGETABLES 2012 年 11 月 ( 下 ) 3.3 流式细胞术鉴定由于对多倍体进行早期鉴定可节省大量时间和精力 (Väinölä,2000), 近年来流式细胞术在多倍体早期鉴定中的应用愈来愈广泛 ( 李林光等,2007;Obidiegwu et al.,2010) 流式细胞术是一种快速高通量的检测方法, 适合任何类型的组织细胞, 克服了染色体计数法的根尖专一性限制 (Leus et al.,2009), 取材更方便其原理是用特异荧光染料对细胞核 DNA 染色, 然后测定荧光密度, 由于荧光密度与 DNA 含量成正比, 因此可以间接判断细胞染色体的倍性如在离体培养过程中, 试管中的芽或植株很小或很幼嫩时, 仅用微量样品就能鉴定出材料倍性, 其制样简单, 灵敏度分辨率及准确性较高, 数据可重复性好, 测试速度快, 特别适用于样品较多的倍性检测分析 ( 陶抵辉等,2009) 3.4 分子标记鉴定染色体倍性变异还可能伴随着染色体 DNA 结构变异随着分子生物学的发展, 分子标记技术在多倍体鉴定中的应用潜力逐渐显现出来 Sugawara 等 (1995) 曾用 RAPD 标记技术快速检测了柑橘突变体嵌合体情况通过 SSR 分析发现多倍体沙田柚发生了 DNA 水平变异, 表现为带纹缺失和新增 ( 向素琼等,2008) SRAP 与 AFLP 分子标记技术表明不同倍性西瓜之间的多态性较低, 但其多倍体出现特有的多态性条带 ( 刘文革等,2004; 李晓慧等,2007) ISSR 分析发现, 刺梨四倍体缺失位点数 12 个, 占 7.1%, 新增位点数 5 个, 占 3%( 王小平等,2010) 利用 AFLP 分子标记技术也发现, 同源四倍体与对应的二倍体桑树相比,DNA 分子遗传结构发生了一定程度的改变, 其 DNA 多态性高达 30.4%( 王卓伟等,2002) 3.5 同工酶鉴定一般认为, 由于多倍体植株同工酶同一位点基因剂量加倍, 控制该位点的酶量增加, 同工酶电泳谱带的深度增加, 而二倍体同工酶电泳谱带则没有类似的特征另有一些研究还发现多倍体同工酶谱带数增加的现象, 说明多倍体等位基因数较多, 遗传杂合性增加 ( 孙庆华和韩振海,2008) 因此, 同工酶分析可以为多倍体鉴定和选育提供生理生化指导对二倍体与四倍体萝卜的酯酶同工酶酶谱分析发现, 四倍体有 1~2 条特异条带且颜色较深, 过氧化物酶与超氧化物歧化酶酶谱带与二倍体相同, 但谱带显色深 ( 徐伟钰等,2006) 程心旻等 (2003) 分析 8 个白术四倍体株系与二倍体的过氧化物酶同工酶酶谱差异, 发现四倍体各株系独有 Rf=0.310 的谱带黄芩同源四倍体与二倍体相比, 多倍体株系中叶片抗坏血酸过氧化物酶总活力均高于二倍体, 且两年生黄芩叶片的过氧化物酶同工酶酶谱在 Rf=0.494 和处出现新的谱带 ( 谢小群和高山林,2002) 对过氧化物酶同工酶酶谱分析也发现, 兰州百合和桑树的多倍体与二倍体酶谱带型有差异 ( 苏超等,2003; 刘静,2011) 4 大蒜多倍体研究中存在的问题 4.1 大蒜多倍体诱导技术目前, 多倍体育种的大量资料表明, 多倍体诱导效率是由植物种类诱导剂种类外植体种类以及诱导方法等因素相互作用决定的, 没有通用的最佳诱导方法因此, 仍需要进一步探索高效低毒价廉的新型多倍体诱导剂, 完善创新大蒜多倍体诱导技术体系嵌合体仍然是多倍体育种中的难点, 真正同一倍性的多倍体诱导频率尚不高目前, 组织培养法是克服嵌合体的主要有效途径郑思乡等 (1996) 用试管苗诱变芦笋多倍体, 利用不定芽技术筛除嵌合体, 得到了完全四倍体 Fujishige 等 (1996) 通过以纤细单冠菊的芽原基为外植体建立的稳定再生体系, 高效减少了嵌合体的发生并分离得到大量同质四倍体随着大蒜组织培养技术的逐渐成熟, 利用多种再生途径, 如不定芽诱导体细胞胚悬浮系培养等, 可望大幅减中国蔬菜学术论文下载

6 2012(22) 温艳斌等 : 大蒜多倍体诱导及其研究进展 13 少或避免嵌合体的发生 4.2 多倍体大蒜种质评价和创新在自然界, 新物种产生之后还要经过长期的自然选择才能形成相对稳定的种群, 从野生种到栽培种也需要经历漫长的岁月可以预见, 通过人工诱导具有潜在利用价值的新作物相当困难 ( 黄群策和代西梅,2006) 因此, 选择对多倍体特别是同源多倍体育种具有重要意义对于诱变的多倍体大蒜株系, 从多方面进行评价选择的同时, 还应考虑采用其他有效措施, 如辐射技术无性系变异技术离子束生物工程技术等, 不断创造新变异, 筛选具有生产潜力的大蒜新种质 4.3 多倍体大蒜性状变异及机理多倍化对植物造成了基因组冲击, 植物也会在基因和生理层面进行调整, 特别是诸如加倍基因的丢失基因表达模式及表观遗传变化引起的基因组修饰 (Osborn et al.,2003;otto,2007; Parisod et al.,2010), 最终导致多倍体植物在形态功能生理生化乃至抗性等方面的表现变化目前, 对于大蒜多倍化后的各类变异, 特别是组织细胞学细胞遗传学基因表达机制基因甲基化模式等方面的研究仍是空白, 有必要开展研究, 从多角度阐明大蒜染色体多倍化后的性状变异及机理 5 多倍体大蒜的应用潜力 5.1 种质材料创新及新品种选育通过各种途径获得的多倍体是重要的种质材料, 甚至可直接培育出新品种四倍体葡萄巨峰系列品种的培育和利用最具代表性, 梨四倍体也有成功利用的报道蔬菜作物中已有芦笋大白菜小白菜茄子金针菜等四倍体品种 ( 系 ) 的育成与应用 ( 李树贤,2003) 作为以营养器官为产品的无性繁殖植物, 大蒜多倍体种质的创新和利用具有极为广阔的前景 5.2 提高产量植物染色体多倍化之后, 其外部形态特征和二倍体有明显的差别, 主要表现为器官巨大性一般而言, 同源多倍体植株高大, 生长势强, 茎粗叶厚, 叶片长度宽度增长率大, 叶面积增加, 光合能力增强, 这些都成为了多倍体植物高产的基础果叶兼用型四倍体桑树较二倍体桑树叶绿素含量和 RuBPcase 羧化活性提高, 叶绿体基粒片层和基质片层丰富, 垛叠疏松, 排列有序, 净光合速率 (Pn) 高于无性系亲本二倍体, 年平均产叶量和产果量提高 38% 和 45.89%( 王茜龄等,2011) 刘惠吉等(1990) 选育的普通白菜四倍体品种南农矮脚黄, 与二倍体相比, 叶色更深, 叶片更厚, 产量增加 20%~30% 种植 4 a 的同源四倍体与二倍体黄花菜长嘴子花相比, 叶片长宽厚分别增加 cm 和 0.11 mm; 花蕾粗壮, 平均长度增加 1.14 cm, 粗度增加 0.40 cm, 单蕾平均干质量增加 0.61 g, 百蕾干质量增加 17.1 g, 超过了国家一级标准 ( 何立珍等,1994) 四倍体苏联蒜与其二倍体相比, 叶面积和净光合速显著增大, 叶绿素 a 含量显著增多 ( 于文艳等,2008), 是高产的生理基础 5.3 改善品质植物染色体倍性的增加往往会导致次生代谢产物含量的提高同源四倍体小型西瓜与其二倍体相比, 果实中心可溶性固形物含量增加 1.8%~5.7%, 番茄红素含量增加 8.7%~88.4%, 说明人工诱导可获得高番茄红素含量的多倍体小型西瓜 ( 王镇等,2010) 同源四倍体黄花菜商品品质佳, 干花淡白色无褐嘴, 外观美, 味甜而脆, 营养品质佳, 每百克干样中游离氨基酸含量比二倍体增加 456 mg, 其中赖氨酸含量提高了 50% 左右 ( 何立珍等,1994) 同源四倍体茄子品种新茄 1 号果实 VC 脂肪蛋白质含量均较其二倍体种明显增加( 李树贤等,2002) 同源四倍体甜瓜与相应二倍体相比, 其可溶性固形物可溶性糖和 VC 含量分别提高 20% 40% 中国蔬菜学术论文下载

7 14 中国蔬菜 CHINA VEGETABLES 2012 年 11 月 ( 下 ) 和 500%(Zhang et al.,2010a) 同源四倍体药用植物的活性成分, 如曼陀罗中的生物碱, 黄芩中的黄芩苷含量也均比二倍体高 (Berkov & Philipov,2002;Gao et al.,2002) 近年来, 大蒜素的医疗保健作用已被更多人了解, 提高大蒜素含量将是今后大蒜品质育种的重要方面于文艳 (2008) 研究表明, 四倍体苏联蒜蒜薹和鳞茎中大蒜素含量分别比二倍体高 74.1% 和 66.7%, 可溶性蛋白可溶性糖游离脯氨酸和 VC 含量也均显著高于二倍体, 可作为培育优质大蒜的潜在种质材料 5.4 增强抗逆性植物多倍化后会产生新的具有潜在应用价值的生理性状, 如对各种非生物或生物胁迫的抵抗力增强刘文革 (2003) 试验发现, 在 NaCl 胁迫下, 不同倍性的蜜枚西瓜从种子萌发期到幼苗期, 生长差异明显, 四倍体西瓜的耐盐性明显强于二倍体四倍体生姜无论是在高温或是在低温下, 其受害程度均较轻, 恢复生长的能力较强, 比二倍体具有更强的抗热性和抗寒性 ( 商宏莉等, 2003), 在四倍体盾叶薯蓣和四倍体普通白菜中也分别发现了其耐热性和抗寒性的增强 ( 张蜀宁等,2008;Zhang et al.,2010b) 干旱胁迫下, 四倍体金银花与二倍体相比, 复水后生长恢复迅速, 耐旱性强 (Li et al.,2009) 此外, 染色体加倍后的四倍体黑麦草获得了更强的抗病性 (Dhooghe et al.,2011) 在大蒜生产中, 普遍存在低温盐渍化病害等逆境胁迫, 大蒜四倍体叶片和鳞茎中的 SOD POD CAT 活性均较二倍体大幅增加, 表明四倍体植株可能较二倍体具有更强的抗逆性 ( 于文艳等,2008), 利用其潜在的抗逆性有望实现大蒜抗逆种质的创新大蒜生产中普遍存在品种混杂退化产量低和品质差等问题, 迫切需要加快大蒜新品种, 特别是优质专用出口型品种的选育基于多倍体的优势及大蒜繁殖特性, 多倍体育种对于拓宽创新大蒜种质资源, 培育高产优质大蒜新品种十分重要随着植物多倍体育种技术的完善和创新, 以及分子生物学研究的开展, 大蒜多倍体育种将呈现出更加巨大的应用潜力参考文献毕春侠, 张存旭, 郭军战, 耿增超杜仲多倍体的诱导. 河北林果研究,14(2): 程心旻, 高山林, 卞云云白术同源四倍体的诱导和鉴定及其与二倍体过氧化物酶的比较. 植物资源与环境学报,12(1): 程治军, 秦瑞珍, 张欣, 雷财林, 郭秀平, 万建民多倍体化引起植物表型突变的分子机理研究. 作物学报,31(7): 邓秀新, 刘功弼不同诱变剂对柑桔愈伤组织染色体的影响. 湖北农业科学,24(3): 何立珍, 周朴华, 刘选民黄花菜同源四倍体与二倍体形态及细胞遗传学分析. 湖南农业大学学报,20(4): 黄惠英, 马文芳, 陈晓燕, 王清.2011.NAA 和 2,4-D 对甘草愈伤组织细胞染色体倍性及次生代谢物的影响. 中草药,42(10): 黄群策, 代西梅水稻同源多倍体的研究策略. 杂交水稻,21(2):1-4. 焦锋, 楼程富基因在植物多倍体中的进化研究进展. 中国蚕学会第三届青年学术研讨会暨浙江省第二届青年学术论坛蚕桑分论坛论文集 ( 上册 ). 杭州 : 李林光, 何平, 欧春青, 李慧峰, 张志宏金冠苹果成熟胚离体诱导四倍体的研究. 园艺学报,34(5): 李树贤植物同源多倍体育种的几个问题. 西北植物学报,23(10): 李树贤, 吴志娟, 杨志刚, 李明珠同源四倍体茄子品种新茄一号的选育. 中国农业科学,35(6): 李晓慧, 王从彦, 张四普, 常高正西瓜二倍体及同源多倍体 SRAP 多态性分析. 分子植物育种,5(s): 李云, 朱之悌, 田砚亭极端温度处理白杨雌花芽培育三倍体植株的研究. 北京林业大学学报,22(5):7-12. 刘惠吉, 曹寿椿, 王华, 肖守华, 周黎丽南农矮脚黄四倍体不结球白菜新品种的选育. 南京农业大学学报,13(2): 刘静兰州百合多倍体电泳鉴定初探. 安徽农学通报,17(15): 刘文革不同染色体倍性西瓜 (Citrullus lanatus) 的遗传变异和抗逆机理研究博士论文. 杨凌 : 西北农林科技大学. 刘文革, 王鸣, 阎志红西瓜二倍体及同源多倍体遗传差异的 AFLP 分析. 果树学报,21(1): 栾非时, 陈典, 崔喜波大蒜茎尖愈伤组织诱导植株分化及变异的研究. 北方园艺,(4): 彭静, 魏岳荣, 熊兴华植物多倍体育种研究进展. 中国农学通报,26(11): 商宏莉, 郭启高, 宋明, 刘华颖, 万群, 陈琳, 梁国鲁生姜四倍体抗热性与抗寒性的初步研究. 西南农业大学学报,25(3): 中国蔬菜学术论文下载

8 2012(22) 温艳斌等 : 大蒜多倍体诱导及其研究进展 ,233. 苏超, 韩明斋, 买买提依明, 郭洪荣桑树无性系同源多倍体过氧化物同工酶分析. 北方蚕业,24(3): 孙静贤, 丁开宇, 王兵益植物多倍体研究的回顾与展望. 武汉植物学研究,23(5): 孙庆华, 韩振海果树多倍体鉴定研究进展. 山东农业科学,40(2): 唐宁白术辐射诱变育种研究. 安徽农学通报,13(23): 陶抵辉, 李小红, 王利群, 周杰良, 陈涌, 霍稳根植物染色体倍性鉴定方法研究进展. 生命科学研究,13(5): 王茜龄, 余茂德, 鲁成, 吴存容, 敬成俊果叶兼用多倍体新桑品种的选育及其光合特性研究. 中国农业科学,44(3): 王小平, 雍洪俊, 杜晋城, 梁国鲁, 李丛英, 王明霞刺梨四倍体诱导及其 ISSR 分析. 北方园艺,(17): 王晓桐, 张金凤大蒜多倍体诱导的探究性实验. 青海农林科技,(2):4-7,55. 王镇, 党选民, 詹园凤不同倍性小型西瓜主要农艺性状的比较分析. 中国蔬菜,(2): 王卓伟, 余茂德, 鲁成桑树二倍体及人工诱导的同源四倍体遗传差异的 AFLP 分析. 植物学通报,19(2): 向素琼, 何建, 何波, 汪卫星, 李晓林, 郭启高, 何桥, 梁国鲁沙田柚多倍体遗传差异的 SSR 分析, 果树学报,26(3): 谢晓玲, 邓自发秋水仙素对大蒜生长的影响及多倍体诱导效应分析. 安徽农业科学,37(9): 谢小群, 高山林黄芩过氧化物酶同工酶电泳和抗坏血酸过氧化物酶活性分析. 植物资源与环境学报,11(1):5-8. 徐培文, 马伟青大蒜组织培养材料染色体倍性变化研究. 山东农业科学,(5): 徐培文, 刘冰江, 孔素萍, 王精勇大蒜种质创新和育种研究进展. 中国蔬菜,(6): 徐伟钰, 张蜀宁, 万双粉, 侯喜林同源四倍体抗热萝卜同工酶研究. 江苏农业科学,(5): 余建明, 吴鹤鸣, 陆维忠, 周邗扬, 丁犁平, 濮冶民秋水仙素对大蒜离体培养细胞染色体倍性的影响. 核农学通报,12(4): 于文艳大蒜四倍体植株诱导与鉴定硕士论文. 泰安 : 山东农业大学. 于文艳, 刘世琦, 梁庆玲, 郝树芹大蒜二倍体与四倍体生长和生理指标的比较研究. 山东农业科学,(2):42-44,65. 张恩让, 程智慧, 周新民大蒜体细胞无性系的染色体变异研究. 西北农林科技大学学报 : 自然科学版,32(9): 张俊娥 ,4-D 对柑橘愈伤组织 DNA 含量变异及其再生能力的影响. 河北农业大学学报,32(4): 张蜀宁, 张振超, 张红亮, 孔艳娥低温胁迫对不同倍性不结球白菜生长及生理生化特征的影响. 西北植物学报,28(1): 张素芝, 李纪蓉秋水仙素诱导大蒜四倍体的研究. 核农学报,20(4): 张雨, 王勇, 陈典甲基胺草磷诱导大蒜多倍体的研究. 中国蔬菜,(14): 郑思乡, 李利良, 甘红霞, 李罗先芦笋多倍体诱导及其离体培养的研究. 湖南农业科学,(1): 周香君大蒜多倍体化学诱导技术研究硕士论文. 杨凌 : 西北农林科技大学. 周香君, 程智慧蒜瓣茎尖注射秋水仙素的诱变效果和诱变方法的建立. 西北农业学报,17(5): 周香君, 程智慧, 孟焕文二甲戊灵对离体大蒜染色体的加倍研究. 西北植物学报,29(12): Al-Zahim M A,Ford-Lloyd B V,Newbury H J.1999.Detection of somaclonal variation in garlic(allium sativum L.)using RAPD and cytological analysis.plant Cell Reports,18(6): Bajer A,MoleBajer J.1986.Drugs with colchicine-like effects that specifically disassemble plant but not animal microtubules.annals of the New York Academy of Sciences,466(1): Berkov S,Philipov S.2002.Alkaloid production in diploid and autotetraploid plants of Datura stramonium.pharmaceutical Biology,40(8): Blakeslee A F,Avery A G.1937.Methods of inducing doubling of chromosomes in plants.journal of Heredity,28(12): Cardi T,D'Ambrosio E,Consoli D,Puite K J,Ramulu K S.1993.Production of somatic hybrids between frost-tolerant Solanum commersonii and S. tuberosum:characterization of hybrid plants.tag Theoretical and Applied Genetics,87(1-2): D'Amato F,Bayliss M W.1985.Cytogenetics of plant cell and tissue cultures and their regenerates.critical Reviews in Plant Sciences,3(1): Dewitte W,Murray J A H.2003.The plant cell cycle.annual Review of Plant Biology,54: Dhooghe E,van Laere K,Eeckhaut T,Leus L,van Huylenbroeck J.2011.Mitotic chromosome doubling of plant tissues in vitro.plant Cell, Tissue and Organ Culture,104(3): Fujishige I,Tanaka R,Taniguchi K.1996.Efficient isolation of non-chimeric tetraploids artificially induced in a stable culture of Haplopappus gracilis.tag Theoretical and Applied Genetics,92(2): Gao S L,Chen B J,Zhu D N.2002.In vitro production and identification of autotetraploids of Scutellaria baicalensis.plant Cell,Tissue and Organ Culture,70(3): 中国蔬菜学术论文下载

9 16 中国蔬菜 CHINA VEGETABLES 2012 年 11 月 ( 下 ) Hansen N J P,Andersen S B.1996.In vitro chromosome doubling potential of colchicine,oryzalin,trifluralin,and APM in Brassica napus microspore culture.euphytica,88(2): Hamill S D,Smith M K,Dodd W A.1992.In vitro induction of banana autotetraploids by colchicine treatment of micropropagated diploids.australian Journal of Botany,40(6): Hugdahl J D,Morejohn L C.1993.Rapid and reversible high-affinity binding of the dinitroaniline herbicide oryzalin to tubulin from Zea mays L.Plant Physiology,102(3): Khosravi P,Kermani M,Nematzadeh G,Bihamta M,Yokoya K.2008.Role of mitotic inhibitors and genotype on chromosome doubling of Rosa.Euphytica,160(2): Larkin P,Scowcroft W.1981.Somaclonal variation a novel source of variability from cell cultures for plant improvement.tag Theoretical and Applied Genetics,60(4):197. Leus L,Laere K V,Dewitte A,Huylenbroeck J V.2009.Flow cytometry for plant breeding.acta Horticulturae,836: Li W,Biswas D K,Xu H,Xu C,Wang X,Liu J,Jiang G.2009.Photosynthetic responses to chromosome doubling in relation to leaf anatomy in Lonicera japonica subjected to water stress.functional Plant Biology,36(9): Luckett D J.1989.Colchicine mutagenesis is associated with substantial heritable variation in cotton.euphytica,42(1): Masterson J Stomatal size in fossil plants:evidence for polyploidy in majority of angiosperms.science,264(5157): Mathur V L,Prakash O.2000.Chromosome analysis of cultured cells of Vigna mungo(l).hepper.indian Journal of Genetics & Plant Breeding,60(3): Mattheij W M,Puite K J.1992.Tetraploid potato hybrids through protoplast fusions and analysis of their performance in the field.tag Theoretical and Applied Genetics,83(6): Morejohn L C,Bureau T E,Tocchi L P,Fosket D E.1987.Resistance of rosa microtubule polymerization to colchicine results from a low-affinity interaction of colchicine and tubulin.planta,170(2): Novak F J Phenotype and cytological status of plants regenerated from callus cultures of Allium sativum L. Zeitschrift fur Pflanzenzuchtung,84(3): Novak F J.1983.Production of garlic(allium sativum L.)tetraploids in shoot-tip in vitro culture.zeitschrift fur Pflanzenzuchtung,91(4): Obidiegwu J,Rodriguez E,Ene-Obong E,Loureiro J,Muoneke C,Santos C,Kolesnikova-Allen M,Asiedu R.2010.Ploidy levels of Dioscorea alata L.germplasm determined by flow cytometry.genetic Resources and Crop Evolution,57(3): Osborn T C,Chris Pires J,Birchler J A,Auger D L,Chen Z J,Lee H S,Comai L,Madlung A,Doerge R W,Colot V,Martienssen R A.2003.Understanding mechanisms of novel gene expression in polyploids.trends in Genetics,19(3): Otto S P.2007.The evolutionary consequences of polyploidy.cell,131(3): Parisod C,Holderegger R,Brochmann C.2010.Evolutionary consequences of autopolyploidy.new Phytologist,186(1):5-17. Petersen K K,Hagberg P,Kristiansen K.2003.Colchicine and oryzalin mediated chromosome doubling in different genotypes of Miscanthus sinensis.plant Cell,Tissue and Organ Culture,73(2): Quesenberry K,Dampier J,Lee Y,Smith R,Acuña C.2010.Doubling the chromosome number of bahiagrass via tissue culture.euphytica, 175(1): Sanal Kumar P,Mathur V L.2004.Chromosomal instability in callus culture of Pisum sativum.plant Cell,Tissue and Organ Culture,78(3): Stebbins G L.1971.Chromosomal evolution in higher plants.london:addison-wesley. Sugawara K,Oowada A,Moriguchi T,Omura M.1995.Identification of Citrus chimeras by RAPD markers.hortscience,30(6): Väinölä A.2000.Polyploidization and early screening of rhododendron hybrids.euphytica,112(3): Vaughn K C.2000.Plant microtubules,potential for biotechnology.berlin:springer: Waara S,Pijnacker L,Ferwerda M A,Wallin A,Eriksson T.1992.A cytogenetic and phenotypic characterization of somatic hybrid plants obtained after fusion of two different dihaploid clones of potato(solanum tuberosum L.).TAG Theoretical and Applied Genetics,85(2): Yamashita K I,Hisatsune Y,Sakamoto T,Ishizuka K,Tashiro Y.2002.Chromosome and cytoplasm analyses of somatic hybrids between onion (Allium cepa L.)and garlic(a.sativum L.).Euphytica,125(2): Zhang W,Hao H,Ma L,Zhao C,Yu X.2010a.Tetraploid muskmelon alters morphological characteristics and improves fruit quality.scientia Horticulturae,125(3): Zhang X Y,Hu C G,Yao J L.2010b.Tetraploidization of diploid Dioscorea results in activation of the antioxidant defense system and increased heat tolerance.journal of Plant Physiology,167(2): 中国蔬菜学术论文下载

第11期(copy)(copy)(copy)(copy)

第11期(copy)(copy)(copy)(copy) 中国农学通报 2010,26(11):45-49 Chinese Agricultural Science Bulletin 植物多倍体育种研究进展 1,2 彭静, 魏岳荣 2 1, 熊兴华 ( 1 湖南农业大学生物科学技术学院, 长沙 410005; 2 广东省农业科学院果树研究所, 广州 510640)