二倍体马铃薯富利亚和窄刀薯杂种花药培养

摘要

普通马铃薯栽培种（Solanum tuberosum L.）遗传基础狭窄和四体遗传特点这些事实限制了马铃薯新品种的选育。现有品种间杂交常导致新产生的品种间有一定的亲缘关系。四体遗传的特点使得杂种后代遗传分离非常复杂，阻碍了对有重要经济价值性状的遗传分析，使得许多常规育种项目对性状的选择基于经验，而不是科学之上。马铃薯一倍单倍体是进行遗传学研究和育种实践的一个重要工具。然而，其通过二倍体马铃薯花药培养产生的一倍单倍体的频率并不高，限制它在遗传育种中的应用。本研究通过对60份适应长日照的Solanum phureja-S. Stenotomum（PHU-STN）杂种无性系的筛选，获得有花药培养能力的无性系13份，从中选择4份（BD10-7，BD29-1，BD40-2以及BD46-7）用于研究预处理、激素、碳源及培养基添加物对二倍体马铃薯花药培养的影响。主要研究结果如下：
　　 （1）马铃薯花药的颜色和大小可作为判断小孢子发育时期的一个简便而可靠的指标。尽管基因型之间存在差异，但大多数小孢子处于单核靠边期附近的花药颜色以黄绿色为主，花蕾平均长度在7 mm左右、花药长度平均为3 mm。
　　 （2）不同基因型材料花药培养有明显的差异。在接种的60份二倍体无性系中，13个有花药培养能力。而在这13个无性系中愈伤组织诱导率最高的为BD46-1、BD60-3和BD72-9，达到3.33％，其次为BD40-2和BD12-7，分别达到2.22％和1.67％。
　　 （3）在基因型（BD29-1）相同的情况下，比较四种预处理（低温、高温、甘露醇、离心）对诱导愈伤、降低褐化率的效果。其中甘露醇处理48 h或离心处理6000 r/min 30 min 对提高花药愈伤诱导率、降低花药褐化率有较好的效果。
　　 （4）在2,4-D的梯度试验中，在愈伤诱导培养基MS+0.5 mg/L NAA+0.5 mg/L KT添加浓度为0.1 mg/L的2,4-D愈伤诱导率最高。对培养基中八种激素不同配比处理中，筛选出培养基MS+1.0 mg/L2,4-D+0.1 mg/L 6-BA+60 g/L蔗糖+7 g/L琼脂的配比最适合愈伤组织的形成和胚状体的发生。
　　 （5）在培养基中添加麦芽糖30 g/L或80 g/L代替60 g/L的蔗糖的处理愈伤诱导率较高。
　　 （6）诱导培养基中添加5％马铃薯提取液、AgNO3 ( 50 mg/L )、STS (1m mol/L )愈伤诱导率高于对照，其中STS (1m mol/L )的添加效果最好，明显降低了褐化率且提高了愈伤诱导率。
　　 （7）在对愈伤组织诱导再生植株试验中，13个二倍体马铃薯无性系中有4个诱导出再生植株，另外2个无性系产生了变态植株。经叶片保卫细胞叶绿体数鉴定，在12株再生植株中有2株为一倍单倍体。
　　 本研究首次获得了二倍体马铃薯杂种（PHU-STN）的一倍单倍体。对影响二倍体马铃薯花药培养因素的了解可为今后设计出适合的培养基和设定最佳培养环境奠定坚实的基础，更易获得马铃薯一倍单倍体，充分发挥其在遗传研究和育种实践中的作用。