全 文 :园 艺 学 报 , ( ): – 2011 38 7 1299 1307 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2011–03–30;修回日期:2011–05–26
基金项目:国家大宗蔬菜产业技术体系项目(CARS-25-A-03);国家自然科学基金项目(30171792)
基于小孢子培养的青梗菜多倍体育种技术研究
冯 辉*,付 颖,杨 硕,包美丽,刘雪利
(沈阳农业大学园艺学院,辽宁省十字花科蔬菜遗传育种重点实验室,沈阳 110866)
摘 要:为创制多样性的青梗菜多倍体纯系用于多倍体育种实践,以 16 个青梗菜杂交种为试材进行
游离小孢子培养,获得了 393 株小孢子植株。再生植株经过形态鉴定、叶片气孔特征检测、花粉粒大小
及生活力检测、花粉母细胞染色体计数,鉴定出 113 个自然加倍的四倍体植株,从中筛选出 3 个优良株系。
以可育的四倍体株系为亲本配制杂交组合,通过品种比较试验筛选出 1 个优势显著、综合性状优良的四
倍体杂交组合‘T24 × T11’。建立了基于游离小孢子培养的青梗菜多倍体育种技术体系。
关键词:青梗菜;游离小孢子培养;多倍体;杂种优势
中图分类号:S 634.3 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2011)07-1299-09
Studies on Tetraploid Breeding Techniques by Using Isolated Microspore
Culture Techniques in Brassica campestris ssp. chinensis(L.)Makino
FENG Hui*,FU Ying,YANG Shuo,BAO Mei-li,and LIU Xue-li
(College of Horticulture,Shenyang Agricultural University,Liaoning Province Key Laboratory of Genetics and Breeding
of Cruciferous Vegetable Crops,Shenyang 110866,China)
Abstract:The aim of this study was to develop diversified tetraploid lines in Brassica campestris ssp.
chinensis(L.)Makino and thereby facilitate heterosis breeding. Sixteen hybrid varieties were used for
isolated microspore culture and 393 regenerated plants were obtained. Among these,113 plants were
identified as tetraploids based on morphological identification,examination of stomatal characteristics,size
measurement and viability testing of pollen,and chromosome counts of the pollen mother cells.
Furthermore,3 tetraploid lines showing excellent characteristics were screened. The 3 selected tetraploid
lines were used as parents,and a tetraploid hybrid‘T24 × T11’with significant heterosis and
comprehensive quality traits was selected through a variety comparison tests. A technical system for
tetraploid heterosis breeding was established based on isolated microspore in Brassica campestris ssp.
chinensis(L.)Makino.
Key words:Brassica campestris ssp. chinensis(L.)Makino;isolated microspore culture;tetraploid;
heterosis breeding
植物染色体多倍化往往使植物基因活性及酶的差异性增强,抗逆能力提高,生长健壮,产量提
高,营养成分含量提高。人工创制多倍体始于 20 世纪 30 年代,Blakeslee 和 Avery(1937)发现了
* E-mail:fenghuiaaa@263.net
1300 园 艺 学 报 38 卷
秋水仙素诱导染色体加倍现象。此后 70 多年间,育种学家利用多种诱导多倍体技术先后育成了萝卜
(张纪增,1984)、石刁柏(Odake et al.,1993)、金针菜(周朴华 等,1995)、莴苣(张建军 等,
1997)、生姜(Adaniya & Shirai,2001)、甜瓜(何欢乐 等,2002)和大白菜(牟金贵 等,2006)
等多倍体品种,为蔬菜优质高产育种开辟了一条重要途径。
“青梗菜”是白菜[Brassica campestris ssp. chinensis(L.)Makino]中一类束腰亮绿、品质优良
的品种,异花授粉,杂种优势显著。目前栽培的青梗菜品种大多为二倍体品种。我国白菜多倍体育
种研究始于 20 世纪 80 年代,利用秋水仙素加倍处理二倍体白菜,育成了‘四倍体矮脚黄’(刘惠吉
等,1990)、‘热优二号’(刘惠吉 等,1992)、‘黑寒菜’(刘惠吉 等,1994)和‘寒优一号’等 8
个四倍体白菜品种。
应用小孢子培养获得加倍单倍体纯系,是一项高效育种技术,已经在十字花科芸薹属农作物上
获得成功(Lichter,1989;Takahata & Keller,1991;Cistue et al.,2006;Leskovsek et al.,2008)。
青梗菜小孢子培养再生植株群体,往往是染色体倍性不同的混合群体,包括单倍体以及自然加倍的
双单倍体和多倍体(冯辉 等,2009)。对小孢子培养过程中自然加倍多倍体的利用,有可能是诱导
多倍体的有效途径,而迄今未见相关报道。
本试验中以引自日本、韩国和新西兰的 16 个优良青梗菜杂交种为试材进行小孢子培养,获得
了多个自交结实率较高、园艺学性状优良的四倍体纯系。选择部分四倍体纯系配制杂交组合,证明
了四倍体青梗菜具有明显的杂种优势,获得了一个综合性状优良的强优势组合,建立了通过游离小
孢子培养创制青梗菜多倍体的育种技术体系。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于 2008 年 8 月—2010 年 10 月在辽宁省十字花科蔬菜遗传育种重点实验室进行。供试的
16 个青梗菜品种引自日本、韩国和新西兰,均为二倍体杂交种,品种名称及来源见表 1。编号为 T03、
T04、T05、T27、D33 和 D49 的小孢子植株源自‘早生华京’;T24、T38 和 D57 源自‘JA001’;T11、
T32 和 D47 源自‘夏帝’;T15、D40 源自‘华王’;T39 源自‘漓江’。
9 月初将萌动种子在 4 ℃冰箱中春化处理 20 d;9 月下旬播种于穴盘;11 月初盆栽于温室中培
育,日/夜温度 15 ℃/25 ℃左右,并进行长日照(14 h · d-1)诱导;12 月中旬至次年 3 月开花。晴天
上午 9:00—11:00 取花蕾进行游离小孢子培养。
1.2 游离小孢子培养及植株再生
小孢子分离纯化和培养参照栗根义等(1993)和姜凤英(2006)的方法。开花期采集健壮植株
上长 2 ~ 4 mm(小孢子发育处于单核靠边期至双核早期)的花蕾,每 30 个为 1 组,蒸馏水冲洗 3
次,经 70%乙醇溶液表面消毒 30 s,再用 0.1 % HgCl2溶液灭菌 8 min,无菌水洗涤 3 次,每次 5 min。
沥干水分后,在B5液体洗涤培养基中用玻璃棒碾压花蕾,挤出小孢子。小孢子悬浮液经孔径 50 μm
的尼龙网过滤后,1 000 r · min-1离心 3 min;弃上清液,沉淀物加 5 mL B5洗涤培养基,摇匀,800
r · min-1离心 3 min;弃上清液,所得沉淀物即为纯化小孢子。
将分离纯化的小孢子用加有不同浓度及配比的 6-BA(6–苄基腺嘌呤)和NAA(α–萘乙酸)
的NLN培养基悬浮,用直径 60 mm的培养皿分装,每皿 2.5 mL,Parafilm膜封口。33 ℃条件下暗培
养 24 h,然后转至 25 ℃下暗培养;培养 2 周后,取一部分培养皿转移到 50 r · min-1摇床上继续培养,
7 期 冯 辉等:基于小孢子培养的青梗菜多倍体育种技术研究 1301
1 周后统计各发育程度的胚状体数。3 周后统计胚状体的发生率,比较品种间小孢子产胚能力的差异。
将子叶形胚状体转入MS培养基中进行继代培养,30 d继代 1 次。将复壮后的试管苗转入添加 0.1
g · L
倍性鉴定
再生植株的生长势、叶片厚度、花器官大小、花药发育状况及自交结实
情况
鉴定,于晴天的上午 9:00—10:00,选取生长健壮的小孢子植株的叶片,
在叶
置于洁净的载玻片上,加 1 ~ 2
滴 T
植株花粉母细胞染色体鉴定,于晴天的上午 9:00—11:00,采直径 1 ~ 2 mm 的花蕾,经卡
诺试
1.4 四倍体株系杂种优势的测定
合性状优异的四倍体小孢子株系为亲本,采用半轮配法配制杂交
组合
小区种植 30 株,株距 20 cm。以二倍体青梗
菜品
、株幅、叶型、叶色、叶片数、叶片厚、叶片长、叶片宽、叶
柄长
2 结果与分析
2.1 四倍体小孢子植株的发生能力
培养,培养 3 周后,供试的 16 个青梗菜品种全部获得了胚状体
(表
393 株小孢子植株中,经鉴定有四倍体植株 113 株,占 28.75%。品种间四倍体小
孢子
表 1 青梗菜品种间小孢子胚诱导率的差异及四倍体小孢子植株发生比率
-1NAA的MS培养基中,经 15 d左右诱导生根。炼苗后移至花盆中,在温室中培育。
1.3 小孢子植株
①植株形态鉴定,根据
间接判断其倍性。
②植株叶片气孔特征
背涂一薄层丙酮,待干后用透明胶粘取叶片下表皮,固定于载玻片上镜检,随机测量 10 个气孔
保卫细胞的长度和宽度,统计 3 个视野气孔数,计算气孔密度。
③花粉活力及花粉粒大小鉴定,取即将开花的花蕾,剥取花药
TC(2,3,5–氯化三苯基四氮唑)染液,用镊子挤出花粉,去除杂质,搅匀后盖上盖玻片,置于
35 ℃恒温箱中,10 ~ 15 min 后镜检,每片随机取 3 个视野,统计各视野中花粉粒总数与染红花粉粒
数,计算花粉的染色率,同时取相同时期的花蕾,利用石蜡切片法制成切片,镜检观察花粉大
小。
④
剂固定 24 h,依次转入 95%、80%、70%的乙醇中,每级停留 15 min,最后保存于 70%乙醇 4 ℃
条件下待用。观察时,剥取约 1 mm 大小花蕾的花药,移至载玻片上,滴 1 ~ 2 滴丙酸—水合氯醛—
铁矾—苏木精染液,用解剖针横切花药,挤出花粉母细胞并去掉组织残渣,轻盖盖玻片后,镜检观
察染色体数。
利用筛选获得的结籽正常,综
,通过品种比较试验筛选优良的四倍体杂交种。
采用随机区组设计,3 次重复,小区面积 2 m2,每
种‘华王’和‘华冠’为对照。
每小区随机取样 10 株,测量株高
、叶柄宽和单株质量。根据小区产量计算杂种优势强度。计算公式为H =(F1﹣Mp)/ 1/2(P1﹣
P2)。式中H为杂种优势大小,P1为平均值较大的亲本,P2为平均值较小的亲本,Mp = 1/2(P1 + P2)。
利用 NLN-13 培养基进行小孢子
1)。方差分析结果表明,品种间小孢子胚发生率存在显著差异,说明基因型是影响小孢子胚发
生的重要因素。
在总共获得的
植株的发生能力有明显差异,发生率最高的为‘金夏莳’,达 52.63%,其次为‘漓江’、‘金品
夏冠’、‘JA001’和‘早生华京’。
1302 园 艺 学 报 38 卷
Table 1 Eff aploid plant
品种名称 品种来源
al
四倍体数
ants
百分比/%
ect of genotypes on formation of microspore-derived embryos and rate of tetr
from microspore plants in pakchoi
Cultivars Resource
胚诱导率(胚数/蕾) 植株数
Frequency of
embryo formation
Number of tot
plants
Number of
tetraploid pl
Percent
金夏莳 Jinxiashi n 日本 Japa 2.97 B 38 20 52.63
漓江 Lijiang 韩国 Korea 0.40 K 10 5 50.00
金品夏冠 Jinpinxiaguan aland
3
Early Huajing
mmer 1
angwei
angguan
新西兰 New Ze 1.07 F 7 3 42.86
JA001 日本 Japan 3.05 B 83 4 40.96
早生华京 日本 Japan 3.10 B 53 21 39.62
束腰唐菜 Shuyaotangcai 韩国 Korea 0.91 G 21 5 23.81
夏帝 Xiadi 日本 Japan 0.60 J 46 9 19.57
夏季 1 号 Su 韩国 Korea 1.60 D 12 2 16.77
华王 Huawang 日本 Japan 0.70 I 42 7 16.67
菜园 Caiyuan 日本 Japan 8.13 A 26 3 11.54
华冠 Huaguan 日本 Japan 1.83 C 20 2 10.00
冬赏味 Dongsh 日本 Japan 0.33 L 17 1 5.88
JA002 日本 Japan 0.17 M 13 1 0.08
皇冠 Hu 日本 Japan 0.90 G 3 0 0
冬季 1 号 Winter 1 韩国 Korea 0.77 H 2 0 0
冬妃 Dongfei 日本 Japan 1.53 E 0 0 0
注:邓肯新复极差测验,不 为差异极显著 .01)。
α = 0.01.
2.2 小孢子植株倍性鉴定结果
花粉活力鉴定
,用 TTC 染色法鉴定其花粉的活力,并结合花粉粒大小观察,对小孢子植株
的倍
植株产生的花粉高度败育;双单倍体植株产生的花粉活力高,发育正常;
多倍
结果。小孢子植株的花粉
活性
表 2 青梗菜不同倍性小孢子植株的花粉活力
Table 2 Pollen vi plants in pakchoi
倍性 编号
llens e pollens rile pollens
染色率/%
ertile pollen
同大写字母 (α = 0
Note:Duncan’s test. The same capital letters indicate no significance at
2.2.1
小孢子植株开花后
性进行初步鉴定。经 TTC 染色变红的花粉生活力强,为可育花粉;淡黄色及无色的花粉活力弱
或无活力,为不育花粉。
观察结果证明,单倍体
体植株产生的花粉有一定程度败育,且花粉粒明显大于双单倍体。
表 2 为随机选取的 3 个双单倍体株系和 3 个四倍体株系花粉活性鉴定
及大小与植株倍性关系密切,双单倍体植株的花粉活性强,花粉粒较小,花粉染色率可达 90%
以上(图版,1);四倍体植株花粉粒较大,染色率较低(图版,2)。
tality of the different ploidy microspores-derived
Ploidy Code
花粉总粒数 可育花粉数 不育花粉数
Number of po Number of fertil Number of ste Percent of f
四倍体 T05 223 156 67 69.96 B
Tetraploid
单倍体
ploid
T15 210 133 77 63.33 B
T24 199 125 74 62.81 B
双 D49 312 288 24 92.31 A
Doubled hy D40 356 323 33 90.73 A
D57 348 317 31 91.10 A
注:邓肯新复极差 ,不同 母为差异极显著 = 0.01)。
α = 0.01.
测验 大写字 (α
Note:Duncan’s test. The same capital letters indicate no significance at
7 期 冯 辉等:基于小孢子培养的青梗菜多倍体育种技术研究 1303
图版说明:1. 双单倍体花粉粒大小(10 × 40);2. 四倍体花粉粒大小(10 × 40);3. 双单倍体气孔特征(10 × 20);4. 四倍体气孔特征(10
× 20);5. 双单倍体花粉母细胞染色体(10 × 100)(2n = 20);6. 四倍体花粉母细胞染色体(10 × 100)(2n = 40);7. 四倍体(左)与双单
倍体(右)花器官比较;8. 四倍体纯系‘T24’;9. 杂交组合‘T24 × T11’(右)与双单倍体‘D47’(左);10. 利用四倍体纯系配置的优
异杂交组合‘T24 × T11’。
Explanation of plates:1. Size of the doubled haploid plant pollen(10 × 40);2. Size of the tetraploid plant pollen(10 × 40);3. Stoma features of
doubled haploid plant(10 × 20);4. Stoma features of tetraploid plant(10 × 20);5. Chromosome of the doubled haploid plant(10 × 100)(2n = 20);
6. Chromosome of the tetraploid plant(10 × 100)(2n = 40);7. Inflorescences of the tetraploid(left)and doubled haploid(right)plants;8. A tetraploid
strain‘T24’;9. The tetraploid hybrid plant(right)and doubled haploid plant‘D47’(left);10. A hybrid combination between the tetraploid strains
‘T24 × T11’.
1304 园 艺 学 报 38 卷
2.2.2 叶片气孔特征鉴定
双单倍体植株和四倍体植株叶片气孔特征有明显差异(表 3;图版,3、4),四倍体植株叶片的
气孔密度较小,气孔保卫细胞较大。
表 3 青梗菜不同倍性小孢子植株叶片气孔保卫细胞大小和气孔密度
Table 3 Size of the stoma cell and stomata density of the different ploidy microspores-derived plants in pakchoi
倍性
Ploidy
编号
Code
气孔保卫细胞长/μm
Length of stomata cell
气孔保卫细胞宽/μm
Width of stomata cell
气孔密度
Stomata density
四倍体 T05 60.21 ± 5.984 A 35.68 ± 3.219 A 23.68 ± 2.154 B
Tetraploid T24 57.56 ± 5.863 A 34.99 ± 4.015 A 25.79 ± 2.036 B
双单倍体 D49 43.14 ± 4.286 B 26.65 ± 2.537 B 39.11 ± 3.238 A
Doubled hyploid D57 42.91 ± 3.924 B 27.81 ± 3.238 B 42.35 ± 4.102 A
注:邓肯新复极差测验,同一列中不同大写字母为差异极显著(α = 0.01)。
Note:Duncan’s test. The same capital letters indicate no significance at α = 0.01.
2.2.3 植株形态特征鉴定
与双单倍体小孢子植株相比,四倍体小孢子植株(采种植株)高大,茎杆粗壮枝叶较少,叶片
宽厚,花器较大,花色浓艳,萼片肥厚,授粉后种荚异常膨大,种子较双单倍体大,自交结实率低
(表 4;图版,7)。四倍体株系整齐一致(图版,8),说明其为纯系。
表 4 青梗菜不同倍性小孢子植株形态比较
Table 4 Morphological comparisons of the different ploidy microspores-derived plants in pakchoi
倍性
Ploidy
编号
Code
株高/cm
Plant height
主花茎粗/cm
Stem thick
花冠大小/cm
Corolla size
花冠颜色
Corolla color
花蕾长/cm
Bud length
花蕾宽/cm
Bud width
叶色
Leaf color
T03 58.80 ± 2.68 2.095 ± 0.076 1.592 ± 0.153 深黄
Dark yellow
0.600 ± 0.038 0.394 ± 0.045 深绿
Dark green
T04 60.80 ± 5.36 2.000 ± 0.089 1.690 ± 0.114 深黄
Dark yellow
0.608 ± 0.049 0.335 ± 0.046 绿
Green
T11 74.60 ± 8.41 1.720 ± 0.058 1.932 ± 0.098 橘黄
Orange
0.587 ± 0.031 0.324 ± 0.038 深绿
Dark green
T24 68.60 ± 8.88 1.724 ± 0.032 1.750 ± 0.108 深黄
Dark yellow
0.595 ± 0.051 0.353 ± 0.033 绿
Green
T27 82.40 ± 3.43 1.737 ± 0.056 1.963 ± 0.122 深黄
Dark yellow
0.676 ± 0.024 0.378 ± 0.041 深绿
Dark green
T32 61.60 ± 2.41 1.727 ± 0.082 1.941 ± 0.055 橘黄
Orange
0.525 ± 0.040 0.332 ± 0.033 深绿
Dark green
T38 64.20 ± 5.22 1.848 ± 0.090 1.871 ± 0.118 深黄
Dark yellow
0.595 ± 0.034 0.354 ± 0.026 深绿
Dark green
四倍体
Tetraploid
T39 65.00 ± 4.19 1.844 ± 0.071 1.910 ± 0.106 深黄
Dark yellow
0.653 ± 0.036 0.429 ± 0.032 绿
Green
双单倍体
Doubled
D33 44.80 ± 4.60 1.324 ± 0.086 1.334 ± 0.077 黄
Yellow
0.516 ± 0.021 0.265 ± 0.018 浅绿
Light green
hyploid D47 47.20 ± 4.44 1.256 ± 0.053 1.245 ± 0.138 黄
Yellow
0.456 ± 0.021 0.251 ± 0.015 绿
Green
2.2.4 花粉母细胞染色体计数
对部分小孢子植株取样,采用压片法观察花粉母细胞减数分裂期染色体的数目。双单倍体小孢
子植株的花粉母细胞染色体数为 20 条,2n = 2x = 20(图版,5),四倍体为 40 条,2n = 4x = 40(图
版,6)。
7 期 冯 辉等:基于小孢子培养的青梗菜多倍体育种技术研究 1305
2.3 四倍体杂交组合的配制及其杂种优势的度量
根据获得的 113 株四倍体小孢子植株自交结籽率和园艺学性状的综合表现,从中选取 3 个优异
株系 T11、T24 和 T27,其中 T27 小孢子植株源自‘早生华京’;T24 源自‘JA001’;T11 源自‘夏
帝’。
以上述 3 个四倍体株系为亲本,采用半轮配法配制杂交组合,进行品种比较试验,调查各组合
植物学性状和小区产量。植物学性状调查结果列于表 5。与四倍体亲本和对照相比,四倍体杂交组
合植株较高,直立性强,株幅宽,叶片肥厚,叶片数偏少(图版,9)。
表 5 四倍体青梗菜杂交组合及其亲本的植物学性状调查结果
Table 5 Investigation of horticultural traits of the tetraploid combinations and their parents in pakchoi
编号
Code
株高/cm
Plant height
株幅/cm
Plant width
叶长/cm
Leaf length
叶宽/cm
Leaf width
叶柄长/cm
Petiole length
叶柄宽/cm
Petiole width
叶片厚/mm
Leaf thickness
叶片数
Leaf number
T24 × T11 25.51 29.07 16.72 10.47 8.18 5.91 1.033 8.90
T27 × T24 24.28 28.47 15.67 9.80 7.73 5.41 0.985 8.90
T27 × T11 23.30 29.42 16.33 10.00 7.19 4.81 0.947 8.85
T11 24.86 24.50 16.42 5.56 5.48 3.97 0.923 9.15
T24 21.77 21.53 13.86 7.17 7.37 4.44 0.769 10.10
T27 19.47 18.39 13.43 7.37 6.48 4.03 0.656 9.30
CK1
(华王 Huawang)
21.18 26.32 14.40 9.95 7.69 4.90 0.767 12.15
CK2
(华冠 Huaguan)
21.94 27.12 13.82 10.63 7.83 4.95 0.711 12.20
小区产量测定结果列于表 6。3 个杂交组合均具有明显的杂种优势,其中,‘T24 × T11’的杂种
优势强度高达 44.48%。
表 6 四倍体青梗菜杂交组合小区产量多重比较及杂种优势强度
Table 6 Heterosis magnitude of the tetraploid combinations in pakchoi
杂交组合
Combination
平均产量/kg
Average
杂种优势强度/%
Heterosis magnitude
T24 × T11 9.29 A 44.68
T27 × T24 8.68 B 7.97
T27 × T11 7.28 C 5.96
CK2(华冠Huaguan) 6.99 D
CK1(华王Huawang) 6.80 D
T24 5.14 E
T11 4.95 E
T27 4.01 F
注:邓肯新复极差测验,同一列中不同大写字母为差异极显著(α = 0.01)。
Note:Duncan’s test. The same capital letters indicate no significance at α = 0.01.
小区产量多重比较结果表明 3 个四倍体杂交组合的小区产量均显著高于二倍体对照品种,其中
产量最高的‘T24 × T11’,还显著高于其它两个四倍体杂交组合。
‘T24 × T11’不仅产量高,而且叶片亮绿、束腰性好、商品性状优良,是一个优异的四倍体青
梗菜杂交组合(图版,10)。
1306 园 艺 学 报 38 卷
3 讨论
目前农作物多倍体的利用,以同源三倍体和四倍体为主,无籽西瓜即是同源三倍体。以叶片或
嫩茎为产品器官的十字花科蔬菜作物,多倍体“肥大性”的利用具有特殊意义。利用秋水仙素人工
诱导多倍体,是多倍体育种常用的方法。二倍体植物自发产生的 2n 配子的利用,是获得同源四倍体
的另一途径。刘学岷等(1996)研究发现,十字花科作物二、四倍体杂交,多数情况下不能结籽,
是由于胚乳解体提前退化和幼胚败育所致。在四倍体大白菜选育过程中,刘学岷等(1998)发现了
某些二倍体品种能产生少量 2n 配子。牟金贵等(2006)利用能产生 2n 配子的二倍体大白菜,与自
然突变的四倍体大白菜杂交,育成了性状优异的四倍体大白菜品种‘多维 462’。本研究中利用游离
小孢子培养技术,从供试的 16 个青梗菜品种中,获得了 13 个品种的 113 株同源四倍体小孢子植株,
说明利用游离小孢子培养过程中的自然加倍机制,可以获得大量的同源四倍体,从而为青梗菜多倍
体的创制开辟了一条新途径。本试验中获得的青梗菜四倍体株系整齐一致,说明其来源于单倍体的
自然加倍,应属于纯系,从而为四倍体杂交种选育提供了理想预选亲本材料。
小孢子植株的倍性鉴定方法已有报道(Card et al.,1993;申书兴 等,1999)。本试验结果证明,
利用植株形态性状间接鉴定植株倍性,方法简便,无需借助仪器设备,只要熟知多倍体的共性特征,
如花器官和叶片等异常肥大,再对比参考二倍体品系的相对性状特征,鉴定结果是比较准确的;通
过检测叶片气孔特征、花粉活力及大小,间接鉴定植株倍性也是比较准确的,但是,应注意由于取
样的原因,二倍体和四倍体的保卫细胞长度和宽度常会有一些重叠;染色体制片法是进行植株倍性
鉴定最直接、最可靠的方法,但是,其操作比较繁琐,需要精确的细胞操作技术。
本试验中通过游离小孢子培养获得的青梗菜四倍体品系,多数自交结籽率很低,但是,也发现
了几个自交结籽率接近于二倍体的品系,说明采用游离小孢子培养方法,在获得大量的四倍体小孢
子植株的基础上,是可以获得结籽正常或接近正常的四倍体株系的,这就为解决四倍体株系的繁殖
问题找到一条重要途径。本试验中利用四倍体纯系配制杂交种,证明了四倍体青梗菜具有显著的杂种
优势。
References
Adaniya S,Shirai D. 2001. In vitro induction of tetraploid ginger(Zingber offcinale Roscoe)and its pollen fertility and germinability. Scientia
Horticulturae,88:277–287.
Blakeslee A F,Avery A G. 1937. Methods of inducing doubling of chromosomes in plants:By treatment with colchicine. J Hered,28:393–411.
Cardi T,Iannamico V,DAmbrosio F,Filippone E,Lurquin P F. 1993. In vitro regeneration and cytological characterization of shoots from leaf
explants of three accessions of Solanum commersonii. Plant Cell,Tissue and Organ Culture,34 (1):107–114.
Cistue L,Soriano M,Castillo A M,Valles M P,Sanz J M,Echavarri B. 2006. Production of doubled haploids in durum wheat through isolated
microspore culture. Plant Cell Rep,25:257–264.
Feng Hui,Yang Shuo,Wang Chao-nan,Fu Ying. 2008. Obtaining and utilization of DH lines in pakchoi(Brassica rapa L. ssp. chinensis L.). Scientia
Agricultura Sinica,42 (9):3195–3202. (in Chinese)
冯 辉,杨 硕,王超楠,付 颖. 2009. 青梗菜优异 DH 系的创制与利用. 中国农业科学,42 (9):3195–3202.
He Huan-le,Cai Run,Pan Jun-song. 2002. Variations in chromosomal number of regenerated melon plants from somatic embryos. Hereditas,24 (2):
166–170. (in Chinese)
何欢乐,蔡 润,潘俊松. 2002. 甜瓜不定胚再生植株的染色体数目变异. 遗传,24 (2):166–170.
Jiang Feng-ying. 2006. Establishment and application of the system for isolated microspore culture in kale(Brassica oleracea L. var. acephala D C.)
[Ph. D. Dissertation]. Shenyang:Shenyang Agricultural University. (in Chinese)
姜凤英. 2006. 羽衣甘蓝游离小孢子培养体系的构建与应用[博士论文]. 沈阳:沈阳农业大学.
7 期 冯 辉等:基于小孢子培养的青梗菜多倍体育种技术研究 1307
Leskovsek L,Jakse M,Bohanec B. 2008. Doubled haploid production in rocket(Eruca sativa Mill.)through isolated microspore culture. Plant Cell,
Tissue and Organ Culture,93:181–189.
Lichter R. 1989. Efficient yield of embryoids by culture of isolated microspores of different Brassicaceue species. Plant Breeding,103:119–123.
Li Gen-yi,Gao Mu-qiang,Zhao Xiu-shan. 1993. Isolated microspore culture of Chinese cabbage(Brassica campestris ssp. pekinensis). Acta
Horticulturae Sinica,20 (2):167–170. (in Chinese)
栗根义,高睦枪,赵秀山. 1993. 大白菜游离小孢子培养. 园艺学报,20 (2):167–170.
Liu Hui-ji,Cao Shou-chun,Wang Hua,Xiao Shou-hua. 1990. Breeding of‘Nannong Aijiaohuang’of non-heading tetraploid Chinese
cabbage. Journal of Nanjing Agricultural University,13 (2):33–40. (in Chinese)
刘惠吉,曹寿椿,王 华,肖守华. 1990. 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):33–40.
Liu Hui-ji,Wng Hua,Xiao Shou-hua,Lin Guo-qing,Jin Ping. 1992. Breeding of a tetraploid with heat resistant and fast growing characteristics of
Chinese cabbage—Reyou No.2. Journal of Nanjing Agricultural University,15 (4):39–44. (in Chinese)
刘惠吉,王 华,肖守华,林国庆,晋 萍. 1992. 四倍体白菜热优 2 号选育. 南京农业大学学报,15 (4):39–44.
Liu Hui-ji,Wang Hua,Hua Ming-yi,Xue Ping,Chen Qin-bin. 1994. Breeding of a tetraploid cold-resistant cultivar of pakchoi Heicai. Journal of
Nanjing Agricultural University,17 (2):118–120. (in Chinese)
刘惠吉,王 华,华明义,薛 萍,陈沁滨. 1994. 四倍体耐寒黑菜的选育. 南京农业大学学报,17 (2):118–120.
Liu Xue-min,Shen Shu-xing,Sun Ri-fei,Wang Zi-xin. 1996. Investigation of ploidy level and embryogenesis of progeny from crosses of tetraploid
with diploid in Chinese cabbage. Acta Horticulturae Sinica,23 (3):309–311. (in Chinese)
刘学岷,申书兴,孙日飞,王子欣. 1996. 大白菜二倍体与四倍体杂交后代倍性及胚胎学观察. 园艺学报,23 (3):309–311.
Liu Xue-min,Li Gui-xi,Sun Ri-fei,Wang Yu-hai,Wang Zi-xin. 1998. Utilization of 2n gametes in breeding of Chinese cabbage(Brassica campestris
L.ssp.chinensis). Acta Agriculturae Boreali-Sinica,13 (2):102–105. (in Chinese)
刘学岷,李贵夕,孙日飞,王玉海,王子欣. 1998. 2n 配子在大白菜育种上的应用. 华北农学报,13 (2):102–105.
Mu Jin-gui,Wang Ming-qiu,Liu Xue-min,Liu Xiao-dong,Wang Yu-hai. 2006. Breeding of the new Chinese cabbage‘Duowei 462’. Acta
Horticulturae Sinica,33 (6):1409. (in Chinese)
牟金贵,王明秋,刘学岷,刘晓东,王玉海. 2006. 优质四倍体大白菜新品种‘多维 462’. 园艺学报,33 (6):1409.
Odake Y,Udagawa A,Saga H,Mii M. 1993. Somatic embryogenesis of tetraploid plants from internodal segments of a diploid cultivar of Asparagus
officinalis L. grown in liquid culture. Plant Science,94:173–177.
Shen Shu-xing,Zhao Qian-cheng,Liu Shi-xiong,Zhang Cheng-he,Li Zhen-qiu,Wang Yan-hua,Ren Qing,Wang Mei,Shang Ai-qin. 1999. Plant
regeneration from isolated microspore culture of autotetraploid Chinese cabbage Brassica campestris L.ssp pekinensis(Lour.)Olsson. Acta
Horticulturae Sinica,26 (4):232–237. (in Chinese)
申书兴,赵前程,刘世雄,张成合,李振秋,王彦华,任 清,王 梅,尚爱芹. 1999. 四倍体大白菜小孢子植株的获得与倍性鉴定. 园
艺学报,26 (4):232–237.
Takahata Y,Keller W A. 1991. High frequency embryogenesis and plant regeneration in isolated microspore culture of Brassica oleracea L. Plant
Science,74:235–242.
Zhang Jian-jun,Yin Li-qing,Fan Kun-hua,Chen Quan-qing,Zhang Zhi-qi,Zhong Wei-jin. 1997. Induction of vegetable tetraploid via tissue culture.
Acta Agriculturae Shanghai,13 (4):21–27. (in Chinese)
张建军,殷丽青,范昆华,陈全庆,张智奇,钟维瑾. 1997. 应用组织培养诱导白菜和莴苣四倍体. 上海农业学报,13 (4):21–27.
Zhang Ji-zeng. 1984. Studies on polyploidy breeding in‘RADISH’. Acta Horticulturae Sinica,11 (4):274–276. (in Chinese)
张纪增. 1984. 国光萝卜多倍体育种的研究. 园艺学报,11 (4):274–276.
Zhou Pu-hua,He Li-zhen,Liu Xuan-ming. 1995. A study on the induction autometraploid of daylily with colchicine. Scientia Agricultura Sinica,
28 (4):49–55. (in Chinese)
周朴华,何立珍,刘选明. 1995. 组织培养中用秋水仙素诱发黄花菜同源四倍体的研究. 中国农业科学,28 (4):49–55.