桃组织培养及遗传转化研究进展

董晓民，刘伟，胡广波，王江勇，张安宁*

(1.山东省果树研究所，山东泰安271000；2.烟台市牟平区农业局)

桃组织培养及遗传转化研究进展

董晓民1，刘伟1，胡广波2，王江勇1，张安宁1*

(1.山东省果树研究所，山东泰安271000；2.烟台市牟平区农业局)

从茎尖培养、胚培养、其他外植体培养等方面对桃的组织培养研究及遗传转化现状进行了综述，为今后桃育种工作提供参考。

桃；组织培养；遗传；转化

桃是中国重要的核果类果树，栽植面积广阔，果实色泽艳丽、风味鲜美，深受消费者喜爱。生产中普遍存在不耐贮运、货架期短、优质性状不易获得等问题，加快优良品种的选育成为发展的关键。

传统桃树育种方法存在周期长、工作量大、杂交胚易败育等问题，导致育种进程缓慢。现代生物技术，尤其是植物组织培养和基因工程技术的发展，使得育种工作不受季节限制、性状筛选时间缩短、育种效率大大提高，为桃等核果类果树的遗传育种开辟了新的途径。

1 组织培养

植物组织培养是利用植物细胞的全能性，将离体器官诱导产生愈伤组织，继而产生不定芽、不定根，最后形成完整植株的技术，在果树遗传育种中发挥重要作用。目前，国内外在桃的组织培养方面已有不少研究，依培养目的不同采用了不同的外植体，如茎尖、腋芽、胚、胚珠、子叶、叶片、花药、原生质体等。大多数的研究集中于茎尖培养和胚培养方面。

1.1 茎尖培养

茎尖培养是利用茎尖的直接分化途径获得再生植株，操作简便、培养周期短、能较好地保持植物遗传稳定性，在植物脱毒和快繁中有广泛应用。高春媛等[2]以华光、秦光和曙光油桃进行茎尖培养，其初代培养成活率分别为98.15%、72.34%、91.72%。马常念等[2]在对桃砧木的茎尖培养中，东溪小仙桃和砧选1号初代培养成活率分别为73.33%和76.67%

1.2 胚培养

胚培养技术在早熟桃育种、克服杂交种胚的早期败育、诱导体细胞胚发生、生产无病毒苗木等方面发挥重要作用。1933年，Tukey等[]首先开展了桃胚培养工作，研究果实生长快慢与桃胚大小的关系。国内桃胚培养研究始于20世纪60年代，早熟桃幼胚成苗率可达50%～60%。朱学文等[4]利用早熟油桃曙光进行胚培养，在木本植物用培养基(WPM培养基)中种胚萌发率可达82.9%。万春雁等[5]对华光油桃进行胚培养获得91.3%的萌芽率。冯建荣等[6]对杂交后的早熟蟠桃进行胚培养，其成苗率为33.3%。田玲等[7]采用杂交授粉后60 天的扁桃幼胚进行胚培养，获得86.7%的萌发率。

目前，国内利用桃胚培养技术已选育出了许多优良品系。例如，俞明亮等[8]利用胚挽救技术选育的早熟油蟠桃紫金早油蟠，蒋海月等[9]选育的极早熟油桃品种超红珠，陈昌文等[10,11]选育的蟠桃新品种中蟠桃10号和中蟠桃11号，陈双建等[12]选育的锦玉和陈建军等[13]选育的陇蜜12号等早熟桃新品种。

1.3 其他外植体培养

除技术比较成熟的茎尖及胚培养外，桃树组织培养在胚珠、子叶、叶片、花药等外植体上也进行了研究。胚珠培养或子房培养，可在离体条件下维持幼胚的胚性生长，提高培养成功率。楚宗丽等[14]以早熟油桃品种早红2号、千年红为材料进行胚珠培养，其中早红2号在盛花后28天培养的成胚率最高，达42.86%，盛花后48天培养的不定芽诱导率分别为69.69%、62.50%。孙清荣等[15,16]对肥城桃、青州蜜桃、冬桃的成熟胚子叶进行培养，获得不定梢再生率分别为78%、66.7%和56.2%。孙跃峰等[17]以花后60天的华光及花后68天的曙光子叶为外植体，分别得到75.0%和66.7%的再生率。

2002年，Gentile等[18]首次实现桃叶片再生不定芽，再生率达28.3%。丛芳等[19]以曙光和金童5号的试管苗叶片为外植体，分别获得14.5%和21.8℅的离体再生率。田国栋等[20]以97-8-4、甜桃王和布目早生为材料进行叶片再生研究，不定芽再生率分别为18.33%、16.67%和13.33%。

利用花药或未授粉子房培养可获得植株纯系，提高选择优良基因型的效率，加速获得遗传性一致且稳定的群体。Michellon等对桃和扁桃花药进行离体培养，在液体Miller培养基中诱导出倍性不同的愈伤组织，但未获得再生植株[21]。

2 遗传转化

遗传转化是利用载体或物理化学方法将目的基因转入宿主，经筛选获得抗病虫、抗逆、品质优良等所需性状的新品种的技术。常用方法有农杆菌介导法和基因枪法。

2.1 农杆菌介导转化

该法通过根癌农杆菌和发根农杆菌将目的基因导入植物细胞或组织，简单高效、重复性好，是主要的转化方法。1987年，Smigicki等[22]首次进行桃转基因工作，获得了转化的桃细胞及愈伤组织。Scorza等[23]利用农杆菌分别转化叶圆片、未成熟胚和长期胚性愈伤组织，均获得成功转化的愈伤组织。吴延军等[24]以奉化玉露桃为试材分别用根癌农杆菌和基因枪两种方法以桃幼胚子叶为受体进行基因片段转化，首次获得桃转ACO反义基因的抗性材料。微芽嫁接后，因生根困难未获得长期保存植株。张亚林等[25]以白粉桃茎段为转化受体，经根癌农杆菌介导将反义多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因导入，筛选获得转化植株。张荷芃[26]以秦光2号和97-8-4桃的下胚轴为试材进行PpLox-3基因遗传转化，初步获得转基因体系。

2.2 基因枪轰击转化

该转化方法是在高压作用下将包被在微粒表面的外源DNA射入受体细胞，通过整合到植物染色体上实现基因表达。1994年，Ye等[27]通过基因枪轰击桃胚轴、子叶、未成熟胚、茎尖、叶片等材料，进行GUS/NPTⅡ嵌合基因转化。经检测均获得成功转化的抗性愈伤组织，但未诱导出转基因芽。

2.3 花粉管通道法转化

该法是利用植物在开花、受精时形成的花粉管通道将外源DNA导入，并随着受精卵发育而获得转基因新个体。目前已在小麦、水稻、棉花、大豆等作物上应用并获得转基因植株。2009年，万春雁等[28]以曙光油桃为试材进行桃花粉管通道法转基因研究，确定外源DNA的注射时间及适宜浓度。因花柱横切滴加法注射外源质粒DNA效果不理想，导致幼果提前脱落，未能验证外源DNA是否成功导入。

3 小结与展望

目前，桃组织培养及遗传转化的研究已取得一定的进展。中国桃育种工作者利用胚培养技术，选育出了一批早熟桃新品系。桃离体快繁体系的建立也为工厂化育苗、培育脱毒苗奠定了基础。但桃胚培养中还存在成苗率低、胚培苗移栽技术不够完善等问题，限制了桃的育种效率，提高了杂交育种成本。还应不断改进胚培养技术，加大影响移栽成活关键因素的研究。另外，桃因缺乏高效、稳定的再生体系，多数遗传转化仅能获得转基因的愈伤组织及抗性芽，未能获得转基因植株。积极探索更有效的遗传转化方法，建立高效的、经愈伤组织或胚状体途径的再生体系也成为今后研究的重点。

[1] 高春媛,韩明玉,田玉命,等.影响油桃茎尖初代培养的因素研究[J].西北农业报,2008,17(2):174-178.

[2] 马常念,张慧琴,肖金平,等.三种桃砧木茎尖培养技术的研究[J].浙江农业报,2013,25(3):503-508.

[3] 陈正华主编.木本植物组织培养及其应用[M].北京:高等教育出版社,1986.290-314.

[4] 朱学文, 李晓倩. 早熟油桃胚培养研究初探[J].江苏农业科学, 2011, 39(4):54-55.

[5] 万春雁,韩明玉,赵彩平,等.不同成熟期桃胚培养的相关影响因子研究[J].西北农业学报,2009,18(1):248-251.

[6] 冯建荣,吉燕,樊新民,等. 早熟蟠桃的胚培养[J].石河子大学学报,2009,27(1):23-26.

[7] 田玲,郭春会,罗梦,等. 扁桃杂交幼胚培养初报[J].西北农业学报,2007,16(3):116-118.

[8] 俞明亮,马瑞娟,许建兰,等.早熟油蟠桃新品种‘紫金早油蟠’[J].园艺学报,2012,39(6):1203-1204.

[9] 蒋海月,刘佳棽,王尚德,等. 油桃极早熟白肉新品种超红珠的选育[J].中国果树,2012,(6):4-5.

[10] 陈昌文,朱更瑞,王力荣,等. 蟠桃新品种‘中蟠桃10号’的选育[J].果树学报,2015,32(2):339-340.

[11] 陈昌文,朱更瑞,王力荣,等. 蟠桃新品种‘中蟠桃11号’[J].园艺学报,2015,42(10):2089-2090.

[12] 陈双建,董冰,杨萍,等.早熟桃新品种‘锦玉’[J].园艺学报,2014,41(2):389-390.

[13] 陈建军,王发林,王鸿,等.早熟桃新品种‘陇蜜12号’的选育[J].果树学报,2016,33(7):895-897.

[14] 楚宗丽.核果类果树胚珠培养及子叶再生体系构建[D].河南:中国农业科学院郑州果树研究所,2007.

[15] 孙清荣,石荫坪,孙洪雁,等.肥城桃幼子叶不定植株再生[J].山东农业大学报,1999,30(4):395-397.

[16] 孙清荣,孙洪雁,石荫坪.青州蜜桃、冬桃成熟胚子叶再生不定植株的研究[J].山东农业科学,2000,(2):11-12.

[17] 孙跃峰,韩明玉,范崇辉,等.油桃子叶再生植株影响因子研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2004,32(4):66-70.

[18] Gentile A,Monticell S,Damiano C,etal.Adventitious shoot regeneration in peach[Prunus persica (L.) Batsch][J].Plant Cell Rep,2002,20(11):1011-1016.

[19] 丛芳,韩明玉,赵彩平,等.桃叶片再生不定芽的研究[J].果树学报,2009,26(5):614-618.

[20] 田国栋,张荷芃,康卓慧,等.桃叶片再生不定芽的研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2011,39(2):125-132.

[21] 杨宁,杨红,杨颖丽,等.核果类果树组织培养及遗传转化的研究进展[J].西北师范大学学报(自然科学版),2005,41(1):94-100.

[22] Smigochi A C,Owins L D,Hammerschlag F A,etal.In vitro transformation of peach (Prunus persica L.) Batsch.using A grobacterium tumefaciens[J].HortScience,1987,(22):814-819.

[23] Scorza R,Morgens P H, Cordts J M,etal.Agrobacterium-mediated transformation of peach (Prunus persica Batsch) leaf segments,immature embryos,and long-term embryogenic callus[J].In Vitro Cell Dev.Biol.1990,26:829-834.

[24] Wu YJ,Zhang SL,Xie M,etal.Genetic transformation of peach immature cotyledons with its antisense ACO gene[J].Yi Chuan,2006,28(1):65-70.

[25] 张亚林,李唯,张伟,等.根癌农杆菌介导反义PG基因对桃的遗传转化[J].甘肃农业大学学报,2010,45(6):55-59.

[26] 张荷芃.桃体细胞胚发生的观察和农杆菌介导法遗传转化体系的筛选[D].陕西:西北农林科技大学,2012.

[27] Ye X J, Brown S K, Scorza R, etal. Genetic transformation of peach tissues by particle bombardment[J].J Amer Soc Hort Sci,1994,119(2):367-373.

[28] 万春雁,韩明玉,赵彩平,等.桃花粉管通道法转基因技术的初步研究[J].中国农学通报,2009,25(5):38-42.

2016-09-22

现代农业产业技术体系建设专项(CARS-31)，山东省名优稀果品高档化与标准化生产关键技术研究(2014CXZ04)。

董晓民(1988-)，女，山东泰安人，研究实习员，研究方向为桃育种与生物技术。E-mail:dxm1209@163.com

S662.1

A

1002-2910(2017)04-0017-03

*通讯作者：张安宁(1974-)，男，山东泰安人，副研究员，研究方向为果树育种与栽培。