梨多倍体及其利用研究进展

何子顺，张虎平，张 峰

专题综述

梨多倍体及其利用研究进展

何子顺1，张虎平2，张 峰1

(1.库尔勒市香梨研究中心，新疆 库尔勒 841000；2.南京农业大学梨工程技术研究中心，江苏 南京，210095)

梨多倍体普遍存在，是梨育种和生产上利用的重要种质，常见的梨多倍体主要是三倍体和四倍体。围绕现有梨多倍体的基本情况、获得多倍体的途径和多倍体的利用等，对相关研究成果进行了综述，对梨多倍体利用存在的问题进行了分析，并对今后梨多倍体研究方向进行展望。

梨；多倍体；利用；进展

同其他植物一样，梨(Pyrus spp.)多倍体也普遍存在。梨体细胞的染色体数为34，其配子染色体(n)为17，大多数梨品种属于二倍体。梨三倍体体细胞染色体数为51，四倍体则为68，梨多倍体突出的特点是果实大，有抗逆性和适应性强等优点，四倍体还是培育多倍体的优良种质。探讨梨多倍体的基本情况，对梨多倍体在生产和育种方面的利用有着重要意义。研究表明自然存在的梨多倍体分布广，有的多倍体已成为当地主栽或特色品种，科研工作者也通过芽变选种和杂交育种的方式选育出多个多倍体，并在生产上得到利用。有关梨多倍体的系统论述少有报道，针对现有梨多倍体产生途径及在生产育种上的利用、存在的问题等进行综述，以期为梨多倍体的生产和育种研究提供参考。

1 梨多倍体

1.1 已鉴定的多倍体

由表1可知，梨多倍体普遍存在于木梨(P. xerophila Yü)、杏叶梨(P. axmeniacaefolia Yü)、白梨(P. bretschneideri Rehd.)、砂梨(P. pyrifolia Nakai)、秋子梨(P. ussuriensis Maxim)、新疆梨(P. sinkiangensis Yü)和西洋梨(P. communis L.)等不同种类。目前已鉴定的多倍体中，就数量而言西洋梨最多。

1.2 多倍体的特点

梨多倍体突出的特点是果实大，大水核、四倍体鸭梨和沙01分别比其二倍体对照品种大207%、143%和69%[10]，四倍体花盖王梨单果重是对照二倍体花盖的2倍[9]，2x、4x嵌合体鲁梨1号果实比对照二倍体巴梨大60%[19]。黄礼森等[10]分析总结了梨多倍体的性状特点，与二倍体品种相比较多倍体有4个特点：一是表现为枝粗、叶大、果大和花大等巨大性特征；二是新陈代谢旺盛，酶的活性强，物质合成能力强；三是抗逆性和适应性强；四是可孕性下降，花粉量减少，花粉发芽率低，种子少或不饱满，种子出苗率也低。但是以上这些特点在不同品种间有差异。据黄礼森等[10]和杨振等[22]观察，在相同条件下，四倍体鸭梨的抗黑星病能力和耐寒力均不及二倍体鸭梨，沙01枝干抗梨腐烂病和抗寒能力比库尔勒香梨差，大水核的果实比二倍体易得轮纹病；同时在果实的含糖量方面，一些梨多倍体如大水核、四倍体鸭梨和沙01等都低于其对照的二倍体。

2 获得多倍体途径

表1 已报道的梨多倍体

自然变异是梨树多倍体产生的重要途径，包括自然杂交实生变异和芽变。但是由于其产生受多种条件的限制，产生频率极低，远远达不到多倍体育种所需的大量群体结构。随着生命科学的逐步发展，人工创造已成为获得多倍体的一种新途径，常用方法是用多倍体作亲本进行杂交，除此之外还有化学和物理诱导、胚乳培养、原生质体融合等。

2.1 有性杂交

二倍体和四倍体杂交是人工培育三倍体最普遍、最有效的途径[23]。已在生产上应用的品种，如普里德[4]、美尔顿[16]和华幸[21]都是由二倍体和四倍体杂交培育获得。二倍体品种间相互杂交或自然授粉后代中可出现多倍体，但出现多倍体的频率是很低的，龙园洋红是一例，其亲本56-5-20和乔玛都是二倍体。李树玲等较为详细地研究了以多倍体为亲本做杂交F1倍性发生规律，F1大多能产生一定比例的多倍体：以四倍体鸭梨为母本与二倍体苹果梨杂交，F1代出现了二倍体、三倍体、四倍体与非整倍体，其中三倍体和四倍体的出现几率分别为62.5%和25.0%[24]。四倍体与四倍体正反交，F1代出现四倍的几率为97.0%，非整倍体的几率为3.0%；四倍体与三倍体正反交，F1代出现二倍体、三倍体、四倍体和非整倍体的几率分别为34.0%、38.3%、6.4%和21.3%；四倍体与二倍体正反交，F1代出现二倍体和三倍体的几率分别为95.5%和4.5%[25]。三倍体与三倍体正反交，F1代出现二倍体、三倍体、四倍体和非整倍体的几率分别为81.3%、6.3%、3.1%、和9.4%；三倍体与二倍体品种相互杂交F1代中没有发现多倍体[26]。

2.2 化学因素诱导

植物上用来诱导多倍体的化学物质在梨上多数可以应用，应用效果最好且最为广泛的化学诱变剂是秋水仙素。2002年，日本研究人员报道了在日本梨(Pyrus pyrifolia Nakai cv. Hosui)上用秋水仙素处理，获得4株二倍体和四倍体的嵌合体，后用组织培养方法获得四倍体芽[27]。孙洪雁等[28]报道用秋水仙碱诱导丰水梨离体叶片再生获得了四倍体、三倍体和混倍体，诱导率最高可达6.1%。

2.3 物理因素诱导

物理因素包括温度剧变、机械创伤、电离辐射、非电离辐射、离心力等。孙清荣等[29]用γ射线照射梨试管苗，得到了三倍体和四倍体的变异。虽然这些方法也可以引起染色体组的加倍，但由于射线会造成染色体的损伤、断裂和丢失等，造成劣变，难以在生产实践中广泛应用。

2.4 胚乳培养

梨种子的胚乳为三倍体组织，是双受精的产物，具有双亲的遗传物质，对育种后代性状有一定的预见性。随着生物技术的迅速发展，开辟了利用胚乳培养获得多倍体育种的新途径，赵惠祥[30]获得了锦丰梨的胚乳培养植株，但其体细胞染色体大多是非整倍的，是三倍体的极少。由于植物胚乳植株的诱导率较低，胚乳培养对基因型依赖较强，难以育出性状优良的三倍体植株，从而限制了胚乳植株在植物育种及遗传研究中的进一步应用[31]。

2.5 细胞融合

原生质体融合又称为体细胞杂交法，其建立在原生质体与组织培养相结合的基础之上，通过原生质体融合可以克服远缘杂交的生殖障碍，从而获得有价值的多倍体植株。原生质体融合技术独特之处就是可以用来产生体细胞杂种和体-配杂种，目前通过原生质体融合已经成功地培育出一些果树的体细胞杂种植株，而体-配融合尚处于研究阶段。Ochatt等获得了野生西洋梨(P. communis var. Pyraster)和Colt樱桃(Prunus avium × pseudocerasus)亚科间果树体细胞杂种，已获得的果树体细胞杂种植株基本表现正常，并表现出典型四倍体特点[32]。

3 多倍体的利用

3.1 多体倍在生产上的利用

多倍体在生产上主要是利用其果实的“巨型性”，果实单果重大深受广大消费者欢迎，这种性状能够利用无性繁殖的方式固定，并保持稳定而不分离，在生产上长期利用。在生产上成为地方主栽品种的梨多倍体主要是三倍体，如：安梨主要分布于河北省东北部和辽宁省、吉林省等地，栽培历史在500年以上[5]；软儿梨主要分布在甘肃省、青海省、宁夏等地，以兰州著名[6]；皮胎果梨是甘肃省临夏优良地方梨栽培品种，主要分布在甘肃省临夏回族自治州，2006年栽植面积5 380 hm2[8]；猪头梨是甘肃省武威市的特色农产品[14]；2x、4x嵌合体芽变鲁梨1号在1996年山东省平度已发展115 hm2[19]；龙园洋红当前已在黑龙江省发展600 hm2以上。

3.2 多倍体在育种上的利用

四倍体与二倍体杂交是培育三倍体的有效途径，李树玲等[24，25，33，34]已证明四倍体鸭梨和沙01是获得较多多倍体的理想亲本，理论上其他四倍体也是培育三倍体的理想亲本。我国利用这种方式已育成华幸新品种[21]。

4 多倍体利用存在的问题与展望

梨多倍体丰富了梨种质资源，在生产和品种选育方面有一定贡献，但也存在一些问题。梨多倍体育性普遍下降，花粉可孕性低，在生产上不能当授粉树。还有一些多倍体表现坐果率低、丰产性差。因此，多年来规模栽培的梨多倍体不多，尤其是四倍体，如库尔勒香梨芽变四倍体沙01，1969年发现于新疆库尔勒市域内的巴州沙依东园艺场，当前只是零星栽培，像这样的还有花盖梨四倍体芽变花盖王、鸭梨四倍体芽变。在多倍体的选育上常发生嵌合体，有的嵌合体可以分离获得多倍体，有的则很难。在新品种的选育方面以多倍体为育种目标的还不多，以现有多倍体为亲本的杂交育种还较少。

选育梨多倍体有多种方法，但是芽变选育四倍体和自然杂交实生选育三倍体仍是今后选育多倍体的一种重要方法，二倍体和四倍体杂交是选育三倍体的主要方式，对二倍体进行化学诱变是人工选育四倍体的有效方法。采用物理诱导、胚乳培养、原生质体融合等方法培育梨多倍体，合理利用现有梨多倍体种质资源，将是今后梨多倍体研究的问题。

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2016-01-28

现代农业产业技术体系建设专项资金资助(CARS-29-42)

何子顺(1970-)，男，硕士，高级工程师，主要从事果树育种与栽培研究工作。研究方向为梨育种与栽培。电话：0996-2106791；E-mail: herzishun@163.com

1005-345X(2016)03-0015-04

S661.2

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