甜菜单倍体育种进展研究

李换桃 冯晓斌

摘 要：对甜菜单倍体育种的研究进展进行了阐述，并对存在的问题和前景进行了论述，旨在为甜菜的单倍体育种提供一定参考。

关键词：甜菜；单倍体育种；进展

文章编号： 1005-2690（2018）05-0084-02 中图分类号： S566.3 文献标志码： A

甜菜是世界两大糖料作物之一[1]，在我国的种植较广泛，是我国重要的经济作物。其不仅是制糖业重要的基础原料，而且是一种良好的饲料[2]。甜菜起源于国外，我国甜菜种质资源匮乏，优良品种主要依赖国外引进，严重限制了我国甜菜育种的发展。

甜菜为两年生异花授粉作物，利用常规育种方法获得纯合亲本的时间较长，育种速度缓慢，单倍体育种可以快速获得纯合体，并且获得的二倍体植株为纯合的双单倍体，大大缩短了育种年限，提高了育种效率。同时甜菜单倍体育种能够挖掘更多的优良性状，有利于创制优良的甜菜新种质。

1 甜菜单倍体发生途径

1.1 自然发生

自然条件下，由于甜菜不同品种间异花授粉或其他因素导致生殖过程异常，而自发产生单倍体。这种自发产生单倍体的现象极少，频率极低[3]，极大地制约了甜菜单倍体育种的发展，因此在甜菜育种过程中，多采用人工诱导方式来获取单倍体。

1.2 人工诱导

人工诱导甜菜单倍体的方法很多，主要包括物理诱导、化学诱导、生物学诱导以及离体培养诱导等，其中离体诱导培养效果较好。利用离体培养诱导甜菜单倍体的途径主要包括花药培养、花粉培养、未受精胚珠培养、远缘杂交诱导、双生苗、化学药剂处理及辐射诱导等。

2 甜菜离体诱导单倍体育种方法

2.1 花药和花粉的离体培养

甜菜的花粉、花药离体培养是雄核发育的两种方式，是获取单倍体的有效途径。该途径是将花粉母细胞减数分裂过程中形成的花粉粒，利用离体培养技术诱导形成单倍体胚的过程。花药、花粉培养已在很多种植物中获得成功，甜菜的花药、花粉离体培养研究也较多，但效果不太理想，诱导率和成苗率都较低。甜菜的花药、花粉培养受培养基、基因型、花粉发育时期、植株生长状态、激素等因素影响较大。张悦琴等[4]在对花药、未受精胚珠培养技术及其在甜菜育种应用的研究中，发现甜菜花药、花粉培養的最佳时期是单核中、晚期。

2.2 未授粉胚珠的离体培养

未受精胚珠的离体培养是雌核发育的一种方式，是将未受精的胚珠培养到诱导培养基上，诱导胚状体的发生。甜菜未受精胚珠培养不但比花药培养胚状体诱导率高，而且出胚基因型范围较广，大多数基因型甜菜均能诱导出苗，诱导频率较高[5]。胚囊发育时期对胚状体诱导的影响较大，发育成熟的胚囊有利于诱导培养，一般选取含苞待放的小花诱导效果较好。

2.3 杂交胚等其他育种方法

杂交胚是指在种间或属间杂交产生的胚，早期能够正常发育，但由于胚乳发育不良而最终死亡。这种杂交胚具有正常生长的潜力，若能及早剥离出来进行离体培养，也能获得杂种再生植株。杂交胚培养技术是解决植物远缘杂交不亲和性和自交不亲和性的有效途径，可以更好地挖掘野生甜菜种质资源的潜力，扩大甜菜育种范围。甜菜雌核诱导培养单倍体还包括延迟授粉诱导、异种属细胞质核替换、化学药剂诱导、辐射诱导以及植物生长调节剂诱导等。此外，单倍体诱导方式还包括双生苗、半配合受精及体细胞染色体排斥等。

3 倍性鉴定

再生植株的倍性鉴定方法主要包括直接鉴定法和间接鉴定法。直接鉴定法又叫染色体计数法，一般对植株的根尖、茎尖、幼叶等分生速度快的部位进行镜检，确定染色体数目。杜胜利等[6]对黄瓜倍性鉴定方法进行了研究，得出倍性鉴定最直接、准确的方法是体细胞染色体计数法。董立[7]研究了甜菜的染色体镜检方法。

间接鉴定法不如直接鉴定法准确，但却简便易操作。常用的方法包括流式细胞仪鉴定法、叶片气孔大小及保卫细胞叶绿体数目鉴定法、植株形态观察法等。魏良民等[8]在对甜菜叶片叶绿体镜检的应用研究中，对叶

片表皮气孔保卫细胞中的叶绿体数目进行了倍性鉴定。

4 染色体加倍

获得的单倍体植株需要进行加倍成为二倍体，目前染色体加倍方法主要包括自然加倍和人工加倍两种。自然加倍率很低，故一般采用人工加倍的方法。人工加倍常用的诱变剂为秋水仙素、吲哚乙酸、萘啶乙烷、磺胺剂及一些除草剂类物质等。在生产栽培过程中，可先移栽再加倍，也可先加倍再移栽。

5 问题与展望

单倍体育种技术的应用，大大缩短了甜菜的育种年限，获得的双倍体植株纯合率高，极大地提高了育种效率。但目前甜菜的单倍体育种技术还不完善，存在着胚状体诱导率低、二倍体率低、成苗率低等问题，因此，甜菜单倍体育种应从各影响因素入手，进一步优化诱胚、成苗培养条件和二倍体加倍技术，改进单倍体育种技术，建立甜菜的单倍体育种技术体系，进一步推动甜菜育种工作的发展。

参考文献：

[ 1 ] 王燕飞，陈丽君，刘华君，等.我国甜菜诱变育种方法研究进展[J].中国糖料，2008（04）：66-68.

[ 2 ] 刘升廷，张立明，蔡惠珍，等.甜菜育种动向与展望[J].中国糖料，2016，38（04）：56-61.

[ 3 ] 付增娟，白晨，张惠忠，等.单倍体诱导技术在甜菜育种中的应用[J].农业科技通讯，2014（03）：192-195.

[ 4 ] 张悦琴，邵明文，黄彩云.花药、未受精胚珠培养技术及其在甜菜育种的应用[J].中国甜菜糖业，1992（05）：6-11.

[ 5 ] 牛素清，白晨，张惠忠，等.细胞工程在甜菜育种上的应用进展[J].内蒙古农业科技，2010（01）：31-32.

[ 6 ] 杜胜利，韩毅科，魏爱民，等.黄瓜倍性鉴定方法的研究[J].园艺学报，2002，29（03）：280-281.

[ 7 ] 董立.甜菜染色体镜检方法[J].内蒙古农业科技，1980（03）：36-37.

[ 8 ] 魏良民，朱文彬，田晓东，等.甜菜叶片叶绿体镜检的应用[J].新疆农业科技，2003（05）：24.

（收稿日期：2018-03-08）