全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(7): 1209−1215 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30971776)和宁夏农业厅重点合作项目资助。
*
通讯作者(Corresponding authors): 晏月明, E-mail: yanym2004@163.com, Tel: 010-68902777; 叶兴国, E-mail: yexg@mail.caas.net.cn, Tel: 010-82109765
第一作者联系方式: E-mail: yinzi816@163.com
Received(收稿日期): 2010-01-04; Accepted(接受日期): 2010-03-05.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.01209
基因型和环境条件对小麦花药培养效果的影响
韩晓峰 1,2 陶丽莉 2 殷桂香 2 刘晓蕾 2,3 杜丽璞 2 魏亦勤 4 晏月明 1,*
叶兴国 2,*
1 首都师范大学生命科学学院, 北京 100048; 2 中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081; 3 北方民族大学生命科学与生物工程
学院, 宁夏银川 750021; 4宁夏农林科学院农作物科学研究所, 宁夏永宁 750105
摘 要: 为进一步提高小麦花培育种效率, 明确花药培养力的遗传控制基础, 以 11 个小麦品种及其组配的 20 个 F1
杂种为材料, 探讨了基因型、培养基和环境条件对愈伤组织诱导率的影响。在 W14D、W14Gd、W14GD 培养基上,
Alondra、Verry、石 4185、新春 9号和百农 3217的花药易被诱导产生愈伤组织, 诱导率为 25.3%~51.9%, 其中石 4185
是目前公认的花培育种优良亲本, 新春 9 号为新发现的优良花培基因型。以宁春 4 号配制的部分 F1杂种的愈伤组织
诱导率较高, 大多数组合高于 10.0%, 表明宁春 4号与供试品种间具有较高的花药培养配合力。小麦花培育种技术要
求亲本之一具有较高的花药愈伤组织诱导率或较高的花药培养配合力。小麦花药培养力的遗传控制复杂, 表现为数
量性状遗传, 亲本花药培养力很高, 其 F1组合花药培养力不一定很高, 这与双亲配合力有关。小麦花药培养中, 供体
植株生长和愈伤组织诱导的适宜条件为较长的营养生长期、适宜的前期(分蘖期)温度和较高的中期(拔节后期)温度。
在添加低浓度生长素和葡萄糖的液体培养基中发现小麦花药直接成苗现象 , 2,4-D 诱导花药直接成苗效果优于
Dicamba。随着年度间气候升高的影响, 相同基因型花药愈伤组织诱导率呈现增加趋势。
关键词: 小麦; 花药培养; 基因型; 环境条件; 愈伤组织诱导; 花药直接成苗
Effect of Genotype and Growing Environment on Anther Culture in Wheat
HAN Xiao-Fen1,2, TAO Li-Li2, YIN Gui-Xiang2, LIU Xiao-Lei2,3, DU Li-Pu2, WEI Yi-Qin4, YAN
Yue-Ming1,*, and YE Xing-Guo2,*
1 College of Life Sciences, Capital Normal University, Beijing 100048, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Beijing 100081; 3 College of Life Sciences and Biology Engineering, North University for Ethnics, Yinchuan 750021, China; 4 Crop Research Institute,
Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Yongning 750105, China
Abstract: Wheat anther culture is affected greatly by many factors, such as wheat genotype, culture medium, and the temperature
during the growing period of donors. For further improving the regeneration efficiency from wheat anthers and understanding the
genetic control of wheat anther culture ability, some wheat genotypes including Verry, Xinchun 9, Chinese Spring, and Ningchun
4, and their F1 hybrids by crossing each other were used for anther cultures in different years, and the callus induction frequencies
were evaluated. The results indicated that haploid calli were easily induced from the anthers of Alondra, Verry, Shi 4185, Xinchun
9, and Bainong 3217. The frequency of callus production ranged from 25.3% to 51.9%. Shi 4185 and Xinchun 9 showed higher
potentials for wheat haploid breeding because of their good agronomic traits and high anther culture response. Some F1 hybrids
derived from Ningchun 4 had high callus production rates, indicating that Ningchun 4 had high combining ability with some
crossing parents in anther culture. However, the F1 hybrids from the parents with high anther culture response were not certain to
perform high callus frequency, which was more than 10.0% in majority of the crosses. This suggested that the genetic control of
wheat anther culture appeared to be complicated and performed as a quantitative trait. The optimal environment conditions for the
donor plants of the anthers were long vegetative growing period, moderate temperature during the tillering period, and high tem-
perature during the late jointing period. Haploid plantlets could be induced directly from wheat anthers in the liquid media with
low concentrations of auxin and glucose. It was also found that 2,4-D was better than dicamba in liquid media for callus induction.
Besides, the frequency of callus induced from wheat anthers showed increase trend with the promotion of temperature during the
growing period of wheat donor plants, which was caused by climate warming.
1210 作 物 学 报 第 36卷

Keywords: Wheat; Anther culture; Genotype; Environment conditions; Callus induction; Plantlets induction directly from
anthers
花药培养是一项快速稳定变异材料的技术, 是产生
植物单倍体和创造遗传材料的重要途径[1-2]。20 世纪 70
年代初期, 我国科学家通过研制 C17、W14等培养基和改
进培养条件, 在国际上率先取得小麦花药培养的成功, 获
得了小麦单倍体植株[3]。20 世纪 80 年代以来, 中国、法
国、匈牙利、加拿大、美国等国利用花药培养技术相继育
成京花 1 号、Florida、豫麦 66、宁春 42、花培 5 号等小
麦新品种[4-5], 同时培育了一批抗病、抗逆、优质小麦新
种质[6-7], 并对花药培养影响因素[8]、单倍体植株或愈伤组
织染色体加倍技术[9-11]、花药培养力的遗传控制[12]、小孢
子培养技术等进行了研究[9-11,13-15], 定位了花药培养基因
的染色体位置[16], 发现低温和 2-羟基烟酸预处理离体材
料、高温预培养和子房看护培养在小麦花药或小孢子培养
中的积极作用[9-11,13-15], 一定程度提高了愈伤组织诱导率
和加倍植株获得率。在 W14 附加 2,4-二氯苯氧乙酸
(2,4-D)、激动素(KT)、苯乙酸(PAA)等不同植物激素固体
培养基上发现小麦花药可一步成苗, 研究了基因型、PAA
等对一步成苗的影响[17-18]。愈伤组织诱导是花药培养再生
植株的关键环节, 决定着花培育种和创造 DH群体的效率,
能够获得较高的花药愈伤组织诱导率即能较高频率获得
单倍体再生植株。但总体来看, 小麦花药愈伤组织诱导率
还不高 , 影响小麦花药愈伤组织诱导率的因素还不够明
确, 花药培养的遗传控制还不够清楚, 花药培养程序还比
较繁琐 [12,17-18], 一步成苗频率还比较低、可重复性还比较
差。本研究旨在进一步探寻小麦花药培养的影响因素, 尤
其是基因型差异和环境条件变化等对愈伤组织诱导率的
影响, 为进一步提高小麦花药培养效率, 培育花培新品种,
明确小麦花药培养力的遗传控制 , 以及为小麦花药愈伤
组织在遗传转化中的应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
小麦品种 Verry、Alondra、Orofen、百农 3217 由中
国农业科学院作物科学研究所种质资源库提供, 新春 9号
和石 4185 由中国农业科学院作物科学研究所小麦品质育
种课题组提供, K35由宁夏农林科学院生物技术研究中心
提供, 06J24×宁春 4号、06J27×宁春 4号、宁春 26×宁春 4
号共 3个 F1杂交组合及宁春 4号、宁春 16由宁夏农林科
学院农作物研究所提供, 宁春 4号×京东 8号、宁春 4号×
新春 9号、宁春 4号×济麦 20、宁春 4号×济麦 21、宁春
4 号×济麦 22、宁春 4 号×扬麦 12、宁春 4 号×扬麦 15、
宁春 4号×扬麦 16、宁春 4号×CB037、宁春 4号×京 771、
宁春 4号×北农 47、宁春 4号×邯 6172、宁春 4号×石 4185、
宁春 4号×豫麦 66、宁春 4号×Alondra、中国春×Alondra、
京 771×Alondra 共 20 个 F1杂交组合及中国春、Bobwhite
由中国农业科学院作物科学研究所小麦分子育种课题组
提供。
1.2 材料种植与取样
分别于 2006—2009 年 10 月初和 2 月底在中国农业
科学院作物科学研究所实验农场种植冬性材料和春性材
料, 冬性材料正常越冬, 春性材料秋播情况下 11 月下旬
至次年 2月下旬用透明塑料布覆盖。孕穗期取小孢子发育
处于单核靠边期的小麦幼穗, 置 4℃冰箱中处理 3 d[12,19],
接种前用体积分数为 75%乙醇表面擦拭消毒, 无菌条件
下取出花药接种在愈伤组织诱导培养基上。
1.3 培养基与培养条件
诱导愈伤组织的基本培养基为 W14[20], 固体培养基
附加 2.0 mg L−1 2,4-D、10%蔗糖和 8 g L−1琼脂(pH 5.8), 液
体培养基附加 0.5 mg L−1 2,4-D或毒锈啶(Dicamba)、4%
葡萄糖(pH 5.8)。其中, W14D培养基为 W14添加 2.0 mg
L−1 2,4-D、100 g L−1蔗糖、8%琼脂, W14GD培养基为 W14
添加 0.5 mg L−1 2,4-D、40 g L−1葡萄糖, W14Gd培养基为
W14添加 0.5 mg L−1的 Dicamba、40 g L−1葡萄糖。每瓶
接种 300枚左右花药, 置(28±1)℃、黑暗条件下培养 35~40
d, 统计愈伤组织诱导率。将直径 1 mm左右大小的愈伤组
织转移到 1/2 MS附加 1.0 mg L−1 KT、0.5 mg L−1 NAA、
2%蔗糖、8 g L−1琼脂培养基(pH 5.8)上, 25℃、63 μmol m−2
s−1光照件下培养 20~40 d分化植株。以愈伤组织诱导率作
为衡量各个基因型、各种培养基和各种环境条件下花药培
养效果的指标 , 愈伤组织诱导率=产生的愈伤组织数 /接
种花药数×100%。
1.4 统计分析
利用 SPSS 11.5软件包进行单因子方差分析。齐性检
验用Duncan法检测, 非齐性检验用Tamhane’s T2法检测。
采用 Homogeneity of variance test检测数据是否齐性[21]。
2 结果与分析
2.1 不同小麦基因型花药培养效果
对 11 个小麦基因型进行花药培养, 其愈伤组织诱导
率为 1.9%~51.9% (表 1), 除 Orofen、中国春、宁春 4号、
宁春 16 间差异不显著外 , 其他基因型间差异均显著。
Alondra、Verry、石 4185、新春 9号花药的愈伤组织诱导
率超过 30%, 百农 3217、K35的花药较容易诱导愈伤组织,
愈伤组织诱导率超过 15%, 中国春、Orofen、宁春 16、宁
春 4 号的花药较难诱导愈伤组织 , 愈伤组织诱导率为
4%~5%, Bobwhite的花药最难诱导愈伤组织。新春 9号和
石 4185 是近几年新培育的小麦品种, 花药培养又相对容
易 , 我们认为是进行小麦花培育种的优良亲本 , 虽然
Alondra、Verry 花药培养也非常容易, 但这 2 个基因型农
艺性状较差, 不适合作为小麦花培育种的杂交亲本。中国
第 7期 韩晓峰等: 基因型和环境条件对小麦花药培养效果的影响 1211


春是小麦细胞遗传学研究的模式基因型, Bobwhite是小麦
遗传转化的模式基因型 , 但这两个基因型花药培养效果
都非常差, 在创建 DH群体时需要选择与一个花药培养力
高的基因型配制杂交组合。Alondra、Verry、石 4185、新
春 9 号、百农 3217 花药愈伤组织诱导率都比较高, 是开
展小麦花药培养的适宜基因型, 新春 9号为本研究新发现
的优良小麦花培基因型。
2.2 不同小麦 F1杂交组合花药培养效果
宁春 4 号作为亲本的 F1杂交组合的花药愈伤组织诱
导率为 2.6%~37.0%, 宁春 4号×北农 47最低, 宁春 4号×
邯 6172 最高, 组合间差异达显著水平(表 2)。宁春 4 号
×CB037、06J27×宁春 4 号等 3 个组合愈伤组织诱导率低
于 5%, 占组合数的 16.7%, 宁春 26×宁春 4号、宁春 4号
×新春 9 号、宁春 4 号×济麦 21、宁春 4 号×济麦 22、宁

表 1 小麦不同基因型花药愈伤组织诱导率
Table 1 Callus induction rate of wheat anthers from different genotypes
基因型
Genotype
接种花药数
Number of anthers inoculated
愈伤组织数
Callus number
愈伤组织诱导率
Percentage of callus induction (%)
Verry 20117 9506 47.3 g
Alondra 15406 7996 51.9 h
Orofen 6638 301 4.5 b
新春 9号 Xinchun 9 9811 3741 38.1 e
石 4185 Shi 4185 10737 4420 41.2 f
K35 7360 1367 18.6 c
百农 3217 Bainong 3217 1182 299 25.3 d
中国春 Chinese Spring 933 46 4.9 b
Bobwhite 580 11 1.9 a
宁春 4号 Ningchun 4 1812 93 5.1 b
宁春 16 Ningchun 16 1240 50 4.0 b
最后一栏中, 数据后不同字母表示品种间存在显著差异(采用 Duncan法, P<0.05)。
In the last column, means followed by different letters are significantly different among varieties according to Duncan’s test (P <0.05).

表 2 20个小麦 F1杂种花药培养效果
Table 2 Anther culture of 20 wheat F1 hybrids
F1杂交组合
F1 hybrid
接种花药数
Number of anthers inoculated
愈伤组织数
Callus number
愈伤组织诱导率
Percentage of calli (%)
宁春 4号×新春 9号 Ningchun 4×Xinchun 9 720 203 28.2 j
宁春 4号×CB037 Ningchun 4×CB037 534 19 3.6 a
宁春 4号×京 771 Ningchun 4×Jing 771 616 40 6.5 b
宁春 4号×济麦 20 Ningchun 4×Jimai 20 696 94 13.5 e
宁春 4号×济麦 21 Ningchun 4×Jimai 21 700 154 22.0 i
宁春 4号×济麦 22 Ningchun 4×Jimai 22 970 211 21.8 i
宁春 4号×扬麦 12 Ningchun 4×Yangmai 12 740 47 6.4 b
宁春 4号×扬麦 15 Ningchun 4×Yangmai 15 1263 243 19.2 h
宁春 4号×扬麦 16 Ningchun 4×Yangmai 16 1100 84 7.6 bc
宁春 4号×北农 47 Ningchun 4×Beinong 47 736 19 2.6 a
宁春 4号×邯 6172 Ningchun 4×Han 6172 940 348 37.0 l
宁春 4号×京东 8号 Ningchun 4×Jingdong 8 2761 244 8.8 cd
宁春 4号×石 4185 Ningchun 4×Shi 4185 1713 173 10.1 d
宁春 4号×豫麦 66 Ningchun 4×Yumai 66 2392 415 17.4 gh
06J24×宁春 4号 06J24×Ningchun 4 213 21 9.9 d
06J27×宁春 4号 06J27×Ningchun 4 1580 62 3.9 a
宁春 26×宁春 4号 Ningchun 26×Ningchun 4 218 74 33.9 k
宁春 4号×Alondra Ningchun 4×Alondra 8536 1283 15.0 ef
中国春×Alondra Chinese Spring×Alondra 6829 1095 16.0 fg
京 771×Alondra Jing 771×Alondra 5029 1484 29.5 j
最后一栏中, 数据后不同字母表示组合间存在显著差异(采用 Duncan法, P<0.05)。
In the last column, means followed by different letters are significantly different among genotypes according to Duncan’s test (P < 0.05).
1212 作 物 学 报 第 36卷

春 4号×石 4185等 10个组合愈伤组织诱导率高于 10%, 占
组合数的 55.6%, 愈伤组织诱导率高于 20%的组合占
27.8%, 以宁春 4号组配的部分 F1杂种的愈伤组织诱导率
较高, 表明宁春 4号与某些亲本间具有较好的花药培养配
合力和杂种优势。宁春 4 号愈伤组织诱导率仅为 5.1%,
Alondra、石 4185、新春 9号愈伤组织诱导率分别为 51.9%、
41.2%和 38.1%, 而宁春 4 号×Alondra 愈伤组织诱导率为
15.0%, 宁春 4号×石 4185为 10.1%, 宁春 4号×新春 9号
为 28.2%, 表明花药培养力的遗传控制较为复杂, 可能为
多基因控制的数量性状。另外, 亲本花药培养力很高, 其
F1 组合花药培养力不一定很高, 这可能与双亲配合力以
及基因互作有关。
以花药培养力强的基因型 Alondra 做父本分别与花
药培养力差的基因型中国春、京771、宁春 4号杂交, 3个
F1杂种愈伤组织诱导率分别为 16.0%、29.5%和 15.0%, 表
明作为亲本之一的花药培养力高, F1组合花药培养力一般
都较高 , 愈伤组织诱导率介于双亲之间且偏向花药培养
力高的基因型。由此推测邯 6172、宁春 26、济麦 21、济
麦 22、扬麦 15等属于花药培养力比较高的基因型。
2.3 植株生长环境条件对小麦花药培养效果的影响
2006—2009 年 Verry 的花药愈伤组织诱导率依次为
11.6%、27.2%、89.8%和 36.2%, Alondra的愈伤组织诱导
率依次为 17.4%、34.3%、93.9%和 32.4%, 新春 9号从 2007
—2009 年花药愈伤组织诱导率依次为 17.1%、119.0%和
31.8%, 各基因型年度间差异达显著水平(表 3)。2008年各
基因型愈伤组织诱导率最高, 其次为 2009 年和 2007 年,
2006年最低。
2006年 Verry、Alondra为春季播种, 3~5月北方地区
冷空气势力较常年强、降水偏少[22], 2006年的小麦花药愈
伤组织诱导率在 4 年中表现最低。2007 年各基因型虽然
为春季播种, 但春季气温较 2006 年同期高, 降水量相当[23],
所以 2007年各基因型愈伤组织诱导率高于 2006年。2008
年进行花药培养的材料为 2007年 9月底秋播, 不仅 2007
年 12月至 2008年 1~2月小麦供体植株覆盖了塑料布, 而
且气温比常年同期高 1~2 , ℃ 植株越冬期略有生长, 1月中
下旬以后持续降水和低温(气温偏低 4~16 )℃ [24-25], 延长
了植株营养生长, 促进了分蘖 [25], 以及 4 月中旬急升的
温度致使孕穗期小麦植株非常健壮, 花药发育丰实, 2008
年各基因型愈伤组织诱导率最高。2009 年进行花药培养
的材料为 2008年 10月初秋播, 越冬期小麦供体植株覆盖
塑料布, 越冬期和返青期降水量少于 2008 年, 平均气温
偏高 [26], 拔节期和孕穗期温度较低 , 植株健壮程度不及
2008年, 所以 2009年花药愈伤组织诱导率低于 2008年、
略高于 2007 年。说明, 营养生长期较长、分蘖拔节期温
度较低、孕穗期温度较高和土壤水分充足等田间环境对小
麦花药培养具有促进作用。
2.4 不同培养基花药培养效果比较
W14D 培养基花药愈伤组织诱导率最高, Alondra、
Verry分别为 95.0%和 94.2%, W14GD和W14Gd液体培养
基的愈伤组织诱导率较低, Alondra 在 W14Gd 和 W14GD
上的诱导率分别为 49.3%和 30.4%, Verry 在 W14Gd 和
W14GD上分别为 13.9%和 11.6% (表 4), 表明液体培养基
中 Dicomba 0.5 mg L−1诱导愈伤组织效果好于 2,4-D 0.5
mg L−1, 但均不及添加 2,4-D 2.0 mg L−1的标准 W14固体
培养基(图 1-A, B, C, D)。在 W14GD和 W14Gd液体培养
基中均发现了花药培养直接成苗现象(图 1-E), 而在 W14

表 3 2006–2009年不同小麦基因型花药培养结果比较
Table 3 Anther culture for different wheat genotypes from 2006 to 2009
接种花药数
Number of anthers inoculated
愈伤组织数
Callus number
愈伤组织诱导率
Percentage of calli induced (%) 基因型
Genotype
2006 2007 2008 2009 2006 2007 2008 2009 2006 2007 2008 2009
Verry 3359 3882 6340 6536 390 1054 5696 2366 11.6 a 27.2 b 89.8 d 36.2 c
Alondra 2340 924 5440 6702 408 317 5107 2164 17.4 a 34.3 c 93.9 d 32.3 b
新春 9号 Xingchun 9 — 2540 1139 6132 — 435 1355 1951 — 17.1 a 119.0 c 31.8 b
最后 4栏中, 数据后不同字母表示同一基因型在不同年份的显著差异(采用 Duncan法, P<0.05)。新春 9号 2006年未检测。
In the last four columns, means followed by different letters are significantly different among different years for the same genotype according to
Duncan’s test (P < 0.05). Xinchun 9 was not tested in 2006.

表 4 不同培养基诱导小麦花药愈伤组织和直接成苗情况
Table 4 Callus induction and plantlet direct regeneration from wheat anthers in different media
愈伤组织
Callus induced
花药直接成苗
Plantlet induced directly from anther 基因型
Genotype
培养基
Culture medium
花药数
Number of anthers
inoculated 数目
Number
诱导率
Percentage (%)
数目
Number
成苗率
Percentage (%)
Alondra W14D 5440 5170 95.0 0 0.00
Alondra W14Gd 580 286 49.3 1 0.17
Alondra W14GD 550 167 30.4 5 0.91
Verry W14D 6340 5969 94.2 0 0.00
Verry W14Gd 288 40 13.9 1 0.35
Verry W14GD 294 34 11.6 3 1.02
第 7期 韩晓峰等: 基因型和环境条件对小麦花药培养效果的影响 1213




图 1 不同培养基对小麦花药愈伤组织诱导及花药直接成苗的影响
Fig. 1 Effect of different media on callus induction and direct plantlet regeneration from anther culture of wheat
A：花药愈伤组织诱导率比较; B：花药直接成苗率比较; C：Alondra花药在 W14D培养基上产生的愈伤组织; D：Verry花药在 W14D培养基
上产生的愈伤组织; E：Verry花药在 W14Gd培养基中直接成苗。
A: callus induction rate; B: plantlet direct induction rate; C: calli from the anthers of Alondra on W14D medium; D: calli from the anthers of Verry on
W14D medium; E: calli and direct plantlets regeneration from the anthers of Verry in W14Gd medium.

固体培养基上没有发现。Verry在 W14Gd和 W14GD中直
接成苗率分别为 0.4%和 1.0%, Alondra 在 W14Gd 和
W14GD 中直接成苗率分别为 0.2%和 0.9%, 表明含有生
长素和葡萄糖的液体培养基可以诱导花药直接成苗 , 用
2,4-D诱导花药直接成苗效果明显高于 Dicomba。
3 讨论
3.1 小麦花培育种中亲本选配原则
开展小麦花培育种对亲本选配具有很高要求, 不但
双亲配合力高、产量潜力高、抗病性强、品质优良、缺点
少、优缺点互补, 而且至少亲本之一花药培养力要高, 这
样才可以获得足够数量的加倍单倍体群体 , 进一步筛选
出符合育种目标的优良品系[27-28]。宁春 4号是西北春麦区
的主要推广品种之一, 具有产量水平高、品质性状好、抗
逆性强、耐病性突出等优点, 也是目前开展杂交育种的主
要亲本。为此, 我们以宁春 4号为亲本配制了多个杂交组
合, 并进行了花药培养。本研究结果表明, 新春 9 号、石
4185、宁春 4 号是小麦花培育种的优良亲本, 虽然宁春 4
号花药培养愈伤组织诱导率只有 5%左右, 但以宁春 4 号
作为亲本的 F1杂种中, 有 5个组合愈伤组织诱导率超过了
20%, 而宁春 4号×邯 6172和宁春 26号×宁春 4号愈伤组
织诱导率高达 30%以上, 显示了较高的花药愈伤组织诱
导率, 表明宁春 4 号具有较高的花药培养配合力, 在小麦
花培育种中具有一定的潜在利用价值。在我们以前的研究中,
发现小麦品系 CA8694具有较高的花药培养配合力[12]。事实
上, 利用宁春 4 号作为亲本之一的花药培养, 先后培育出
了宁春 42号、H5366等小麦花培新品种和新品系[4], 后者
已完成区域试验和生产试验。新春 9 号愈伤组织诱导率
38.1%, 与宁春 4 号 F1杂种愈伤组织诱导率 28.2%, 为本
试验评价出的用于花培育种或创建 DH群体的优良亲本。
根据与宁春 4号配制组合的花药培养结果, 推测邯 6172、
宁春 26、济麦 21、济麦 22、扬麦 15 等基因型可能具有
较高的花药培养力, 可在花培育种和 DH群体创建中加以
利用。根据本研究结果, 我们认为亲本之一具有较高的花
药愈伤组织诱导率或较高的花药培养配合力是提高小麦
花培育种的关键。张艳敏等[29]认为 K35 基因型的花药愈
伤组织诱导率较高, 本试验中 Alondra、Verry、石 4185、
新春 9 号和百农 3217 花药愈伤组织诱导率均显著高于
K35, 说明可以通过筛选优良基因型来不断提高小麦花培
育种效率。
3.2 小麦花培供体材料种植技术
小麦花药培养与供体植株生理状态关系很大, 而植
株生理状态主要取决于温度、光照、土壤水分和土壤营养。
通常我们每年 4月中下旬至 5月上中旬取样进行花药培养,
1214 作 物 学 报 第 36卷

3~4月的温度与降水直接影响小麦植株生殖生长。但随着
地球温室效应的出现, 气温逐渐升高, 尤其 2~5月温度升
高导致北方小麦生长发育提前, 营养生长不足, 孕穗植株
瘦弱, 花药发育不良, 花药培养效果较差, 对春小麦花培
效果的影响尤为明显。根据本研究对同一小麦基因型在不
同环境条件下连续 3~4年的花药培养结果, 我们提出较长
的营养生长期、适宜的前期(分蘖期)温度、较高的中期(拔
节后期)温度是小麦花药培养中供体植株生长的适宜条件,
有利于诱导愈伤组织。在我国北方条件下, 小麦花药培养
供体材料(冬麦和春麦)应于 10 月初播种, 当年 12 月至次
年 2月覆盖透明塑料布, 3月初揭开塑料布并施肥浇水, 及
时防治病虫危害。按照该技术种植受体材料, 2008—2009
年我们对多个冬春杂交 F1 杂种开展花药培养, 愈伤组织
诱导率明显提高。
3.3 小麦花培直接成苗技术
利用花药培养培育小麦新品种需要足够大的花药接
种群体, 培养 30~35 d后需要及时将花药愈伤组织转移到
分化培养基上, 工作量大, 培养过程繁琐。小麦花药培养
一步成苗技术可以简化培养程序, 缩短培养周期, 减少实
验材料的污染率。王子霞等[18]以 C17 固体培养基为基础,
研究了不同浓度 PAA 对小麦花药培养一步成苗的影响,
当愈伤组织开始产生胚状体时转移到光照条件下培养 ,
一步成苗率 1.56%~2.27%。任慧莉等[17]以 W14 固体培养
基为基础, 研究了基因型、蔗糖浓度、KT 浓度及萘乙酸
(NAA)与 2,4-D 搭配对小麦花药培养一步成苗的影响, 培
养 30 d 左右将培养物移至光照条件下 , 一步成苗率
0~1.3%。本研究发现小麦花药在液体培养基 W14GD
(W14添加 0.5 mg L−1 2,4-D、40 g L−1葡萄糖)和 W14Gd
(W14添加 0.5 mg L−1 Dicamba、40 g L−1葡萄糖)中 28℃、
暗培养 35 d 左右可以直接成苗, 直接成苗率为 0.17%~
1.02%, 在不同基因型和不同实验批次中具有较好的可重
复性, 而且所得花培苗根叶健壮, 可以直接移栽。多年来
在常用 W14 固体培养基上接种大量花药, 但没有发现花
药直接成苗现象 , 表明含有低浓度葡萄糖和生长素的
W14 液体培养基可以诱导花药直接成苗, 可望通过优化
液体培养基中葡萄糖和生长素浓度 , 进一步提高直接成
苗率。
3.4 小麦花药愈伤组织在遗传转化中利用前景
小麦幼胚再生能力强, 是小麦遗传转化中普遍应用
的外植体材料。小麦成熟胚取材方便, 不受季节限制, 是
小麦遗传转化中非常受关注的外植体材料 , 近两年也有
少数成功的报道。但小麦幼胚和成熟胚经农杆菌侵染后非
常容易褐化死亡 , 限制了转化效率的提高和目标基因的
转化。所以小麦花药及其愈伤组织转化吸引了研究者的兴
趣, 一旦转化成功并收获种子, 便克服了体细胞转化中外
源基因分离和筛选的漫长过程。2007—2008 年利用农杆
菌侵染 Alondra、Verry新鲜花药和预培养花药 5~10 d, 尝
试了不同共培养方式 , 均未获得愈伤组织。2008—2009
年利用农杆菌侵染 Alondra、Verry、新春 9 号、石 4185
等基因型花药愈伤组织共计 20163块, 在滤纸上进行共培
养后 GUS 基因瞬间表达率 0~19.9% (资料未发表), 经 3
次筛选后获得了少量抗性再生植株, PCR检测证实全部植
株阴性, 没能获得转基因植株。因此, 利用农杆菌转化小
麦花药或愈伤组织仍需要继续探讨限制转化成功的因素。
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