园艺植物育种的研究进展论文

园艺植物育种的发展趋势育种目标更加紧密结合生产与科技的发展及市场竞争的需要育种目标总的趋势;培育“髙产\优质、，高效”的品种。在激烈的市场竞争中各国都十 分重视园艺植物的品质育种，注重产品的外观、整齐性、货架寿命等商品性状、，提髙鲜食及 加工品质，改善营养保健价值和消除有害成分。，由于农药用量不断增加，不仅增加生产成 本，而且严重污染生态环境，同时农药残留也影响人体健康，因此，培育抗病虫品种乃至兼 抗、多抗品种也成为当务之急。在人口增长、耕地减少及生态环境恶化的情况下，有些专家 预言，将来多数植物将需要在目前认为不适合的区域种植。有些园艺植物需要种植到废弃的 工地和矿物、废物垃圾场地，因此，提高园艺植物对逆境的适应性也会逐渐提到日程上来。 为了提高产量和品质，不仅要考虑产量、品质的构成性状，而且要考虑它们的生理基础，因 此提高品种的光合效率及光合产物的利用率以及理想株型的育种等也引起了育种界的重视。 另外，还有选育适于机械化作业的品种、节省劳动力的品种，针对产品不同用途和加工方式. 分别选育专用及兼用品种等。 、1重视种质资源的搜集、评价和开发利用育种界逐渐认识到种质资源是育种事业成就大小的关键彳而且随着园艺生产的规模化， 种质资源多样性疋在不断减少，各国和许多育种者都非常重视种质资源调查、搜集工作，许 多国家都建立了一定规模的种质资源库。发达国家已经建立起比较 1 善、规范化的资源工作 体系，如美国农业部、日本农林水产省都设置专门机构，负责各物种质资源的考察、搜 集、保存、评价工作，以及建立管理资料档案、种子种苗检疫、繁殖、分发、交换等制度， 使种质资源工作和育种工作密切联系，及时满足育种的需要。3^重视育种应用基础及育种技术的研究要提髙育种效率，必须加强和育种关系密切的应用基础学科的研究，只有育种者对他所 从事育种的植物，特别是对目标性状的遗传、生理、生态、进化等方面的知识有深刻的了 解，并且以这些知识为基础，采取切合实际的育种方法，才能提高育种效率。近年来，主要 园艺植物有关产量、品质、抗病性、株型、雄性不育等主要经济性状遗传研究方面的进展， 对提高育种效率起到了积极的推动作用。加强多学科协作和鼓励企业投资育种对于解决复杂的育种任务，从种质资源的评价、筛选，杂种后代的鉴定、选择，品系、 品种的比较鉴定等以育种工作为中心，根据需要组织育种、遗传、生理、生化、椬保、土 肥、栽培等不同学科的专业人员参加，统一分工、协同攻关是提高效率的有效方式，正受到 比较普遍的重视。园艺植物育种是一个周期长、投入多、风险大，但对发展现代化农业举足 轻重，并且回报率也是非常高的事业。许多国家不仅明确规定对品种选育等工作拨专款予以 推动和扶持，而且鼓励工商企业投资农业育种。育种途径及育种方法、手段的更新对新的育种途径和方法的研究，如细胞工程、染色体工程、基因工程和分子辅助育种等 都在积极探索。以现代化的仪器设备改进鉴定手段，提高育种效率。利用先进的仪器设备对 大批量的小样品进行快速准确地定性和定量鉴定，对含量极少的成分进行微量和超微量的分 析；对植物的组织、细胞结构的解剖学性状利用扫描和透射电镜观察；利用分子标记技术等 标记有用性状；利用电子计算机等技术分析处理大跫数据资料等，这些都将极大地提髙育种 的效率和精确度。

植物组织培养前景园艺植物组培苗工厂化生产能快速将优良品种转化为现实生产力，在遗传育种、种质资源保护、次生代谢物利用上也将有很大的发展潜力。只要选好优良品种，合理布局、节约成本，组培产业将会有蓬勃的发展和广阔的前景。2．1 花卉种苗产业化生产 花卉业是21世纪的希望产业，是社会经济发达与文明程度的重要标志，我国目前花卉需求量以每年35％～40％的速度递增。在花卉生产方面，种苗质量在栽培生产中的重要性日益明显，因此花卉种苗工厂化生产是花卉种苗生产的主要途径。2．2蔬菜种苗生产及脱毒马铃薯、食用百合、大蒜等是人们餐桌上的主要蔬菜，消费量和种植面积均很大，也是我国出口创汇的主要品种。这些品种随种植年限的增加，易受病毒感染，产量、品质逐年下降，运用组培脱毒技术可迅速恢复品种种性，提高生产力。2．3瓜果组培苗产业化草莓果实中所含的鞣花酸具有抗癌效果，且草莓易栽培、产量高、经济效益好，因此在江浙一带发展迅速。但草莓易感染各种病毒病，感病的果实畸形、品质差，一般减产30%～80%。对草莓进行热处理结合分生组织培养脱毒，去病毒苗可增产1000kg／667m2，品质有较大提高。甜瓜以肉质细脆、香气浓郁、味道甘甜而深受人们喜爱，效益较高，但长期种植会使品质退化和混杂。可从大田健壮植株上取嫩梢，作为外植体组培生产出优良种苗，其生产性状优于种子苗，虽具有缓苗时间较长，苗早期生长势弱的特点，但缓苗以后的种子苗生长更日壬，后期能超过种子苗，且苗期较短，开花结果期提前，整齐度大大提高，性状一致，瓜的成品率明显提高，完全保持所采植株的优良性状，无退化和变异现象发生。欧美葡萄是当前最热门的葡萄品种，果粒大、甜度高、价格昂贵、经济效益高，如运用组织培养快速繁殖技术大量生产将具有良好的发展前景。植物组织培养在园艺植物上的应用：采用植物组织培养中的脱毒技术使园艺植物产量大幅度提高，且品质得到改善。很多作物因受病毒感染，产量和质量下降，有些创汇作物失去了国际贸易的竞争优势，如大蒜、百合、薄荷等。利用脱毒技术，可大幅度提高产量。大蒜的蒜头直径由4．7cm增加到7．2cm，增长2．5cm，蒜头重由29．2g／个提高到75．8g／个，平均增重近46g／个。草莓经脱毒后增产20％～30％，品质提高，脱毒苗生长快、长势旺、茎叶粗壮、抗病耐高温、抗寒性能强、寿命延长。美国在试管内生产脱毒马铃薯种子，1b种子可代替1t种薯，该项成果每年获利2亿美元。我国近两年生产和推广脱毒薯，解决了马铃薯退化，无毒种薯已在主产区普及，推广种植面积达66．67万hm2，增产幅度在30％～40％以上，每年增效2．5亿元。脱毒马铃薯已在日本、荷兰、越南等国大面积应用。日本脱毒草莓种植面积达11．33万hm2，占生产总面积的80％以上，产量提高l 5％～30％，可增加产值11亿日元。 植物组织培养及产业化生产发展迅速。由于试管苗繁殖周期短、繁殖系数高且不受季节限制，便于工厂化生产。20世纪80年代初在全世界范围内，利用植物组织和细胞培养技术，形成了一个新兴的产业，如美国的兰花试管苗生产及荷兰的花卉试管苗生产。 单倍体育种通过花药或花粉的离体培养诱导产生单倍体植株，然后对它们进行染色体加倍，可得到纯系。在作物育种上应用这一技术可以加快纯合，降低误选，缩短育种年限。花药培养自20世纪60年代获得植株以来，发展很快，取得很大成绩。首先获得小麦、玉米、橡胶、柑桔等10多种作物花培植株，并已培育出小麦、水稻、烟草等花培新品种50多个，例如水稻品种新秀、单丰1号、花育1号等及中科院作物所李梅芳等培育的中花号、北京市农科院培育的京花号、吉林农科院培育的吉粳号、辽宁省盐碱地所培育的花粳45等。小麦品种京花1号、花培l号、京花3号等均推广应用于生产，其中小麦品种京花3号推广面积达6万hm2。 选育玉米自交系通常需要连续自交多代，花费大量的人力物力，用花药培养单倍体植株，再经染色体加倍即可得到纯合的自交系。广西农校1983年用该技术育成了自交系花83—2。我国已获得100多个玉米花培纯系，并已配制出优良组合应用于生产。 利用单倍体植株作为诱变材料，无论诱变突变是显性还是隐性，在处理当代即可看到，优良变异一经选出，经染色体加倍就可得到纯系，可以提高诱变育种的效果。 目前，花药培养技术已成为加快育种进程的有效手段，人们正在对该技术进行更深入地研究。魏小平等试验表明，在诱导愈伤组织阶段加入CPPU可提早小麦花药出愈时间，对于难培养的材料有显著的诱导作用，所诱导的愈伤组织易分化绿苗。辽宁省盐碱地利用研究所试验表明，水稻 MS分化培养基中加入适量MET可提高绿苗分化率及幼苗素质。王培等研究发现，染色体的加倍时期对冬小麦花粉植株的结实率有影响。 远缘杂交育种 远缘杂交的双亲由于遗传特性有显著差异，常造成杂交不亲和或杂种胚发育不全、中途天亡等情况。通过子房和胚的离体培养与试管离体受精可以克服远缘杂交不亲和；如果在杂种胚发育的适当时期取出胚进行离体培养，可能获得杂种幼苗，得到远缘杂交后代。目前已有100多种植物培养成功，并应用于作物育种或生产。例如日本育成大白菜和甘蓝杂种一白蓝，该品种具有大白菜和甘蓝双亲优点。中国农科院作物所用类似的方法得到了小麦与玉米的杂交植株。中国农科院蔬菜花卉研究所方智远等通过幼胚培养，已获得萝卜与甘蓝的杂交1代和回交1、2、3、4代材料。北京市农林科学院通过胚胎培养技术培育出早3号早熟桃，比亲本早上市半个月左右。组织培养用于远缘杂交来创造新的物种资源在小麦、蔬菜上开展的较好，在水稻上的研究尚少，应加强。 无性系变异的筛选体系胞在离体条件下及离体培养前会发生各种变异，筛选优良的无性系变异可育成新品种。如果植株的某一部分组织细胞中发生了变异，将该部分分离下来进行离体培养，可获得再生植株，进而培育成品种。在培养基中施加某种选择压力，从中筛选无性系变异培养新品种已在许多作物上获得成功，该技术特别适于抗性育种。河北师范大学生物系利用小麦成熟胚诱导愈伤组织，然后转入含0．5％氯化钠培养基上进行耐盐筛选，继而转入含盐分化培养基上获得小麦耐盐突变体RS8901—17，经鉴定连续3 a耐盐力均为一级，且矮秆丰产；山东农科院原子能所利用γ射线照射小麦幼胚离体培养出愈伤组织，选育出体细胞无性系变异新品种核生2号，表现高产优质。筛选无性系变异在个体水平上的诱变与常规变异相比，具有变异频率高、稳定快并可在室内有控制地进行，节省人力物力和财力，提高选择效率等优点。 组织培养应用于脱毒苗的培养与快速繁殖 利用植物生长点进行组织培养成幼苗，从而获得无病毒植株，这在国外20世纪50年代已经育成并投人生产，我国70年代开始这方面的试验。1990年马铃薯无病毒种苗栽培面积已占全国总面积的1／10，脱毒苗一般增产50％~100％，表现为茎秆粗壮、叶色浓绿、光合效率高、抗病性强、产量高。目前，为了提高脱毒效果，降低成本，人们又在探索更有效的脱毒技术和种苗繁殖技术。 经济作物及观赏植物的快速繁殖日趋火热。许多名贵花卉由于种子败育，扦插成活率低而难以繁殖，应用组织培养可以快速繁殖，批量生产，提高经济效益，也挽救了优良物种。美国、新加坡、泰国建立了几十家兰花快繁工厂，日本草莓试管苗种植面积超过11万hm2，据1990年统计，我国快速繁殖的植物已达443种，已有100多个机构采用快速繁殖技术进行工厂化大规模商品生产，其中月季、菊花、非洲紫罗兰、蝴蝶兰、马蹄莲、朱顶红等已用于生产。 组织培养应用于种质资源的保存和基因库的建立 生命物质的保存，已引起许多科研工作者的兴趣，其中包括原核生物、植物及动物材料的保存，种质保存的目的是为了确保有用的种质能在任何时候都具有生命力。组织培养能安全地保存植物的细胞、愈伤组织或分生组织，且在储藏几年后，仍能稳定地产生再生过程。通过无性系繁殖保存作物已成为迫切要求，尤其对于热带作物。另外，由于自然和人为的破坏，许多具有或可能具有育种价值的能成为基因库的品系在消失，作物栽培品种、亲本植物品系以及突变种也通常需要保存。组织培养对于植物生长和基因型保存研究要比大田繁殖优越，节省土地、人工、能源。组织培养材料体积小，对于冷冻后解冻还能存活的细胞来说，利于在低温或超低温中长期保存。种质资源的保存和基因库的建立在育种工作中是十分重要的。

1、植物种植资源延续。对于一些种子繁殖不易，或无法采收种子的植物，组织培养是延续种植资源的有效方法。2、植物快繁。短期并且大量得到克隆植物的有效途径。3、植物脱毒应用。如脱毒马铃薯3.培养新物种。4.保留濒危物种5.作为一种技术，可以为更深层次的研究做铺垫——比如，愈伤组织、转基因、遗传因素等的研究

收稿日期：2007-10-25基金项目：深圳市科技和信息局基金资助项目作者简介：王丹（1982-），女，辽宁本溪人，硕士研究生，从事植物生物技术研究。注：雷江丽为通讯作者。大花美人蕉茎尖组织培养技术研究王 丹1,2，雷江丽2，吴燕民3，吕 慧2，郁继华1(1.甘肃农业大学 农学院，甘肃 兰州 730070；2.深圳市园林科学研究所，广东 深圳 518003；3.中国农业科学院 生物技术研究所，北京 100081)摘 要：以大花美人蕉（Canna×generalis）根茎茎尖为外植体进行组织培养技术研究，筛选出芽诱导适宜的培养基为MS + 6-BA （单位下同）+ TDZ ；MS + 6-BA + TDZ + NAA 培养基能较好地诱导分化出丛生芽, 继代增殖培养中与MS + 6-BA + TDZ + NAA 培养基交替使用可减少畸形芽，增殖系数达；适宜的生根培养基为MS + 6-BA + NAA ，生根率达，且植株生长健壮，移栽易成活。关键词：大花美人蕉；茎尖；组织培养中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2008)01-0033-04Research on Shoot-tip Culture of Canna×generalisWANG Dan1,2, LEI Jiang-li2, WU Yan-min3, LÜ Hui2, YU Ji-hua1( of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu China; Institute of LandscapeGardening, Shenzhen 518003, Guangdong China; Research Institute, Chinese Academy of AgriculturalSciences, Beijing 100081, China)Abstract: The paper mainly studied on tissue culture of Canna×generalis with the stem tips asexplants. The results showed that the bud inoculation medium was MS + 6-BA ; the best of clump shoot induction and differentiation medium was MS + 6-BA +TDZ + NAA ; using MS + 6-BA + TDZ + NAA asproliferation medium, an optimal proliferation rate was obtained. When the two kinds of mediumused alternatively, the effect was better. The optimum rooting medium was MS + 6-BA +NAA , the rate of rooting could reach , and cultured in this medium, the plant grewwell and easy to words: Canna×generalis; shoot-tip; tissue culture大花美人蕉(Canna×generalis)属美人蕉科(Cannaceae)美人蕉属(Canna)的园艺杂交种[1]，是多年生喜光宿根草本花卉，原产美洲热带和非洲等地。其枝叶茂盛、花朵艳丽、姿态优美、花期长，在深圳地区几乎全年开花，是配置大型花坛的优良品种。大花美人蕉不仅观赏价值高，而且能吸收硫、氯、氟、汞等有害物质，具有净化空气、保护环境的作用，因此，世界许多城市的园林绿化中都广泛应用。美人蕉传统的繁殖方式主要采用分切地下根茎的方法，繁殖速度慢、增殖效率低，而且连续营养繁殖造成病毒积累致使病毒病在各地相当普遍，严重影响其观赏价值。利用茎尖组织培养进行脱毒试管苗快繁，是目前大力繁殖与推广美人蕉的主要手段。关于美人蕉组织培养的研究报道较少[2,3]，本研究探索其组织培养高效的再生体系，以期为品种提纯复壮及遗传转化、性状改良奠定基础。2008,37(1): Plant Science第·34· 37 卷1 材料与方法 材料供试材料为目前城市绿化中普遍应用的大花美人蕉‘President’品种。 外植体选择与处理选择生长健壮、无病虫害的优良母株，挖取带芽胞的根茎，去除表面老皮并用肥皂水清洗。用75%乙醇棉擦拭，然后采用不同的消毒剂及处理时间（升汞10min、2%次氯酸钠10min、2%次氯酸钠20min、2%次氯酸钠 + 升汞5min、2%次氯酸钠 + 升汞10min），封闭式振摇灭菌。无菌水冲洗5 次，置于超净工作台上备用。接种前，剥去外部叶片，露出生长点，立即切取茎尖进行接种。 培养方法及培养条件试验于2006 年10 月在深圳市园林科学研究所组培室进行。诱导、增殖和生根培养基均选用MS为基本培养基，在不同培养阶段附加不同种类、不同浓度配比的植物生长调节剂（表2～表4），蔗糖3%，pH 。培养温度(28±2)℃，光照强度2 500 lx，光照周期为14h/d，相对湿度70%～80%。每处理接种30 瓶。定期观察试管苗生长与分化情况。2 结果与分析 不同消毒处理方式对外植体无菌化的影响因供试外植体取自美人蕉地下根茎，表面污染物较多，不易消毒，且不同植物及外植体的成熟度对消毒剂的反应不同，故本试验选用升汞和次氯酸钠进行灭菌效果比较，以筛选合适的消毒剂及消毒处理时间。由表1 可知，2%次氯酸钠20min 处理的无菌化效果较好，但茎尖褐化较严重，说明灭菌时间过长对去老皮后的幼嫩根茎影响较大。升汞10min 处理与2%次氯酸钠 + 升汞 10min处理，无菌化效果差异不大，但2%次氯酸钠 + 升汞 10min 处理有轻微药害。因此，后续实验选用升汞处理10min 进行外植体消毒。 不同生长调节剂配比对芽诱导的影响以MS 为基本培养基，附加不同浓度6-BA、NAA、2,4-D、KT、TDZ 等（表2），以筛选出较适宜美人蕉茎尖诱导分化的配方。因美人蕉根茎具有休眠特性，芽诱导分化较难。TDZ 具有很强的促进细胞分裂活性，～μmol/L 即可有效促进分化[4]，因此，本实验对TDZ 的诱导效果进行初步探索。试验表明，在不添加任何生长调节剂的MS 基本培养基（1 号）上，茎尖接种10d 后开始生长，叶片展开后，生长停止；15d 后转接到新的MS 培养基上无明显生长，随后叶片逐渐变黄、萎蔫，说明基本培养基中添加生长调节剂是美人蕉离体培养的必要条件。在仅添加6-BA 的2、3、4 号培养基中，高浓度的2 号培养基分化率为，明显好于3、4号培养基，说明美人蕉启动芽诱导分化需要高浓度的细胞分裂素（表2）。11～16 号培养基添加物为不同生长调节剂与TDZ 组合（表2）。仅添加TDZ 的培养基分化率为0，而多种生长调节剂配合使用分化效果更好[5]。其中15 号培养基的侧芽分化率最高，达，且每个茎尖可增殖2～3 个侧芽，但个别茎尖经多次转接后有畸形芽；与2 号培养基相比，分化率明显提高，说明添加低浓度TDZ 可促进芽诱导分化（表2）（图版-a）。5、6、7 号培养基为生根培养基，探讨NAA 对美人蕉茎尖生长和生根的影响。试验结果初步说明美人蕉在6-BA/NAA 小于2/ 时生根率可达50%以上（表2）。8、9、10 号培养基，探讨美人蕉脱分化，诱导愈伤组织，但结果均不理想。因此，建立高效的美表1 不同消毒剂及处理时间对外植体无菌化的影响处 理 接种数污染数污染率(%) 药害情况升汞10min 30 5 基本无药害2%次氯酸钠10min 30 12 无药害2%次氯酸钠20min 30 4 20%有轻微药害2%次氯酸钠+升汞5min 30 10 3%有轻微药害2%次氯酸钠+升汞10min 30 5 7%有药害第1 期 王丹,等：大花美人蕉茎尖组织培养技术研究 ·35·人蕉遗传转化再生体系还需进一步探索愈伤组织诱导途径。 芽继代增殖为了探讨优化的芽继代增殖培养基配方，按表3 设计6-BA、NAA、TDZ 的正交实验，以15 号培养基上分化出的丛生芽为接种材料，进行继代增殖培养（图版-b）。由表3 可见，除17、18 号培养基外，低浓度TDZ（）的分化促进作用较高浓度（）的效果好，说明高活性的TDZ 浓度过高反而抑制分化。当 时, NAA 促分化作用显著优于。在TDZ、NAA 浓度相同的情况下，随着6-BA 浓度的升高，分化率提高。但随着继代次数的增多，含高浓度6-BA的27 号培养基分化率略有下降，甚至有个别畸形芽产生，说明高浓度细胞分裂素对短期的分化有促进作用[9]，但继代数次后，芽已经萌动，自身具有分化能力，需适当降低6-BA 浓度进行壮苗，以避免畸形芽产生。因此，在增殖过程中交替使用分化增殖系数较高的19 号培养基和27 号培养基，既可保证较高的芽分化率，又可使继代苗生长健壮，减少畸形芽。 生根诱导增殖芽3～5cm 长时，转接到生根培养基上培养约10d 后，可见到根生成（图版-c）。接种20d 后统计生根结果（表4）。从表4可见，所用培养基上都有根生成，说明美人蕉生根较容易；结合生根率和生长势，我们认为MS + 6-BA + NAA 培养基较适宜美人蕉生根。表2 不同植物生长调节剂组合的比较植物生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA 2,4-D KT TDZ分化率(%) 生根率(%) 备注1 0 0 0 0 02 9 0 0 0 0 参考[2]3 5 0 0 0 0 参考[3]4 3 0 0 0 0 2 1 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 08 0 0 4 0 09 0 0 2 1 0 参考[6]10 0 0 2 0 参考[7]11 0 0 0 0 012 0 0 0 参考[8]13 0 0 0 0 0 1 0 8 0 0 0 5 0 0 表3 不同生长调节剂配比对芽继代繁殖的影响生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA TDZ接种数分化率(%)增值系数 生长势17 30 ++18 30 ++19 30 ++20 30 ++21 30 ++22 30 ++23 30 ++24 30 +25 30 ++26 30 +27 30 ++28 30 +注：++ 表示生长势强；+表示生长势弱。同列中不同字母表示差异显著(P＜＝，表4 同。表4 不同的生长调节剂配比对组培苗生根的影响生长调节剂(mg/L) 编号6-BA NAA接种数生根苗数生根率(%)植株生长势29 0 30 19 +30 0 30 21 ++31 30 20 +++32 30 16 ++注：+++ 表示生长势强；++表示生长势中等；+表示生长势弱。第·36· 37 卷3 结 论美人蕉根茎生长在土壤中，无菌化操作较困难。灭菌试验表明，升汞震荡灭菌10min 效果较好，采回的外植体应尽快处理接种，放置时间过长伤口处易染菌，导致接种后褐化较严重。MS + 6-BA + ZDT + NAA 培养基能较好地诱导分化丛生芽，MS + 6-BA + TDZ NAA 为较好的增殖培养基，在增殖培养过程中这两种配方交替使用效果更好；短时间使用高浓度生长调节剂对增殖有促进作用，但长时间使用高浓度生长调节剂会使组培苗质量下降。在试验中还发现，转接次数多的茎尖较转接次数少的分化率大，建议在接种后的10～20d 内及时转接。选用MS + 6-BA + NAA 为生根培养基，生根率较高，根系粗壮、根毛密集，植株生长健壮（图版-d），且移栽成活率较高。参考文献:[1] Segeren W, et al. 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