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摘要：本文綜述了果樹三倍體的研究進展：果樹三倍體育種的途徑主要包括利用對自然變異的選擇獲得三倍體、利用有性雜交來培育三倍體、利用胚乳培養(yǎng)獲得三倍體和利用原生質(zhì)融合培育三倍體；對三倍體的鑒定主要從形態(tài)特征、解剖結(jié)構(gòu)、生理生化特性和染色體數(shù)目等方面來考慮，同時對今后果樹三倍體育種的研究方向進行了展望。

關(guān)鍵詞：果樹三倍體育種

多培體現(xiàn)象是高等生物最普遍的特點之一。據(jù)統(tǒng)計，在果樹中，多培體類型分屬于20科、35屬，400余種。果樹多倍體一般具有生長旺盛、果實大且少籽或無籽、產(chǎn)量高、適應(yīng)性和抗逆性強等特點，且能夠利用無性繁殖的方式固定其優(yōu)良性狀，使之保持穩(wěn)定而不分離，在生產(chǎn)上長期利用。三倍體生物與其他多倍體相比，其營養(yǎng)生長通常是最好的。一般說來，三倍體具有兩大基本特征：由體細胞增大所引起的巨大性和由減數(shù)分裂過程紊亂造成的不育性，再加上多種不同生物類型和品種的三倍體所具有的特殊可貴性狀，常引起育種工作者的關(guān)注，已經(jīng)成為果樹育種工作的重要組成部分，形成了對三倍體選育多樣化的特色。鑒于此，對果樹三倍體的特性、目前果樹三倍體育種的主要途徑、鑒定方法以及三倍體育種中應(yīng)注意的問題進行分析和總結(jié)，以期為三倍體育種的進一步研究提供基礎(chǔ)資料。

1果樹三倍體的特性

1.1生物學性狀

三倍體果樹由于染色體組成多于二倍體，在形態(tài)上一般表現(xiàn)為巨大性，細胞體積增大，枝條變粗，葉片變寬變厚、葉色濃綠，葉綠體數(shù)目增加，氣孔變大但密度下降，花粉粒增大，果大、少籽或無籽，可食率高,如三倍體無籽香蕉，三倍體葡萄紅標無核、夏黑,三倍體黃蓋梨、大葉雪梨等。但是部分器官的巨型并不導致整個植株的巨型化，有的三倍體果樹表現(xiàn)為生長緩慢，樹體較小，節(jié)間變短,如柑桔三倍體前期生長弱，葉片厚而圓。另外,大多數(shù)的三倍體對外界環(huán)境條件具有較強的適應(yīng)性，有抗旱、抗病、抗寒等特性。

1.2育性的變化

多倍體植株的能育性一般較原植物降低,一方面是由于染色體在減數(shù)分裂中的配對容易發(fā)生紊亂，另一方面是由于花粉粒巨型化導致受孕率低、結(jié)實率低。而大多數(shù)三倍體花粉是完全不育，因此三倍體果樹栽培品種大多需要配植一定比例的二倍體授粉樹，當然一些具有無融合生殖的果樹例外。

2果樹三倍體的選育途徑

2.1從自然突變中選育三倍體

目前市場上常見的三倍體果樹品種中，有許多是從自然突變選育出來的。雖然自然突變發(fā)生的頻率很低，但這些突變形成的天然多倍體，成為直接發(fā)掘并利用其進行育種的豐富的自然源泉。

2.1.1從果樹的實生苗中選育三倍體。果樹在生長過程中，由于溫度驟變等自然脅迫而引起體細胞或生殖細胞發(fā)生突變，可自然產(chǎn)生多倍體，生殖細胞突變的結(jié)果是產(chǎn)生了2n配子，從而產(chǎn)生了三倍體、四倍體或更高倍性的種子。目前已從柑橘、枇杷等種子選育出了三倍體植株。

2.1.2從果樹芽變中選育三倍體。芽變是體細胞突變的一種。突變發(fā)生在芽的分生組織細胞中，當芽萌發(fā)長成枝條，并在性狀上與品種類型不同而被人們發(fā)現(xiàn)時，即為芽變。芽變又分為基因突變和染色體變異，其中有少數(shù)三倍體枝條的產(chǎn)生，如山楂品種大金星、伏里紅、西豐伏和贊皇大棗等均系芽變?nèi)扼w。

2.1.3從扇形嵌合體果實中分離三倍體。果樹的果實和種子均由L-II層衍生而來，因此有假說認為：當果實外觀出現(xiàn)多倍體特征時，變異所在的扇區(qū)相對應(yīng)的種子也應(yīng)該出現(xiàn)同類型的倍性變異。Bowman等發(fā)現(xiàn)在甜橙、葡萄柚、桔柚和橘橙中出現(xiàn)扇形嵌合體的頻率為0.009%~0.271%，并通過培養(yǎng)扇形突變(表現(xiàn)巨型)對應(yīng)區(qū)的種子或退化胚珠獲得一些四倍體。從扇形嵌合體果實中分離多倍體的方法簡單易行，是獲得多倍體的有效途徑。但扇形果實的突變頻率很低，并且要大量從田間觀察收集，易受環(huán)境和實驗條件的制約。雖然目前還沒有通過培養(yǎng)扇形突變發(fā)現(xiàn)三倍體突變,但此法不失為三倍體選育的一條途徑。

2.2通過有性雜交培育三倍體

利用有性雜交進行三倍體選育，最常用的方法是二倍體與四倍體間的雜交，目前三倍體育種大都采用這種方法；也有利用未減數(shù)2n配子進行三倍體育種，但2n配子的自然發(fā)生頻率較低，因此利用2n配子進行三倍體育種存在一定困難。近年來有不少關(guān)于提高2n花粉比率的研究報道。

2.2.1利用二倍體與四倍體雜交選育三倍體。二倍體與四倍體的雜交目前仍是獲得三倍體的最有效途徑，市場上的三倍體葡萄、蘋果、柑橘等，如京早晶、紅標無核葡萄，路奧、北斗、新金冠蘋果等均系雜交產(chǎn)生。研究表明用四倍體作母本，二倍體作父本時，容易得到發(fā)育完全的種子，其中約有30%是三倍體；相反，用二倍體作母本，則正常的單倍性雌配子受精產(chǎn)生的三倍體胚幾乎全部退化，有時不能產(chǎn)生種子或極少產(chǎn)生種子。因此在通過有性雜交培育三倍體時，要注意父、母本的選擇。對于發(fā)育不完全的三倍體合子胚，可以結(jié)合胚培養(yǎng)技術(shù)進行搶救。另外在柑橘二倍體與二倍體雜交中也發(fā)現(xiàn)有三倍體產(chǎn)生。

2.2.2利用未減數(shù)配子進行三倍體育種。2n配子在自然界廣泛存在，植物2n配子在育種方面具有許多優(yōu)越性：通過2n配子提高后代倍性，可避免體細胞加倍等無性多倍化使雜種育性和生活力降低的缺陷；克服遠緣雜交不親和性和胚乳平衡數(shù)障礙；2n配子在傳遞雜合性和上位性方面有特殊價值；利用2n配子在二倍體水平上雜交可獲得三倍體或四倍體。三倍體在許多果樹上可獲得無核品種，同時還能通過無性繁殖長期保存和利用。迄今為止，許多果樹上均發(fā)現(xiàn)有2n配子存在，但利用2n配子進行多倍體育種的研究報道較少，這主要是因為2n配子的自然發(fā)生頻率一般都比較低的緣故。據(jù)有關(guān)研究報道，蘋果的2n花粉發(fā)生頻率為0.014%~1.71%，葡萄的2n花粉發(fā)生頻率為0.015%~5.85%。提高2n配子的發(fā)生頻率是利用2n配子進行多倍體育種的關(guān)鍵，另外，由于2n雄配子在育種中的利用較雌配子更為簡便，因此，近年來有許多關(guān)于提高2n花粉比率的報道。2.3體-配融合培育同源或異源三倍體

自1972年Carlson建立第一個體細胞雜種植株以來,原生質(zhì)體育種迅速發(fā)展起來，在短短四十多年的時間里,就建立起了一套完整的體細胞雜交體系。原生質(zhì)體融合技術(shù)最為誘人之處就是可以用來產(chǎn)生體細胞雜種和體-配雜種，它能克服有性雜交不親和，性器官敗育和珠心胚干擾等常規(guī)育種途徑所不能解決的問題，擴大了遠緣雜交的范圍，開辟了育種的新途徑。體-配融合是原生質(zhì)體融合的一種，利用原生質(zhì)體融合技術(shù)將體細胞的原生質(zhì)體2x和配子的原生質(zhì)體1x進行融合，產(chǎn)生一個三倍體細胞，進而形成三倍體植株。目前通過原生質(zhì)體融合已經(jīng)成功的培育出一些果樹的體細胞雜種植株，體-配融合尚處于研究階段。

2.4胚乳培養(yǎng)

被子植物胚乳是雙受精產(chǎn)物之一，胚乳由3個單倍體核融合而成的，其中1個來自雄配子體，2個來自雌配子體，因此胚乳是天然的三倍體組織，具有雙親的遺傳成分，對育種后代性狀有一定的預見性。而且胚乳同樣具有一般細胞的全能性，通過胚乳細胞的培養(yǎng)可獲得三倍體植株。胚乳離體培養(yǎng)比2x與4x雜交獲得三倍體快得多。目前已經(jīng)獲得了枇杷、楊桃、葡萄、柿子、西番蓮、獼猴桃、柑橘、棗等的胚乳植株。這些胚乳植株有的未能成功移栽大田，有的通過微芽嫁接移栽土壤中生長。但從開始果樹胚乳培養(yǎng)至今，應(yīng)用于生產(chǎn)的卻很少。據(jù)分析，其中的原因有二：其一，移栽成活困難，與二倍體砧木不親和；其二，胚乳培養(yǎng)植株的染色體數(shù)目不穩(wěn)定，常含有二倍體及非整倍體，有的在自然移栽生長過程中退化成二倍體。

3三倍體植株的鑒定

植物多倍體的判別和鑒定方法從原理上是依據(jù)其外在和內(nèi)在的特征特性衍生而來的。一般而言，可以以形態(tài)外形觀察為基礎(chǔ)，組織化學、葉綠體計數(shù)為輔助、細胞學觀察染色體數(shù)來確定，切忌以個別特征為依據(jù)妄言斷之。目前最常見的鑒定方法有：形態(tài)鑒定法，細胞學鑒定法，染色體計數(shù)法；此外還有利用原位雜交技術(shù)如FISH、GISH以及RAPD、RFU技術(shù)等進行植株倍性鑒定。對于三倍體來說最直接有效的鑒定方法為染色體記數(shù)法，通過檢測分生旺盛的器官、組織的染色體數(shù)來進行鑒定，它是最直接、也是最準確的鑒定方法。它不但能區(qū)別倍性而且還能鑒定是整倍性或非整倍性的變異。因染色體制片技術(shù)早已成熟，故切實可行。

4三倍體育種中存在的問題及展望

三倍體果樹品種的選育，在一定程度上豐富了果樹種質(zhì)資源，拓寬了果樹品種選育的途徑，取得了豐碩的成果，但是果樹三倍體育種也存在一些各式各樣的問題，綜合目前果樹三倍體育種的研究現(xiàn)狀，筆者認為果樹三倍體育種中應(yīng)注意以下幾個問題：

4.1重視三倍體新種質(zhì)的保存

在三倍體的育種過程中存在著移栽困難、砧木不親和以及三倍體叢生芽不生根等問題。對這些種質(zhì)，管理不當就會造成種質(zhì)資源的丟失，可利用組織培養(yǎng)結(jié)合低溫保存的手段，來保存這些材料的莖尖、莖段、愈傷以及原生質(zhì)體等，以便將來進一步的研究。

4.2重視三倍體新種質(zhì)其他特性的發(fā)掘

目前三倍體育種的目標主要選育是大果、無籽、風味好的品種，而忽略了對其他特性的挖掘。我們可以在對其進行目標性狀鑒定的過程中，同時進行其他特性的檢測，如矮化、抗旱、抗病、抗寒等，以便作為新的種質(zhì)資源加以利用。

4.3對現(xiàn)有的三倍體材料作進一步的研究

目前果樹的三倍體研究取得了一些進展，也培育了一些三倍體果樹品種，并成功推向市場，但對三倍體的無籽機理尚未完全搞清楚。在今后的研究中可以結(jié)合基因工程等高新技術(shù)，從分子水平來研究無籽的內(nèi)在機理。另外，在多倍體包括三倍體的種植過程中，有時會出現(xiàn)倍性的退化問題，即多倍體材料種植一段時間后又退化成了二倍體，這些機理目前尚不清楚，需要進一步深入研究。

4.4加快三倍體果樹品種的選育進程

從培育出一個三倍體植株到最終完成對該植株的檢測，往往要耗費幾年甚至十多年的時間，浪費了許多寶貴的時間。如何縮短育種年限是今后果樹三倍體育種應(yīng)該注意的問題。