胚挽救技术应用于无核葡萄育种的研究进展

植物的胚挽救技术在无核葡萄的育种研究中发展迅速．通过对胚挽救技术及其在无核葡萄育种上的应用以及影响胚挽救的因素进行综述,指出了葡萄胚挽救技术存在的不足。并对其今后研究方向提出展望。     

胚挽救技术在葡萄育种上的研究及应用

胚挽救是指受精后胚在早期的发育阶段退化或败育,然后通过早期胚的离体培养而发育成完整植株的过程。胚挽救技术在早熟葡萄育种率的提高、无核葡萄品种的培育、三倍体葡萄的育种以及葡萄远缘杂交等方面发挥着重要作用。综述了胚挽救的概念、影响胚挽救成功的因素、胚挽救技术在葡萄育种中的应用,并提出了胚挽救技术在今后的研究和应用前景。     

无核葡萄胚挽救苗的驯化及移栽技术

胚挽救技术是无核葡萄种质创新的重要途径之一,胚挽救苗从实验室移栽至大田的最终成活率直接影响无核葡萄的育种效率。试验以种子败育型(stenospermocarpy)无核葡萄品种为试材,从葡萄种类、胚挽救苗质量、移栽方法、基质种类和组成4个方面对葡萄胚挽救苗移栽成活率的影响进行了系统研究。结果表明,不同无核葡萄品种移栽成活率存在显著差异;选取健壮苗(根数≥3个,根长≥10cm,叶数≥6个,叶色深绿,茎高≥10cm,茎秆粗壮)进行炼苗移栽,可以显著提高无核葡萄胚挽救苗的成活率;蘸取浓度为200mg·kg-1的生根粉(ABT10)30s+培养室炼苗15d+温室炼苗15d的移栽方式较好;珍珠岩∶草炭∶园土=4∶1∶1作为移栽基质较好。初步探索出一套简单易行、实用高效的葡萄胚挽救苗优化配套移栽技术。     

无核葡萄胚挽救影响因素研究

正通常情况下,根据葡萄果实内是否有种子而将其分为有核葡萄和无核葡萄。在葡萄生长发育过程中的开花结实阶段,从雌配子体发育到有性生殖过程完成的任何一个阶段出现障碍,就会形成无核果。不同阶段出现障碍形成各种类型的无核葡萄。本试验研究了不同取样时期、培养基类型及激素浓度等因素对无核葡萄自交胚挽救后代的影响,优化昆诺无核和雷明无核胚挽救体系,试验结果为无核葡萄的育种研究提供了技术支持。     

无核葡萄胚挽救技术研究

[目的]研究无核葡萄胚挽救过程中的一些主要影响因素,为今后开展无核葡萄胚挽救育种提供参考。[方法]以6个无核葡萄杂交及自交组合未成熟胚珠为试材,研究了接种时期、培养基及激素浓度对无核葡萄胚挽救效果的影响。[结果]各组合适宜的胚珠接种时期为：火星无核×无核白鸡心在花后40d,金星无核×康能无核在花后55d,优无核×布朗无核在花后45d;采用ER为基本培养基更有利于胚珠的发育和萌发;不同品种的胚珠对培养基中IBA浓度要求不同,幼胚发育程度较高,败育时期较晚的胚珠,适合较低的IBA浓度,胚发育程度较低,败育较早的胚珠则需要较高的IBA浓度。[结论]接种时期、培养基种类和培养条件对无核葡萄胚挽救的成功都非常重要,且各条件的确立要视具体品种而定。     

提高无核葡萄胚挽救中幼胚成苗率的研究

 【目的】提高无核葡萄胚挽救中幼胚的成苗率。【方法】以7个杂交组合的胚珠为试材,研究不同基因型、不同胚珠发育培养基、添加不同氨基酸及低温处理采后幼果对无核葡萄胚成苗率的影响。【结果】在无核葡萄胚离体发育中,母本和父本对胚的成苗均有影响;在二倍体无核葡萄作母本的杂交组合中,以二倍体无核葡萄作父本比以四倍体有核葡萄作父本更有利于胚的成苗。在3种不同配方的培养基中,适宜于无核葡萄离体幼胚发育和成苗的培养基是MM4。ER添加4 mmol?L-1脯氨酸培养基最有利于无核葡萄胚的发育。低温处理3 d对红宝石无核×森田尼无核和红宝石无核×黑奥林胚的成苗促进最大。【结论】无核葡萄胚挽救的适宜培养基是ER+4 mmol?L-1脯氨酸或MM4培养基,低温处理幼果3 d能有效提高二倍体无核葡萄×二倍体无核葡萄胚挽救中胚的成苗率。     

无核葡萄胚挽救中影响胚发育的因子

 【目的】提高无核葡萄胚挽救育种效率。【方法】以12个无核葡萄品种或株系的自然授粉胚珠和6个杂交组合的胚珠为试材,研究不同配方的培养基、不同培养基相态、低温处理、光照和暗培养对无核葡萄的胚发育率的影响。同时,研究花后不同时间取样,摘取果粒取出胚珠培养的适宜时间。【结果】在供试的8种培养基中,Nitsch＋GA3 0.5 mg?L-1＋IAA 1.5 mg?L-1和MM3培养基最适宜于无核葡萄离体幼胚的发育,其次是ER培养基。在供试的固相、液相和固液双相的3种相态培养基中,以固液双相培养基进行无核葡萄品种底来特离体胚珠培养为最好。在胚珠离体培养阶段进行低温培养,降低了胚发育率。暗培养有利于幼胚的发育,可提高胚发育率。不同无核葡萄品种和组合在花后摘取果粒,取出胚珠进行离体胚挽救的适宜时间不同,无核白为35 d、森田尼无核为40 d、火焰无核为40 d、底来特为60 d、黎明无核为55 d、无核紫为70 d、优无核为50 d、皇家秋天为70 d、奇妙无核为60 d、奥迪亚无核为40 d、红宝石无核×贵妃玫瑰为70 d。【结论】本研究中不同无核葡萄品种进行胚挽救宜选择Nitsch＋GA3 0.5 mg?L-1＋IAA 1.5 mg?L-1、MM3或ER培养基,在（25±2）℃常温下进行固液双相暗培养,有助于提高胚挽救效率。     

胚挽救技术在葡萄上的应用

对胚挽救技术在葡萄育种中的应用及取得的成绩作了综述,并对胚挽救中应注意的几个问题:适宜的培养时期、营养及环境条件作了简介,同时初步提出了葡萄胚挽救技术存在的不足及今后的研究方向。     

木纳格葡萄胚挽救苗的获得及其无核性状分子鉴定

以木纳格葡萄败育型胚珠为材料进行胚挽救,按照已建立的适合白木纳格葡萄败育型胚珠培养体系进行实验,获得了大量木纳格葡萄胚挽救幼苗,炼苗后移栽到大田中种植。并结合已有分子标记技术,对胚挽救幼苗进行鉴定,结果显示45株胚挽救幼苗中,有21株扩增获得了目的片段,初步确定为具有无核性状的葡萄苗。     

金星无核葡萄胚挽救影响因素的研究

以金星无核葡萄的胚珠为试材,对胚挽救的多个影响因素包括接种时间、培养基和培养方式进行研究,以进一步确定无核葡萄胚挽救各个阶段的适宜培养条件。结果表明,影响无核葡萄胚挽救最重要的因素是接种时期,其他因素影响程度因组合而不同:在果粒着色10%左右接种胚珠发育率最高,达到63.38%;在胚珠发育阶段,附加1.5 mg/L IBA、1.0 mg/L 6-BA和0.5 mg/LGA3的ER培养基最适宜离体幼胚的发育;在胚萌发阶段,使用附加1.0 mg/L IBA、0.5 mg/L 6-BA和0.5 mg/L GA3的WP培养基萌发率最高,同时对胚珠进行横切处理可以显著提高胚珠萌发出苗率。     

种子败育型无核葡萄胚发育及败育的细胞学研究

以种子败育型葡萄火星无核、康能无核为试材,系统研究其胚发育及败育的细胞学进程,分析胚乳败育与胚败育的关系。结果表明,种子败育型无核葡萄与有核葡萄的胚均能发育到球形胚阶段,但不同品种发育到该阶段的时间不同,火星无核在花后28~37 d处于球形胚阶段,康能无核在花后31~40 d,有核葡萄白香蕉的球形胚阶段是花后28~40 d,随后无核葡萄的胚逐渐败育,而有核葡萄的胚历经心形胚和鱼雷形胚阶段,最后发育成熟。种子败育型葡萄胚乳败育均早于胚败育,可能是胚败育的直接原因。火星无核、康能无核胚挽救适宜取材时期分别在花后34 d和花后40 d。     

南方地区无核葡萄胚挽救及其取样时间研究

[目的]探讨无核葡萄品种离体培养的培养条件,并确定最佳取样时期.[方法]选取南方无核葡萄品种中5个自然授粉胚珠和4个杂交组合的胚珠为试材,通过形态学观察确定取样时间,探索适宜南方无核葡萄品种的胚挽救程序.[结果]适宜火焰无核×寒香蜜、碧香无核、火焰无核、奥迪亚无核等的胚挽救程序为授粉后30 ～40 d剥取胚珠接种在ER培养基,暗培养90d,取胚转入WPM培养基上成苗.[结论]该研究可为提高幼胚离体发育和萌发成苗率提供科学依据.     

无核葡萄胚挽救杂交F_1倍性鉴定

为鉴定无核葡萄胚挽救杂交F_1早期幼苗倍性,试验以早黑宝×河津-1、丽红宝×山河1号、红宝石无核×北冰红、户太8号×山河3号的4个杂交组合胚挽救F_1的早期幼苗为试材,通过无核分子标记进行早期鉴定,采用根尖染色体计数法和组织形态学观察法进行葡萄胚挽救杂交F_1的倍性鉴定。结果表明,使用无核分子标记SCC8-1018结合根尖染色体观察对3个杂交组合(早黑宝×河津-1、丽红宝×山河1号和红宝石无核×北冰红)的16个杂交F_1进行鉴定,初步确定4个无核株系,1个三倍体株系。     

科研快讯

○无核葡萄新品种沪培2号沪培2号葡萄是以无核品种杨格尔为母本,紫珍香为父本杂交,杂交胚经离体胚挽救而育成的无核葡萄新品种。果穗圆锥形,平均穗质量350克,果     

无核葡萄胚挽救试管苗驯化移栽体系优化

【目的】研究炼苗移栽过程中生根粉溶液浸根时间、营养液处理、开始通风时间及遮阴处理对无核葡萄胚挽救苗炼苗及移栽的影响,探索胚挽救试管苗炼苗移栽技术。【方法】以2011年与2012年无核葡萄胚挽救杂交育种后代试管苗为材料,研究生根粉溶液浸根时间、炼苗过程中是否添加营养液、揭开保湿罩时间以及移栽大田过程中遮阴对胚挽救苗炼苗及移栽的影响。【结果】1.0mg/L生根粉溶液浸泡根系3min时植株各项生理指标较好且成活率最高;移栽过程中添加1/8 MS营养液一定程度上抑制了植株的长势;炼苗初期保湿时间为4d时炼苗成活率最高;移栽至温室或大田中时一定程度的遮阴处理有利于移栽成活率的提高与植株的生长发育。【结论】无核葡萄胚挽救试管苗炼苗前生根粉浸根处理3min、炼苗时添加1/8MS营养液、炼苗后4d开始通风以及移栽时进行遮阴能提高胚挽救试管苗的生物积累量和成活率。     

无核葡萄胚挽救苗的抗病性鉴定

【目的】对无核葡萄胚挽救苗进行抗白粉病、黑痘病和霜霉病鉴定,筛选抗病无核葡萄杂种单株。【方法】2008-2009年,采用田间自然鉴定方法,对欧洲葡萄无核品种×中国野生葡萄、无核品种×有核品种、无核品种×无核品种、无核品种自交共10个组合获得的219株胚挽救苗进行抗病性鉴定。【结果】在219株无核葡萄胚挽救苗中,筛选出抗白粉病且抗黑痘病和霜霉病的杂种4株[05-1-2(爱莫无核×北醇),03-2-14、03-2-19、03-2-24(火焰无核×黑龙江实生)],抗白粉病且抗黑痘病的杂种2株,抗白粉病且抗霜霉病的杂种9株,抗黑痘病且抗霜霉病的杂种73株,仅抗白粉病的杂种3株,仅抗黑痘病的杂种32株,仅抗霜霉病的杂种29株。【结论】获得的抗病无核葡萄杂种单株可为进一步选育新品系奠定基础。     

葡萄三倍体育种初报

用二倍体无核葡萄作母本与四倍体有核葡萄作父本进行杂交,用常规育种法去雄授粉,授粉后３５ｄ至５５ｄ期间,采用胚挽救技术,将各杂交组合的幼胚接种在不同培养基上进行离体培养。在设置的７个不同处理的杂交组合中,经系列培养后获５个杂交组合的胚培养苗１９株。经根尖染色体鉴定,有一杂交组合的两组试管苗为三倍体。经３年继代培养,目前已形成两个葡萄三倍体新品系。     

葡萄胚珠发育及败育过程中果实主要营养成分变化

[目的]探明无核葡萄胚挽救的最佳培养条件。[方法]以无核品种无核白鸡心和有核品种维多利亚为试材,研究葡萄胚珠发育及败育过程中果实主要营养成分含量的变化。[结果]有核品种果实内可溶性糖、K、Mg含量高于无核品种,而Mn、Fe含量则相反,无核品种的含量高于有核品种。[结论]该研究为提高无核葡萄胚挽救成功率提供理论依据。     

无核葡萄与中国野生葡萄杂种胚发育和败育的细胞学研究

测定了无核葡萄品种及其杂种胚珠和浆果不同发育时期的重量和纵横径,并对其进行了细胞学观察。结果表明:(1)不同葡萄品种及杂种组合的胚发育、败育时期不同。(2)无核葡萄及其杂种的胚珠重量和纵横径增加到一定阶段时停止,而浆果在胚珠停止发育时仍继续发育。(3)细胞学观察发现,无核葡萄、有核葡萄及其杂种胚的发育都经历合子胚→多细胞时期→小球形胚→大球形胚→心形胚→鱼雷胚→成熟胚的各个时期。(4)胚败育的主要原因是合子胚发育不良,珠心、珠被细胞提早解体退化;胚乳不分裂或只进行1～2次分裂;授粉、受精不良。因此,在胚珠发育停止前,重量和纵横径最大且胚发育为心形胚时,对无核葡萄及其杂种进行胚挽救易获成功。     

抗寒无核葡萄杂种胚挽救及分子标记辅助选择

【目的】利用胚挽救技术创制抗寒无核葡萄新种质,为选育抗寒无核葡萄新品种奠定基础。【方法】分别以抗寒欧美杂交无核葡萄品种‘Jupiter’和欧山杂种有核优系‘00-1-5’（‘玫瑰香’ב山葡萄黑龙江实生’）为父本,5个欧亚种无核品种‘Ruby Seedless’‘秦红1号’‘秦红2号’‘Crimson Seedless’和‘秦秀’为母本杂交,在各母本最佳胚珠取样时期取样,以固-液双相培养基MM3和ER分别作为胚发育培养基进行胚珠培养,比较不同母本和2种培养基对胚发育率、萌发率、成苗率及畸形苗率的影响;以WPM+0.2 mg?L^-1 6-BA+0.1 mg?L^-1 IAA固体培养基作为胚萌发培养基,获得胚挽救后代,经炼苗后移栽至田间;分别在2MS+0.2 mg?L^-1 6-BA+0.1 mg?L^-1 IAA培养基中添加0、1.0和1.6 mg?L^-1 ZnSO₄进行畸形苗转化正常苗培养,以筛选最适宜转化培养基;利用无核基因分子标记SCF27-2000对胚挽救后代进行无核性状分子检测。【结果】5个杂交组合的胚珠接种至MM3培养基的数量为2 158个,获得发育胚175个和胚挽救苗118株;接种至ER培养基的胚珠数为894个,获得发育胚74个和胚挽救苗58株。以‘00-1-5’为父本的2个杂交组合中,‘秦红2号’比‘秦秀’更适合作为母本,其杂种胚的发育率和成苗率最高,分别为17.04%和7.41%;以‘Jupiter’为父本的3个杂交组合中,‘Ruby Seedless’בJupiter’效果最好,胚发育率和成苗率分别为13.71%和10.67%,其次是‘秦红1号’בJupiter’,胚发育率和成苗率分别为14.39%和4.71%,而‘Crimson Seedless’בJupiter’胚发育率和成苗率最低,分别为9.55%和1.76%。接种至MM3培养基的胚珠,获得的胚发育率和成苗率均高于ER培养基。畸形苗率最高的是‘秦红1号’בJupiter’,而‘Ruby Seedless’בJupiter’未出现畸形苗,ER培养基比MM3培养基形成的畸形苗率高。‘秦红2号’ב00-1-5’组合畸形苗接种至2MS+1.6 mg?L^-1 ZnSO₄+0.2 mg?L^-1 6-BA+0.1 mg?L^-1 IAA转化培养基效果最好,转化率为40.00%。利用无核标记SCF27-2000对5个杂交组合176株杂种后代检测表明,159个株系拥有无核基因分子标记。【结论】‘Ruby Seedless’‘秦红1号’和‘秦红2号’适宜作为胚挽救育种的母本,而‘Crimson Seedless’和‘秦秀’不适合作为胚挽救育种的母本,培养基MM3比ER更适宜作为胚发育培养基,拥有无核基因分子标记的159株胚挽救苗为培育抗寒无核葡萄新品种提供了种质基础。