猕猴桃多倍体育种研究进展

李升星++刘峥++贺笑++刘小珍++刘惠民++张汉尧

摘要 从猕猴桃多倍体育种意义、多倍体育种方法及其应用现状等方面对猕猴桃多倍体育种研究现状进行了综述，指出猕猴桃多倍体育种在耐贮性、抗逆性、增大果等猕猴桃新品种选育过程中存在更大的潜力。随着多倍体育种研究的不断深入，猕猴桃多倍体育种与应用将会有更大的发展。

关键词 猕猴桃；多倍体育种；研究进展

中图分类号 S663.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）17-0112-03

Research Advance of Polyploid Breeding of Kiwifruit

LI Sheng-xing LIU Zheng HE Xiao LIU Xiao-zhen LIU Hui-min ZHANG Han-yao *

（Key Laboratory for Forest Genetic and Tree Improvement & Propagation in Universities of Yunnan Province，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224）

Abstract The polyploid breeding，polyploid breeding method and its application status were summed，and the research progress in polyploid breeding of kiwifruit were reviewed.The greater potential of increasing storability，stress resistance，and fruit enlargement for breeding of new kiwifruit varieties was also pointed out.With the deepening of study on polyploid breeding of kiwifruit，polyploid breeding and application would have greater development.

Key words kiwi fruit；polyploid breeding；research advance

猕猴桃（kiwi fruit）是猕猴桃科（Actinidiaceae）猕猴桃属（Actinidia Lindl）的多年生落叶藤本植物[1]。猕猴桃原产中国，现各地均有栽培，是一种经济价值较高的林木[2-3]，其根、茎、叶、花、果都可以制作成药，特别是果和根的医药价值较高。猕猴桃果富含丰富的VC，矿物质和花青苷等营养物质[4]，其主要营养成分位居其他水果的前列且综合经济效益通常比一般水果高出3～5倍以上[5]。人们对其需求量大，被广泛以鲜果、果汁、果酒、保健品等形式使用[6-7]。

猕猴桃作为一种新的经济水果，在世界水果超市中发展迅速[8]，世界对猕猴桃的需求量增大，良种苗需求量自然也急剧增加[9]。同时对优良品种要求越来越高，其主要强调的是水果风味[10]、新颖性、大小、肉色、贮存时间、环境适应性和适宜生产[11-12]等方面。多倍体植物的遗传和形态多样性一般会比单倍体植物更高，对自然生态环境的接受能力也更强[13-14]，而猕猴桃属植物的种间和种内均具有丰富的倍性变异[15-19]，并且有报道称在美味猕猴桃海沃德中检测到其DNA含量达到十二倍体水平[20]，故猕猴桃属植物利用多倍体育种的机会也很多[21]。通过多倍体的育种方法可以提高猕猴桃品种的耐贮性，抗逆性和增大果[22]等方面特性，能更好地满足现在市场的巨大需求[13，17，19]。

1 猕猴桃多倍体育种意义

多倍体是指染色体组有3套或3套以上的生物个体。在物种进化的过程中，多倍体发挥了非常重要的作用，在进行植物种间杂交后再进行染色体加倍，可以促进物种自然演化，有很多的机会把多倍体运用到传统的育种工作中[21]。由于果树多倍体一般表现为抗逆性强、大果、生长速度快、少籽或无籽，而猕猴桃作为一种新兴的水果，其多倍体育种受到广泛的重视[23]。我国对野生猕猴桃群体的选育时间较短，还有很多问题需要解决。因此，加强对猕猴桃育种的研究对猕猴桃生产至关重要[24]。

1.1 耐贮性增强

猕猴桃为皮薄多汁的浆果，常温下极易软化腐烂，采后损失率极高[25]。品质优良的猕猴桃品种，不仅要求外观漂亮、风味好、营养成分高，还要求果实的耐贮运性[26]和硬度好。二倍体和四倍体品种果肉大多为黄色，而六倍体品种主要有绿色果肉[27]。经证明同源四倍体的诱导果实明显软（低于果肉硬度），而同源四倍体比二倍体的表皮厚[28]。由于多倍体育种其遗传的优良性，多倍体猕猴桃比二倍体猕猴桃具有更强的耐贮性[29]。

1.2 抗逆性增强

多倍体植株一般较矮，茎杆粗壮，叶片较厚[30]，故能具更好的抗倒伏、抗病害等其他抗性。植物细胞染色体组增加而产生的多倍体是高等植物染色体进化的显著特征，多倍体对不良环境的抵抗力也比二倍体强。这个优点对扩大猕猴桃的种植范围及提高产量极为有利[31]。

1.3 果实增大

多倍体植株由于染色体的加倍，植物的细胞和器官表现出巨型化的显著特征，能增大植株的营养器官和生殖器官。猕猴桃以果实为收获对象，其染色体加倍后果实巨型化，可以较好地满足市场需要，为果农带来更高的经济效益。体细胞加倍已经证实可以显著增加异源四倍体中华猕猴桃的果实大小，且这种技术对培育出更多的猕猴桃新品种具有很大的潜力[17]。

2 猕猴桃多倍体育种的途径

自然界植物多倍体的发生均来自于细胞核内染色体组的倍数变异，即体细胞分裂过程中偶然发生的染色体加倍以及减数分裂过程中产生未减数配子。伴随着科学与技术的进步，人们逐渐认识到多倍体的价值及其产生机制之后，必然会进入人为创造与利用染色体倍性变异的阶段[21]。endprint

2.1 从自然界中直接选择天然多倍体

在植物逐渐演化的过程中，新的物种经过种群进化，会形成新品种，而最普遍的突变是通过自然多倍体的形成[21]。诱发多倍体的因素很多，如辐射、雷电、气候环境剧变、机械损伤等，但是这些因素诱发多倍体的频率很低。猕猴桃本生是雌雄异株，种类非常多，使得其自然杂交后后代的变异程度非常高，形成了很多不同的类型。可以有效地利用自然界中丰富的种质资源，对其进行倍性鉴定，为后期的倍性育种工作提供依据。我国学者朱道圩1981年对中华猕猴桃花粉母细胞减数分裂进程以及染色体数目进行观察，发现其染色体为2n=58类型，推断其为二倍体类型，染色体基数应为X=29。此项研究结果为今后的猕猴桃属植物倍性鉴定提供了依据[32]。

2.2 体细胞染色体加倍

体细胞突变可发生在有丝分裂中，由于中断会导致在分生组织细胞染色体加倍从而产生1个多倍体[21]。机械损伤、高温和低温、辐射、化学试剂等理化处理方法均可获得多倍体，最初诱导多倍体都是采用秋水仙素，在实际操作中，一般有3种方法，即浸渍法、涂抹法和注射法等。近年来，离体培养诱导方法已成为植物组织培养的发展趋势。离体组培诱导法结合了化学诱导加倍方法和组织培养技术，效果很好，试验结果也可重复，同时还减少了嵌合体提高的诱导率，具有很多优势[14，33-34]。

Liu等[35]2010年用秋水仙碱处理四倍体软枣猕猴桃的叶片组织成功获得了软枣猕猴桃的八倍体植株。Wu等[36]2011年通过叶柄段培养的5个二倍体中华猕猴桃用秋水仙素处理诱导四倍体植株，表明多倍体的诱导体外培养的效率取决于选择的类型之间的相互作用和秋水仙碱浓度。Wu等[17]2012年用细胞流式法对猕猴桃幼叶、花蕾、根尖染色体进行分析用于确认诱导出的同源四倍体的稳定性。HU等[37]研究了红阳猕猴桃和美味猕猴桃的变种和平1号不同剂量的γ射线处理后嫁接植株研究辐射效应，研究和分析了其特征的变化。研究结果表明，辐射诱变育种在猕猴桃育种中是一个有效的方法。目前，张汉尧课题组对组培出来的中华猕猴桃“Hort 16A”后代优良品系无菌苗用秋水仙碱进行多倍体的诱变。他们摸索出来的方法具有诱导定向性好、成本低、操作简单的特点，对推进我国中华猕猴桃人工诱导多倍体技术具有重要的应用价值及参考价值，为培育具有自主知识产权的中华猕猴桃优良多倍体品种打下了基础。

2.3 不同倍性体间杂交

不同倍性间杂交不仅可以创造不同倍性水平的杂交后代，还可以进行种质创新，最终形成新的表型和生态适应性[38]。对猕猴桃多倍体类型进行研究，结果表明其染色体在减数分裂进程中基本上是二价联会。Mcneilage等[39]1989年报导了美味猕猴桃（2n=6X=174）与软枣猕猴桃（2n=4X=116）染色体联会基本是二价体构型，但伴随少量数目可变的四价体环；熊治廷等[40]1993年经研究发现六倍体美味猕猴桃、四倍体中华猕猴桃与软枣猕猴桃都不可能是同源多倍体，可能起源于不同近缘种之间的天然杂交而成的异源多倍体。

Hirsch等[41]进行了猕猴桃不同种属及不同倍性间的杂交，包括狗枣猕猴桃×中华猕猴桃、葛枣猕猴桃×对萼猕猴桃、软枣猕猴桃×葛枣猕猴桃以及狗枣猕猴桃×美味猕猴桃，通过杂种胚的培养获得了再生植株，并对子代及杂交亲本的染色体倍性进行了鉴定。

2.4 天然或人工未减数配子杂交

通过人工杂交获得多倍体的方法主要有2种，即利用2n配子和利用多倍体亲本。部分高等植物在减数分裂过程中会形成与体细胞染色体数相同的2n配子，再通过2n配子与其他配子相互杂交即可获得多倍体。2n配子杂交一方面可以提高子代的倍性，另一方面还可以克服杂种育性和生活力下降的问题，同时缩短育种周期。因此，2n配子杂交遗传变异后代非常广泛，且很稳定。但是在自然界中2n配子形成的几率和其花粉活力很低，因此利用2n配子进行多倍体育种的报道较少[23]。

2.5 胚乳培养与细胞融合

大部分被子植物中产生三倍性的胚乳一般是通过1个精核和2个极核融合完成受精。因此，要获得三倍体植株，可以对该树种进行胚乳培养，获得三倍体胚乳苗。三倍体的培育可以获得无籽或少籽猕猴桃新品种。我国对猕猴桃胚乳培养的研究位于世界前列，1982年，黄贞光等[42]利用中华猕猴桃胚乳作为外植体，获得了三倍体植株。1988年，桂耀林等[43]认为猕猴桃胚乳属于细胞性胚乳，它的胚状体起源于愈伤组织内的单个细胞。王碧琴[44]认为琼脂生根培养基最适宜试管苗生根。迄今为止，猕猴桃胚乳培养已经在中华猕猴桃、美味猕猴桃、软枣猕猴桃、狗枣猕猴桃等不同种上获得了成功。吴立廉等从中华猕猴桃和美味猕猴桃中得到胚乳植株，以后又从中华猕猴桃二倍体品种间杂交后代的胚乳培养中获得植株[25]。Góralski等[45]2005年用“海沃德”猕猴桃的胚乳培养获得了再生植株。肖尊安等[46]用PEG法对中华猕猴桃、美味猕猴桃、狗枣猕猴桃进行了种间原生质体融合，经鉴定中华猕猴桃与美味猕猴桃杂种为四倍体和五倍体。

3 猕猴桃多倍体育种的展望

由于猕猴桃是新兴果树，对其遗传育种方面的研究时间不长[24]，多倍体诱导技术在猕猴桃育种上的应用还不完善。由于猕猴桃雌雄异株，倍性水平的范围，再加上一个高的染色体数目，都严重阻碍了利用传统的基因渗透方法对猕猴桃的遗传研究和育种[47]。然而结合种质资源的搜集，整理以及新技术的应用，国内外遗传育种工作者做了大量工作，已经取得了许多研究成果。随着猕猴桃多倍体育种技术潜力的发挥程度，与多倍体育种相关的细胞遗传学研究以及多倍体育种理论和方法的完善、创新及推广应用，猕猴桃多倍体育种与应用将会有更大的发展。

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