猕猴桃属植物倍性育种技术研究进展

刘振盼，孙 阳，张 悦，刘 元，卢立媛，尤文忠

（辽宁省经济林研究所，辽宁 大连116031）

植物多倍体是指单个植物体细胞中含有3套以上（含3 套）染色体组。有研究表明，作为植物变异进化的一种方式，多倍体化不仅对其环境适应性有着重要影响，它还为植物提供了重要的自我进化策略，有利于物种形成和作物驯化［1-2］。在林木育种实践中，倍性育种是一种高效的育种方法。该方法通过改变染色体的数目，产生不同变异个体，并通过人工选择获得优良变异个体来培育新品种，从而显著缩短育种年限，提高育种效率。该方法选育的新个体，具有高抗逆性、高产量等特点，是一条新品种选育的良好途径。

目前，猕猴桃属植物已成为我国重要的水果资源，以其独特的风味和丰富的营养深受消费者喜爱，发展前景广阔。有报道称该属有54 个种和21个变种，75 个分类群［3］，其种类较多且倍性变异复杂，存在二倍体、四倍体、六倍体、八倍体以及非整倍体等倍性不同的系列，染色体小且倍性变异丰富［4］。本文根据前人对猕猴桃属在倍性育种相关技术上进行了综述，以便系统全面地了解其研究动态，为后续猕猴桃杂交育种和倍性育种研究提供必要参考。

1 猕猴桃属倍性鉴定技术

在植物杂交育种中，不同倍性之间选配不当会造成杂交失败、后代不育等后果。因此，倍性鉴定是开展猕猴桃常规育种亲本选择前提条件之一，也为后期的倍性育种工作提供依据。目前多倍体鉴定常用的方法有两种，一种是染色体计数法，另一种是流式细胞仪鉴定法。

染色体计数法是确定倍性最基本、最准确的方法，该方法在技术上又分压片法和去壁低渗法。前人曾采用计数法，首次明确了葛枣、四萼、异色、红茎、湖北、浙江、黄毛猕猴桃倍性为2n=2x=58，大籽、大花、绿果猕猴桃为2n=4x=116［5-6］，并证实x=29 应为本属染色体数目的基数［6-8］。

计数法操作复杂，技术要求高，效率低，所以目前最常用的方法是流式细胞仪鉴定。自1997 年开始，国内陆续开展了猕猴桃的流式细胞鉴定工作［9］。2018 年廖光联等人对猕猴桃属采用流式细胞仪对猕猴桃属植物进行较系统的倍性鉴定研究，明确了猕猴桃主要品种（系）及近缘野生种的倍性水平存在一定程度的差异［10］。在供试的88 份猕猴桃属样品中，发现存在着2X、3X、4X、6X 四种倍性水平。其中，中华猕猴桃的倍性变异系数最大，达32.71%［10］。在猕猴桃属内，软枣猕猴桃是倍性最为复杂的物种之一，存在2X、4X、6X、7X、8X等多种倍性水平，目前发现的物种以4X 居多，6X 较为少见［11］。

2 染色体加倍技术

自然界植物多倍体的发生是由于细胞核内染色体组的变异，即在体细胞分裂过程中偶有染色体加倍，或产生未减数配子。随着研究的深入，人们根据其产生机制，人为利用或创造这种倍性变异。在实际育种操作中，大多采用秋水仙素处理，包括浸渍法、涂抹法和注射法，部分研究采用辐射处理策略。

韩星礼等［12］于1998 年对美味猕猴桃品种“秦美”和中华猕猴桃品种“琼露”在组培和田间条件下，开展多倍体诱导试验并获得多倍体嵌合体。Liu等［13］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［14］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类型之间的相互作用和秋水仙碱浓度。Hu 等［15］研究了红阳猕猴桃和美味猕猴桃的γ射线育种研究，其结果表明，辐射诱变在猕猴桃育种中是一个有效的方法。

3 多倍体诱导融合技术

在自然界中，猕猴桃属植物多为雌雄异株且其种类繁多，造成天然杂交后代存在种内多倍体系列，是一个正在分化的复杂大群体［6］，包含从二倍体到六倍体（甚至八倍体）的连续变异［16-17］，这为多倍诱导融合技术提供了丰富的遗传资源。目前已报道的多倍诱导融合技术包括胚培养技术和原生质体融合技术。

1982 年，中国农科院郑州果树所首次报道了从中华猕猴桃的胚乳获得植株形态分化和三倍体植株［18］。其研究结果表明：通过胚状体途径获得的胚乳植株三倍体占较大比例，其次是四倍体和二倍体，还有少数六倍体、非整倍体和混倍体，在猕猴桃育种中这些都是极为宝贵的材料。经过十几年的发展，后续相关科研工作者又完成了美味猕猴桃、中华猕猴桃、软枣猕猴桃、狗枣猕猴桃等基因型种质资源胚乳培养技术研究，并获得了再生植株［19-20］。1997 年，肖尊安等［9］利用PEG 融合方法，分别进行了中华猕猴桃子叶愈伤组织来源的原生质体与美味猕猴桃子叶愈伤组织原生质体以及狗枣猕猴桃叶肉原生质体种间原生质体融合，首次利用该方法实现了猕猴桃属种间体细胞杂交。

4 问题与展望

关于多倍体鉴定和染色体来源等理论问题是多倍体问题研究的起点，过去的研究以细胞学技术为主。近年来，猕猴桃基因组测序完成，越来越多的分子生物学方法在多倍体研究中得到应用［21］。最新的研究发现，猕猴桃基因组经历了两次四倍化过程，第一次发生在5000 万至5700 万年之前，第二次在1800 万至2000 万年前，猕猴桃多倍化事件促进了维生素C生物合成相关基因的扩张［22］。

在多倍体育种实践中，人们目前更多地采用秋水仙素进行加倍处理，而秋水仙素作为一种有毒物质，它对环境的效应鲜见报道。由于用量少，人们几乎忽略了它的影响，但它对植物体的毒害作用显而易见。随着多倍体育种技术研究的深入，科学家们发现了部分除草剂也有使染色体加倍的功能，甚至效果更好，毒性却较低，如氟乐灵、氨磺灵和甲基胺草磷等［23-24］。因此，可考虑用更高效、更安全药剂取代秋水仙素。

随着多倍体育种技术潜力的发挥，以及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，猕猴桃属植物多倍体育种技术将有更大的发展。