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林木育种中植物单倍体育种的应用研究

作者:未知

  摘 要:林业作为当今我国国明经济发展的支柱型产业,同时也关注了自然生态效益。为了能够提高育种工作的整体效益,需要不断加强植物的遗传分析工作,其中,单倍植物就是非常理想的材料。单倍体育种可以控制杂交体后代性状分离、减少培育周期,在实际应用中有很强的适用性。基于此,本文主要对林木育种中植物单倍体育种的应用展开研究。
  关键词:林木育种;单倍体育种;应用;方法
  通常情况下,大部分植物种子、植株细胞当中都含有精、卵两套遗传物质,也就是染色体,该种情况在细胞学方面也称之为二倍体。单倍体是指具有一套染色体的植物,这种植物个体具有配子染色体数,单倍体在遗传学、基因学、生理学方面是一种十分理想的材料,具有非常强的隐性性状。从另一个方面分析,单倍体植物是高度不育的类型,并且植株整体要比其他二倍体植株弱小很多。这就要在单倍体育种当中进行人工诱导,通过对这些单倍体植物染色体进行数量加倍,获取纯合的二倍体。
  一、单倍体植物概述
  在林木育种当中, 通常都是采用人工诱变的方法获取良好的林木种类,但是对于普通植物来说,培育前没有出现的新型植物品种,哪怕只有1个,也需要花费多年的研究时间。想要确保培育出的配种更加稳定、更加可靠,很可能花费十几年。但是现状往往被给有关部门足够的培育时间,这就需要通过单倍体进行人工诱发,产生性状分离的植株,之后再进行选择,从而快速培育优良的配种。现如今,单倍体植物育种主要对雌/雄配子进行诱导,生成纯合二倍体,对二倍体性状进行鉴定、繁殖,从而完成单倍体育种。
  二、林木育种中植物单倍体育种的应用
  现如今,应用人工诱导单倍体的方法主要包括杂交和诱变发方法从而得到单倍体,通过子房和花药离体培养的手段。虽然整个培养过程中存在着一定的偶然性,诱导频率不高。而采用离体培养方法可以获得惊人树木的单倍体,也是当今单倍体培养中最为常见的手段之一。
  1.培育单倍体植株
  诱导单倍体植物可以采用两种方法,即雄配子诱导和雌配子诱导,从当今育种现状来看,雌配子诱导的适用性更强,并且诱导方法更多样,其原理是雌花使用雄配子体受精花粉进行授粉,这样即可让雌配子细胞受到刺激后不断的分裂、生长,从而形成一个完整的胚胎。当然,通过使用化学、物理手段同样可以培育单倍体植株。美国采用了远缘种之间的杂交进行单倍体诱导,如在杨树培育中,选择了灰杨树、银白杨、美洲黑杨树的配子体受精划分作为诱导父本,按照一定比例混合进行授粉,从而获取杨树的单倍体植株。
  2.雄配子体引导,产生单倍体
  该种方法需要将花粉和花药进行离体培养,从而诱导出单倍体植株。在单倍体培养过程中,花粉、花药会不断的分裂、生长,生成愈伤组织,愈伤组织会不断发育,从而形成单倍体植株。在实际试验当中,花粉也可以通过分裂增殖直接生成类胚体,也可以生成单倍体植株。但是花药离体培养则更加复杂一些,需要从以下几点出发:
  (1)制备培养基。选择LB培养基,并在培养基中加入适量的生长素,如2.4-D,再加入一些蔗糖、椰乳、细胞分裂素,主要是用于调节培养基中的酸碱度,通常将酸碱度控制在6.0即可,加入浓度为1%的琼脂,剂量为1kg,在热压环境展开15分钟的灭菌操作。花药在诱导作用下,会生成愈伤组织,再添加适量的生长素、蔗糖、细胞分裂素。在愈伤组织分裂到一定程度之后,这时组织会生根发芽,需要胶乳3ppm的分裂素、0.5ppm的生长素、2%蔗糖。
  (2)接种花药。接种花药可以生成愈伤组织。在花粉在四分孢子期间进行单核过渡时,需要将花芽取下,并让入到饱和漂白溶液当中,也可以放入到浓度为1%氯化汞溶液当中,在溶液中进行10分钟的消毒后,再使用无菌水进行漂洗,漂洗3-4次即可,之后在无菌环境中将芽鳞剥开,把花药直接接种上去,放到指定温度下进行培养,等到花药裂开即可生成愈伤组织。
  (3)愈伤组织引导,促进花芽分化。在愈伤组织成长过程中,其体积大约在黄豆粒大小时即可转到培养基中培养,培养温度为:白天25-30℃、晚上15-20℃;光照时间为:10-14小时。在愈伤组织培养过程中,需要确保培养基中有充足的养分,这样可以促进愈伤组织生根发芽。如果幼苗持续保持着良好的生长状态,即可将幼苗从培养基中转移出来,放入到花盆中培养(土壤需要预先配置)。
  (4)染色体检查。由于愈伤组织的幼苗并非来自同一类树木,杨树、榆树、樟子松等染色体并不相同,�@就需要在培养过程中重点检查幼苗的染色体树木。在实际检查过程中,需要将愈伤组织中生长态势较好将的边缘截取样本,先放入到浓度为1%的醋酸地红中进行热色提处理,之后制作成压片,在显微镜仪器中确定染色体数量。通常情况下,检查幼苗的材料主要是根尖,在检查完毕后即可开展下一项工作。
  3.染色体加倍
  使用浓度为0.3%的秋水仙素溶液浸泡生长点,也可以用0.3%的秋水仙碱的羊毛脂涂抹生长点,这两种措施都可以让单倍体植物加倍染色体,经过试验表明,此方法的成功率在50%以上。单倍体植株通过染色体加倍环节可以生成纯合二倍体,这时结合根据自身需求挑选树木性状,对挑选出的样本进行繁殖、杂交,从而生成优良的树木品种。
  三、结语
  综上所述,将植物单倍体育种技术应用在林木育种当中,可以得到良好的新品种植被,大大提高了生长性、抗病性、韧性,对推动我国林业发展有着重要意义。对于林木育种来说,通过培育单倍体可以在短时间内生成所需要的优良品种,加速了育种速率,有利于推动林木遗产学的发展与研究。总之,植物单倍体育种技术的应用可以推动林产业发展、改善林业结构,对推动人类发展、自然发展有着极大的益处。
  参考文献:
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  [2]宣彩霞, 王巧玲. 植物单倍体育种及其在林木育种中的应用[J]. 农业开发与装备, 2017(9):187-188.
  [3]郑义刚. 植物单倍体育种及其在林木育种中的应用[J]. 农业科技与信息, 2016(24):150-151.


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