葫芦科植物未授粉子房培育单倍体探究进展

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1、葫芦科植物未授粉子房培育单倍体探究进摘要：综述了近年来葫芦科植物未授粉子房培养单倍体状况，及葫芦科植物未授粉子房培养的取材、基因型、温度、激素等几个因素影响的研究进展，进而对其当前问题及前景进行了探讨。关键词：葫芦科；未授粉子房；单倍体染色体加倍能快速纯化单倍体植株育种材料，缩短育种年限，且使单倍体材料能在当代即表现出显隐性基因型性状，在育种方面发挥着重要作用，在遗传学研究及基因图谱构建等方面也具有重要的意义。葫芦科(Cucurbitaceae)植物分布在中国的有130多个种，其中甜瓜、黄瓜、南瓜、葫芦、西瓜等都具有很髙的经济价值，其品种改良

2、具有极大潜力。在自然界中葫芦科植物自发产生单倍体的频率极低[1],而长期的研究结果表明，通过花药和小胞子培养在葫芦科植物中得到单倍体的几率很小，但通过葫芦科植物雌核发育(gynogenesis)途径进行单倍体研究是一条重要途径。雌核发育是指离体条件下由未授粉胚囊产生单倍体胚和植株的过程[2]。雌核发育培育单倍体主要有2种方式：一种是让精子入卵后，保证精核不与卵核融合而退化，刺激卵核分裂发育为胚，这种方式主要通过辐射处理花粉授粉后将雌核离体培养；另一种是对未授粉子房或胚珠进行离体培养，诱导雌核发育。本文着重对未授粉子房培养研究状况及影响因素作出

3、简要概述。1葫芦科植物雌花未授粉胚珠离体培养单倍体研究概未授粉胚珠离体培养是一种简单有效的加速植物快速纯化的方法，而且为研究孤雌生殖或无配子生殖的细胞胚胎学提供稳定的实验体系。1985年，Chamboner等［3］首次在西葫芦中采用未授粉胚珠离体培养技术获得单倍体和二倍体的植株oMetwally等［4,5］对西葫芦品种Eskandarani花前1d的雌花，通过低温诱导和含不同浓度2,4-D的MS培养基进行培养，成功获得了西葫芦单倍体植株。随后国内学者陈学军等［6］、谢冰等［7］分别在西葫芦中得到胚囊植株并驯化成功。刘栓桃等［8］利用9个不同基

4、因型的西葫芦材料，研究了激素、取样时间和基因型3个因素对西葫芦未授粉胚珠离体培养的影响。南瓜子房未授粉子房培养试验1988年获得初始成功［9］。Shalaby［10］在Metwally等［4］的基础上采用1mg/L2,4_D和Kinetin培养基对基因型、雌花位置、温度和蔗糖浓度4个因素进行研究并获得了南瓜单倍体植株。黄瓜的未授粉子房离体培养研究始于1996年，但起始效果不佳［llJoGemes等［12］将黄瓜子房放置于诱导培养基上，在不同温度下热激并暗处理2〜5d,随后转移到再生培养基进行培养。结果表明，热激处理通过优化雌配偶体发育提高雌核

5、再生频率。并通过组织观察发现雌性配子体的单倍体诱导的最佳时期为胚囊形成阶段。国内随后也对黄瓜基因型、取样时期、激素及处理温度对胚状体的诱导进行了探讨［13〜16］,并获得了纯合的黄瓜材料。Ficcadenti等［17］首次在甜瓜中采用未授粉胚珠离体培养技术，其选择了2个常规材料和1个F1代杂交种进行培养并获得再生胚。随后Lotfi等［18］也对甜瓜进行了未授粉胚珠离体培养。Malik等［19］对不同温度和几种不同激素对甜瓜未授粉子房培养效果进行研究，采用SSR分析证实获得的双单倍体植株为纯合双单倍体，并通过SSR标记证实这些获得的双单倍体为纯

6、合的雌配子的再生胚。以上这些研究结果表明，未授粉子房培养技术在葫芦科植物育种及科学研究中的重要地位受到越来越多研究者的重视。而其复杂的影响因素对建立高效稳定的技术体系有着严重阻碍，因此探讨其最佳的培养条件对该项技术的应用有着重要意义。以下对其影响因素相关研究进展进行概述。2未授粉葫芦科植物胚胎发生影响因素2.1取材状况许多研究结果表明，试验材料的播种时期、雌花的发育时期及雌花的部位等对胚胎离体培养中的胚诱导频率都有着重要的影响。陈学军等［6］通过对西葫芦开花前3d,当日和开花后2d未授粉子房分别进行培养，结果显示诱导率分别为10.5%,14.

7、2%和4.4%,表明开花当日子房离体培养效率最高。谢冰等［7］通过西葫芦不同开花时期取材试验证实开花前1d和开花当日胚珠诱导频率最高，秋播材料诱导频率较夏播和春播的高。ShalabyElO］对2个南瓜Giad和Raad的F1代的第一节雌花、第二节雌花和第三节雌花分别进行未授粉胚珠离体培养研究后发现，第二节雌花胚诱导和成苗效果最佳。刘栓桃等［8］对9种基因型西葫芦材料进行不同开花时期取材试验，结果显示，除1个材料没能得到再生植株外，其他均表现为开花当天的胚珠最适合诱导培养，再生植株产率表现最高。2.2基因型Ficcadenti等［17］对2个甜

8、瓜品种(reticulatus,inodorus)及其杂交种进行了未授粉雌花子房培养，结果显示，reticulatus出胚率最高。Shalaby［10］对12种不同