全 文 ：甜(辣)椒单倍体培养研究进展
张晓芬 耿三省 陈斌 毛爱军
(北京市农林科学研究院蔬菜研究中心, 北京 100089)
摘 要: 介绍了甜(辣)椒花药培养和游离小孢子培养的研究概况,花药培养应用相对成熟,游离小孢子培养
尚未获得突破性进展。对影响花药培养的各关键因素(包括材料基因型、供体植株生长状态、小孢子发育时期、培
养基、培养方法、变温处理、培养条件等)进行了综述,并讨论了甜 (辣 )椒单倍体培养存在的问题和进一步研究方
向。
关键词: 甜(辣)椒 花药培养 游离小孢子培养 单倍体
The Research Progress of Haploid Production of
Capsicum Auumn L.
Zhang Xiao fen Geng Sansheng Chen Bin Mao Aijun
( B eij ing Vege table R esearch Centr e , B eij in g A cad emy of Ag ri cu ltural Sc ienc es, Be ij ing 100089)
Abstract: Br ief intr oduction was pr esented on the pro gr ess of anther culture and isolated micro spo re cultur e o f
pepper . Anther cultur e has been applied to pepper br eeding mo re successfully , w hile iso lated m icrospor e cultur e
hasnt yet. The key facto rs effect ing anther culture w as summar ized in this ar ticle, including genetypes, the cond-i
tion of donor plants, the st age o f pollen development, medium, culture methods, culture condition etc. The com-
ment on the quest ion and pro spect of haplo id production w as pr oposed.
Key words: Pepper Anther cult ur e Isolated micr ospo re culture H aplo id
单倍体培养在作物育种、遗传分析、基因工程、
分子生物学及物种进化等领域中,都有重要的应用
和研究价值。自然界自发产生单倍体的频率很低,
仅千分之几。花药培养和游离小孢子培养是人工诱
导作物孤雄产生单倍体的两种关键性技术, 其中花
药培养应用最为广泛。应用花药培养和游离小孢子
培养可迅速得到纯合的双单倍体,大大加速育种进
程,同时花药培养和游离小孢子培养还被广泛应用
于作物的诱变育种、基因转化、遗传分析及雄核发育
和胚胎发育的生理生化研究等方面。甜(辣)椒是我
国深受百姓喜爱的一种主要蔬菜作物, 2003年在我
国年种植面积达到 130万公顷。国内外关于甜(辣)
椒单倍体培养的研究颇多, 本文对该方面的研究进
展进行综述如下。
1 花药培养
花药培养的本质是在离体条件下, 对花药进行
培养,通过改变花粉的正常生活环境,来改变花粉的
正常发育途径,以直接发育或经愈伤组织发育为单
倍体胚胎,最后形成单倍体植株。甜(辣)椒属茄科,
花药培养较游离小孢子培养较容易。
1. 1 研究概况
自从 1964 年 Guha 和 Maheshiw ari 首次报道
曼佗罗花药培养成功获得再生植株以来, 花药培养
在烟草、水稻、油菜等许多作物上都获得了成功, 甜
(辣)椒花药培养也取得了很大进展。国内的王玉英
等利用花药培养成功获得/跃县小辣椒0花粉再生植
株[ 1 ] ,是甜(辣)椒花培的最早成功报道。随后, 国外
的 George[ 2]和 Novak[ 3] 等众多研究学者,和国内的
收稿日期: 2005-03-14
基金项目:国家/ 8630计划项目( 2002AA244021)资助
作者简介:张晓芬( 1977- ) ,女,硕士,从事甜(辣)椒生物技术研究
生物技术通报
#综述与专论# BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2005年第 4期
多位学者在花药培养方面都做了大量工作,使花药
培养成为目前获取甜(辣)椒单倍体的较成熟技术。
在国内,花药培养已被应用于甜(辣)椒的遗传育种,
如陈肖师利用花药培养选育出甜椒新品种/塞花一
号0 [ 4] ,北京市海淀组培室的李春玲等应用花培技
术,选育出 /海花一号0、/海花二号0、/海花三号0等
甜椒品种[ 5] ,及甜椒新品种/海丰 26号0[ 6] ,等等。
1. 2 影响甜(辣)椒花药培养的主要因素
花药培养受材料基因型、培养基、培养条件等因
素影响较大 [ 7, 8 ]。本文综合了近些年来甜(辣)椒花
药培养的报道, 对影响甜(辣)椒花药培养的各关键
因素进行综述。
1. 2. 1 材料基因型 众多研究表明甜(辣)椒单倍
体孤雄诱导能力对基因型有很强的依赖性。大果基
因型(如甜椒)的胚状体诱导率较小果基因型(如某
些辣椒系列)明显要高。陈肖师对 17个甜椒品种进
行花药培养,胚状体诱导频率为 0. 3% ~ 6. 8%不等。
Dumas等发现较大果型的灯笼椒花药培养效果较
好,产生胚状体花药所占比率为 5%~ 40% [ 9]。针对
这种现象, 多位研究学者采取单倍体诱导频率较高
的基因型与诱导频率较低基因型杂交的方法,来提
高花药培养反应力较低基因型的胚状体诱导率。李
春玲在甜椒的花药培养中,同样发现不同品种的花
粉胚状体诱导频率不同, 以诱导频率较高的花培品
种/ 7920070为母本, 与诱导频率较低的/旅大0和/选
丰0为父本杂交,发现其杂交后代的花粉胚状体诱导
频率分别为 2. 41%和 87. 88% , 都是同组实验中最
高的[ 10] ,说明若亲本之一胚状体诱导频率较高,则杂
种一代诱导率相应提高。在 M ityko 的研究中, 也发
现大果基因型的花粉植株诱导率为 5. 9~ 75. 8个植
株/ 100个花药,而小果和半大果基因型的花粉植株
诱导率较低或为 0, M ityko 用诱导率较低的小果基
因型与诱导率较高的大果基因型杂交, 发现其后代
的诱导率居于父母本之间[ 11]。同样在 Ramon 的研
究中也发现从甜椒到辣椒,随果型的逐渐减小,孤雄
生殖的诱导能力逐渐降低,花粉植株诱导率相应从
76个植株/ 100个花药降为 0,将孤雄生殖能力较低
的基因型与孤雄生殖能力较高基因型杂交,杂交后
代表现为孤雄生殖能力中等[ 12] 。
1. 2. 2 供体植株生长条件 供体植株生长状态对
花药培养影响很大。选择生长健壮、适龄的供体植
株很重要。Krist iansen 等研究发现供体植株越年
轻,花药产胚量越高 [ 13]。M ityko等认为用于花药培
养的供体植株以在第一花蕾现蕾后 4周内为宜[ 14]。
甜(辣)椒花期的生长适温为日温 20~ 25 e 、夜
温 15~ 18 e [ 15]。在甜(辣)椒花药培养的一系列报
道中,供体植株多生长于温度条件为 16~ 30 e ,光照
10~ 16小时的日光温室或人工气候室中, 此时选择
健壮的供体植株,小孢子发育良好, 易于诱导孤雄发
育。Krist iansen等研究证明 26. 4 e 温度条件下生
长的供体植株, 花药产胚量最高, 而 11~ 19小时等
不同的光周期对胚状体发生无影响, 因为甜(辣)椒
属中光性植物, 对光周期长短反应不敏感。张子君
等认为在较凉爽的环境中 (日温 25 e 左右、夜温
13 e 左右)生长的供体植株, 其再生植株诱导频率最
高,日温超过 30 e 时, 诱导频率下降[ 16] 。
1. 2. 3 小孢子发育时期 小孢子发育时期是花药
培养成功与否的关键性影响因素之一。王玉英分别
选用花粉处于单核中期和单核靠边期(单核晚期)的
花药进行培养, 均产生胚状体和愈伤组织[ 17] 。李春
玲等分别取单核中期、单核靠边期和双核期的花粉
进行了花药培养, 结果显示处于单核中期和单核靠
边期的花粉具有较高的胚状体诱导率。Saccar do 等
通过对不同发育阶段的花蕾进行细胞学观察, 注意
到花药的颜色和长度与小孢子核仁所处阶段有密切
关系,长度为2. 5~ 3. 5mm、尖端为青色的花药含有
大量处于有丝分裂时期的小孢子, 最适于进行单倍
体培养[ 18]。后来 Sibi[ 19]、Morrison[ 20]、Qin[ 21] 、M-i
tyko、Ramon和 Dudu [ 22]等的研究均证明, 当花瓣与
花萼等长或花瓣稍长于花萼,花药为绿色, 花药末端
略带淡紫色时, 小孢子处于单核期-双核早期, 刚好
处于第一次有丝分裂阶段,最适于诱导小孢子向单
倍体方向发育。
1. 2. 4 培养基
1. 2. 4. 1 基本培养基 甜(辣)椒的花药培养应用
的基本培养基主要有 MS、C、R、NTH、B5 等。以
MS 应用最为广泛。Novak 等以 MS和 N 为基本培
养基对 5个甜椒品种进行花药培养研究, 在基本培
养基与不同水平植物激素的 43个处理中,以 MS和
激素的搭配愈伤生成最好。Vager a对比 5种培养基
132005年第 4期 张晓芬等:甜(辣)椒单倍体培养研究进展
( M S、MSH、N、B5和 SI)诱导 2个甜椒品种效果,结
果显示在所有的基本培养基上都有胚状体和再生植
株生成,不加活性炭的 N 培养基被证明最适于胚状
体生长成植株, 同时证明铁盐有益于球型胚和花粉
植株的再生[ 23]。王玉英等用一个甜椒品种/旅大0比
较了 MS、NTH 和 N6三种培养基的花药培养效果,
发现在 N6培养基上只形成了愈伤组织, 而 MS 和
NTH 培养基上都有花药愈伤组织和胚状体形成,以
NTH 培养基上形成胚状体的频率最高。陈肖师比
较 MS、H、B5、Nitsch 和 TH 等 5 种培养基, 发现
MS 和 TH 培养基诱导效果最好, 并认为不同培养
基大量元素含量的差异是影响花药培养效果的主要
因素。刘仁祥等在烟草的花药培养研究中, 观察到
培养基中微量元素和大量元素的平衡对胚状体形成
影响极大, 增加微量元素 Zn、Fe 等显著促进了胚状
体和再生植株的形成 [ 24] ,甜(辣)椒可进行类似尝试。
1. 2. 4. 2 激素 良好的花药培养效果还依赖于采
用激素的种类、水平和配比。激素的种类和数量不
同,花药培养效果明显不同。王玉英等比较了 1mg/
L 2, 4-D和 1mg/ L NAA对/跃县小辣椒0 花药培养
的效果,在含 1mg / L NAA 的 MS 培养基上愈伤组
织和花粉植株再生频率分别为 28. 6% 和 4. 8%, 而
在含 1mg / L 2, 4- D 的 MS 培养基上则分别为 23.
5%和 2. 6%。其后,王玉英等还发现, 在 NT H 培养
基上附加 2, 4-D比附加低浓度 NAA 所形成胚状体
的细胞分裂速度快, 当 2, 4-D 浓度达 2mg/ L 时, 形
成愈伤组织, 无苗分化生成。George、Mythili等也
都研究发现高浓度的 2, 4-D和 NAA 促进愈伤组织
的生成,降低了胚状体的生成,同样浓度的 2, 4-D比
NAA更容易产生愈伤组织, 而低浓度的 NAA 或
IAA 有利于形成胚状体的形成[ 25] 。张子君等通过
一系列对比试验发现 0. 5mg/ L 为 2, 4-D、KT 和 BA
的最适浓度,在与 2, 4-D的组合中, KT 的效果优于
BA。
激素的作用还受培养基、材料基因型等因素的
影响。Novak 等发现在单独加入 IAA 或 NAA 的
MS 或 N培养基上花药培养, 均无愈伤形成, 有些品
种单独加入 2, 4-D( 2. 26LM 和 4. 52LM )有微量愈伤
形成,而加入 kin 和 BA 能促进愈伤形成。N培养基
中加入 IAA、NAA或 2, 4-D和 kin, 愈伤生成显著,
而 MS 培养基中只有加入 2, 4-D和 kin,才会有愈伤
生成。以 MS加入 11. 42LM IAA、4. 52LM2, 4-D和
9. 3LM kin, 愈伤生成效果最好。Munyon 等在对
/ NM6-40一系列红辣椒基因型的花药培养研究中发
现,在 MS中分别加入 0. 01mg/ L 2, 4-D和 piclor am
或 IA A与 0. 01mg/ L 的 kin 或 BA, 结果显示 2, 4-D
的应用效果优于 picloram 和 IAA [ 26]。Qin 研究发
现 kin 为最有效的细胞分裂素, 但有些品种只有在
含有 6-BA P 的培养基上才能诱导出胚状体。Dudu
观察到在 MS 培养基中加入 NAA 和 BA ,能显著提
高胚产量,与 Ro tino[ 27]在茄子花药培养的研究结果
相一致。
1. 2. 4. 3 碳源 糖是植物组织培养必不可少的碳
源,也起着调节渗透压的重要作用。在甜(辣)椒花
培中, 碳源的类型和浓度与花粉发育有密切关系。
一般认为 3%蔗糖浓度在甜(辣)椒花药培养中最有
效。王玉英发现 3%蔗糖浓度比 6%蔗糖浓度更有
利于花粉愈伤组织发生。李春玲等通过两组对比实
验发现,在蔗糖浓度为 3%的培养基上, 胚状体发生
率最高,随蔗糖浓度递增, 胚状体发生率递减, 花粉
活性也随之递减。Morr ison采用蔗糖浓度梯度法进
行花培,即先在蔗糖浓度为 6%的 C 培养基上培养
12天,再转至蔗糖浓度为 3%的 R培养基,取得了较
好效果。张子君采用相似的方法, 发现当花药从 3%
蔗糖浓度培养基,转至蔗糖浓度降低为 2. 5%的培养
基上时,诱导频率明显提高,降低到 2%时,诱导频率
则降低。
也有研究认为麦芽糖效果最好。Ramon分别比
较了 10、20、40、60 g/ L 的蔗糖、麦芽糖和麦芽汁在
固液双层培养基中对甜椒花培的影响, 发现麦芽糖
最有效, 40g/ L 的麦芽糖产胚量最高,而麦芽糖浓度
为 20g / L 时正常胚产量最高。麦芽糖的作用机制还
不清楚, Finnie等曾报道小孢子对果糖和葡萄糖较
敏感,麦芽糖可能转换成葡萄糖的速度较慢, 这样就
避免了其它糖类的抑制作用[ 28] 。
1. 2. 4. 4 活性炭 活性炭( AC)的作用机制目前还
不很清楚,有观点认为 A C 能吸附植物组织在培养
过程中释放的有毒代谢产物, 如酚类物质和 ABA
等, 或能吸收蔗糖在高压消毒时产生的有毒化合物
等,从而促进花粉胚状体和愈伤组织的形成。刘仁
14 生物技术通报 Biotechnology Bullet in 2005年第 4期
祥在烟草花药培养中, 专门对活性炭作用机制展开
研究, 认为活性炭之所以促进胚状体形成是由于其
杂质中的微量元素起到了积极作用。
李春玲等通过两组对比实验发现, 培养基中附
加 0. 5% AC的胚状体诱导频率和成苗率显著高于
不加 AC的,而且 AC能极明显地抑制体细胞愈伤组
织的形成。Morrison 在 R 固液双层培养基的固体
层加入 2%的 AC, Ramon 在 H 固液双层培养基的
固体层附加 0. 5%的 AC,发现都对胚状体的诱导起
到了一定的促进作用。Vagera 等观察到在附加了
AC的培养基上,胚状体的发生显著提高,但 AC 也
会抑制再生植株的发生。Ramon也发现 AC 导致了
一些小的不正常胚的形成。这说明 AC 也能吸收营
养物质、有机物质和生长激素等, 故适宜的 AC浓度
是必需的。陈晓等认为 0. 25% 的 AC 浓度已经足
够, 在 0. 25% ~ 0. 5% 之间, AC 的效果差异不明
显[ 29]。
1. 2. 4. 5 附加物质 有机附加物质的加入会对花
培起一定的促进作用。王玉英等在 NT H 培养基中
加入 10%的椰乳( CW) , Geo rge 在培养基中不同程
度的加入椰乳、酵母提取液和水解酪蛋白 ( CH ) ,
Vagera等在培养基中加入胡萝卜汁, 对花培产生了
较积极影响。N ovak将酵母提取液加入到培养基中
并发现其抑制甜椒愈伤的生成。张述祖等发现环化
鸟-磷( C-GMP)在 0. 1~ 0. 5ppm 范围内, 胚状体诱
导率随 C-GMP 浓度增加而提高[ 30] 。
1. 2. 5 培养方法
报道的甜(辣)椒花药培养多采用琼脂固体培养
法,两步培养法和固液双层培养法也被较多应用。C
和 R为微量元素含量不同的两种基本培养基, Sibi
等先将花药接种在 C 培养基上, 培养 12天后,再转
移到 R培养基上继续培养, 这就是两步培养法。其
单倍体植株再生率为 1~ 3个植株/ 100个花药。其
后的 Dumas、Krist iansen、M ityko、Qin 均沿用了这
种两步培养法, 花药培养效果因其它处理而有所不
同。Mor rison等在沿用 Sibi等 C yR两步培养法的
基础上, R采用固液双层培养基, 发现固液双层培养
基非常有效。Ramon 运用由 Nitsch ( 1969年)改良
而来的 H 为基本培养基, 采用固液双层培养方法,
产胚率较 Dumas等的方法提高了很多。
1. 2. 6 变温处理 变温处理主要包括低温预处理、
低温后处理和热激处理。在甜(辣)椒上, 低温处理
一般采用 4~ 7 e , 处理 12 小时~ 10 天。低温预处
理是到目前为止应用最广泛的预处理方式,处理效
果较好。Sibi等将花蕾在 4 e 条件下预处理 48 小
时, M orrison等用 4 e 预处理花蕾 100小时,陈晓以
4 e 预处理花蕾 24小时, 都不同程度的促进了胚状
体的诱导频率。庄军平认为 0~ 4 e 预处理花蕾 1~
7天,能显著提高出愈率,以 3~ 5天最好。也有研究
者采用花药接种后, 低温后处理的报道。Ramon 则
将接好的花药在 7 e 条件下培养一周,花药产胚率明
显提高。
低温的作用机制还不很清楚, 可能是低温导致
了花药内 ABA水平的降低,或是影响了细胞的有丝
分裂,从而改变了花粉的正常发育途径,或是延长了
小孢子的存活时间等。也有低温起到相反作用的报
道,如: Saccar do、V ager a、Munyon等观察到, 经低温
预处理的花药出愈率和出胚率较对照反而降低, 出
现这种现象的原因应该是花药培养受材料基因型等
多方面因素综合影响的结果, 其它处理的不同可能
会导致不同的结果。
热激处理已成为甜(辣)椒花培最常用的一种温
度处理方式,成功率最高。甜(辣)椒上较常采用 32
~ 36 e ,处理时间为 2~ 8天。以 35 e 处理 8天效果
最好。Dumas等将接好的花药先在 35 e 、黑暗条件
下培养 2天或 8天,再转至 25 e 条件下光暗交替培
养,发现 35 e 、黑暗条件下培养 2 天, 再生植株诱导
率为 5% , 而 35 e 黑暗处理 8 天, 诱导率提高到
12%。Morrison、Krist iansen、Mityko、Qin、张子君
和陈晓等沿用了 Dumas的热激处理方法,先在黑暗
条件下 32~ 35 e 培养 7~ 8 天, 再于 25 e 光暗交替
培养,都得到了较好的花药培养效果。也有同样的
方法得到相反结果的报道 ( Mo rrison, M ythili[ 27] ) ,
同样可解释为热激处理与其它因素共同作用, 导致
了最后的花培结果。
1. 2. 7 培养条件 培养条件主要包括温度、光照、
水分、气体等。其中温度和光照, 对花药培养影响最
大。经过变温处理后,甜(辣)椒花培多在 25 e ,光照
( 10Lmol. m
-2
. s
-1左右) 12~ 16 小时条件下进行。一
般认为较高的培养温度有利于胚状体的发生。王玉
152005年第 4期 张晓芬等:甜(辣)椒单倍体培养研究进展
英认为培养时日温稍高于夜温效果较好。Munyon
不经变温处理, 在 29 e 、连续光照条件下进行花药培
养,所有基因型均出胚,其方法后来鲜有报道。
在花药培养的小环境中, 空气和水分一般不需
要特意补充。Ramon 尝试每隔 48 小时补充浓度分
别为 300LlL-1、600LlL-1、900LlL-1 的 CO2 , 发现
300LlL-1 CO2条件下,正常胚产量显著提高。
在众多的影响因素中,王立浩等研究发现,对甜
(辣)椒愈伤组织生成率影响较大的因素依次是激
素、活性炭、硝酸银、维生素 C, 对胚状体发生率影响
较大的依次是维生素 C、取蕾时期、碳源、硝酸银[ 31] 。
1. 3 再生植株来源与染色体加倍
花药培养中,由于小孢子同花药壁、花药隔等母
体组织共培养, 再生植株并非全都由小孢子发育而
来。准确鉴定来源于小孢子的再生植株, 对花药培
养在育种和基因工程等中的实际应用非常必要。应
用分子标记分析,能快速、准确地判断出再生植株来
源。Munyon对所获 40棵再生植株进行同工酶标记
分析,发现 35棵植株都只有一个标记位点, 说明由
小孢子发育而成, 5 棵植株分离结果显示为杂合性,
说明来源于母体组织。
再生植株在育种和分子生物学等中的应用要求
倍性的准确判断。以植株形态结合细胞学观察能准
确判断其倍性。流式细胞仪因能够准确、快速的鉴
定植株倍性, 正渐渐取代较繁琐的根尖分生组织压
片法。花药培养的再生植株存在一定的自发加倍
率。Vagera观察到在茄科植物中, 甜(辣)椒自发形
成双单倍体的比率最高。Ramon、Q in、Mityko 等也
都观察到,单倍体与自发双单倍体的比例在 1B 1~ 1
B3之间。
染色体人工加倍多采用 0. 2%~ 0. 4%的秋水仙
碱,处理单倍体植株的根尖或茎尖生长点, 甜(辣)椒
多采用 0. 2%处理,加倍成功率为 50% ~ 74% ,但由
于秋水仙碱毒性较大, 诱变畸变率较高。已有研究
指出, 除草剂磺胺乐灵与秋水仙碱对大丁草同样有
效,而且前者毒性较低,长时间磺胺乐灵处理可能会
诱导大量细胞二倍体化, 减少嵌合植株的问题[ 32]。
在甜(辣)椒中可进行尝试性研究。
2 游离小孢子培养
游离小孢子培养与花药培养相比, 具有不受母
体组织影响,再生植株均来源于小孢子,一次培养产
胚量大等优点, 同时游离小孢子具备分散性单细胞
特点,是理想的遗传转化受体材料, 能提高转基因选
择效率,加快转基因育种进程。但游离小孢子培养
技术较难掌握。从 1973 年首次在被子植物烟草上
获得成功到现在, 游离小孢子培养技术在十字花科
芸薹属和禾本科作物上都取得了较大成功,并应用
选育出了一系列优良的自交系和品种 [ 33, 34]。茄果类
蔬菜作物的游离小孢子培养技术难度较大,迄今只
有茄子和番茄有少量成功报道, 甜(辣)椒游离小孢
子培养进展缓慢 [ 35]。Mityko 等在 1997年曾报道过
辣椒的游离小孢子培养, 虽未能获得胚状体, 但一些
宝贵经验值得借鉴。
Mityko 分别应用 6 种不同的酶组合处理小孢
子 24~ 48小时,和 25mg/ L 秋水仙碱处理小孢子 24
小时,比较了 R92、NLN-2M 和 CP 三种基本培养基
与 2, 4-D、NAA、BA 和 kin等激素的 22 种组合, 及
不同碳源蔗糖和麦芽糖在不同水平上对小孢子培养
的影响,尝试了小孢子与柱头共培养的效果。研究
最终未能获得胚状体和再生植株, 只观察到了第一
次有丝分裂和已分裂为 2 细胞的小孢子。M ityko
发现孤雄诱导率较低的基因型, 虽然在小孢子培养
中小孢子的再分化率很低,但小孢子在培养后两个
多月仍然存活, 说明对孤雄诱导反应不敏感的基因
型,游离小孢子培养可能比花药培养更适合。M ity-
ko 等还发现游离小孢子培养 60天后,才能观察到 2
细胞小孢子, 而在花药培养中, 培养后 30~ 40天就
有胚状体发生, 故游离小孢子培养有必要进行花药
预培养。
王烨等比较了低温、高温、无碳源、秋水仙素和
甘露醇等 5种预处理对甜(辣)椒游离小孢子存活率
的影响,发现 4 e 低温和无碳源预处理对提高小孢子
存活率作用明显 [ 36]。
游离小孢子培养与花药培养的本质都是诱导小
孢子改变正常发育途径, 发育为单倍体植株, 两者的
影响因素相似。目前游离小孢子培养的核心问题
是: 如何激发小孢子从配子体发育途径转向孢子体
发育途径,故研究雄核发育机制非常重要, 同时应对
甜(辣)椒游离小孢子培养技术和其影响因素进行深
入细致的摸索研究。
16 生物技术通报 Biotechnology Bullet in 2005年第 4期
3 讨论
甜(辣)椒是我国最早利用单倍体培养技术培育
出新品种或新品系的作物之一。花药培养成为甜
(辣)椒单倍体培养的主要技术,而游离小孢子培养
尚未获得突破性进展。目前, 甜(辣)椒单倍体培养
还主要存在以下问题: ( 1)花药培养胚状体诱导率
低,再生植株分化率低; ( 2)单倍体植株人工加倍效
果不好,诱变畸变率较高; ( 3)基因之间的重组率较
低,重组二倍体不易获得; ( 4)游离小孢子培养进展
缓慢,还远不能应用于遗传育种或基础性研究; ( 5)
雄核发育的启动机理还不清楚, 一定程度上增加了
人们研究单倍体培养技术的盲目性, 限制了单倍体
的应用。
生物技术和常规育种相结合, 已成为新世纪作
物育种的一大特点。应用单倍体培养所得的双单倍
体,无论是在作物的育种, 还是在遗传图谱构建、重
要性状的 QT L 定位及基因的克隆筛选等分子生物
学方面,都有着重要的应用价值。针对目前甜(辣)
椒单倍体培养存在的问题,笔者认为下一步研究方
向应为: ( 1)进一步研究摸索甜(辣)椒单倍体的孤雄
诱导方法,优化花药培养技术, 提高胚状体发生率;
( 2)尝试其它染色体加倍方法; ( 3)挖掘游离小孢子
培养技术在甜(辣)椒上的巨大潜力。( 4)以单倍体
培养与分子生物学方法、遗传学方法等有机结合,对
胚状体发生的分子调控机制进行深入研究,以最终
达到人为调控单倍体培养的目的。
参 考 文 献
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