利用染色体倍性技术培育长寿沙田柚与红江橙多倍体新种质的研究

柑桔是世界上重要果树之一。我国柑桔资源丰富，柑桔属(Citrus)、枳属(Poncirus)和金柑属(Fortunella)的主要种类都原产我国。 无核对于鲜食和加工都是非常有价值的经济性状。柑桔生产中目前主要利用二倍体品种，但某些品质优异的二倍体品种又存在果实偏小、种子过多的美中不足。于是，无核品种选育成为柑桔育种的一个重要目标，而三倍体由于减数分裂不正常，形成的配子缺乏生活力不易形成种子，三倍体的利用便成为培育无核品种的重要途径之一。因此，利用柑桔品种普遍具有单性结实能力，又可通过无性繁殖的特性使得培育无核、大果、丰产的柑桔三倍体品种成为目前柑桔育种中一个十分活跃的研究领域。 本试验利用染色体倍性技术，结合组织培养，通过实生筛选和2n配子育种两种方式，主要针对品质上等、种子较多的长寿沙田柚(Citrus grandis)和红江橙(Citrus sinensis)进行培育柑桔多倍体的研究，获取大量多倍体试材为三倍体无核品种培育作铺垫。 利用柑桔实生变异中的倍性变异，通过实生筛选选出了长寿沙田柚三倍体5株、四倍体9株和红江橙四倍体20株，其多倍体的发生频率依次为0.08％、0.15％、2.50％，这些品种的多倍体均为首次报道。尽管发生率不高，仍是一条极为有效的柑桔多倍体育种途径。此外，还从中发现了叶片变异明显的二倍体柚杂种8株，发生率达0.13％，可能为长寿沙田柚与其它品种的自然杂种。 以组织培养方式对长寿沙田柚和红江橙的多倍体进行了扩繁，发现20d苗龄实生苗除叶片外都能诱发不定芽。其中以下胚轴、茎段为材料时，出芽快，而以上胚轴、子叶作为外植体时增殖系数高。适宜的激素浓度组合对多倍体的不定芽的分化频率和生长质量有重要影响，诱导不定芽分化与继代培养以培养基MS+BA1.0mg几十NAA0.3-0.5mg/L+3％蔗糖为较佳，生根以MS+IBM1.0mg/L+3％蔗糖为适宜培养基。在短时间内获得了大量可以用于后续研究的柑桔多倍体材料。 对多倍体植株与二倍体进行了植株外部形态、气孔特性的对比观察发现：多倍体植株生长速度均慢于二倍体，四倍体植株高度与干周一般为二倍体的0.8-0.9倍，三倍体生长速度更慢，仅为同期二倍体的0.6-0.7倍。四倍体的刺明显比二倍体粗而长。在叶片形态上，多倍体柑桔充分体现了器官形态的巨大性，叶面积和叶片厚度均大于二倍体，这是由于染色体数目的增加导致了细胞体积的增大。多倍体叶色更加浓绿，叶形指数变小。多倍体内保卫细胞的叶绿体数目多于相应的二倍体，四倍体的气孔增大，而密度下降，约为二倍体的50-60％。三倍体的气孔增大和密度降低不如四倍体明显。分析发现，气孔密度和叶片厚度是鉴别四倍体与二倍体的重要性状。 对不同倍性的长寿沙田柚和红江橙进行了核型分析，其核型公式分别为：长寿沙田柚2X=18=8m+10sm(4SAT)，3X=27=9m+18sm(6SAT)，4X=36=16m+20sm(4SAT)；红江橙2X=18=12m+6sm(2SAT)，4X=36=24m(1SAT)+12sm(1SAT)，4X2=36=24m(2SAT)+12sm(2SAT)。肯定 利用染色体倍性技木培言长寺沙田抽与红江栓多倍体新种质的研究 了沙田抽多倍体来源于有性多倍化。红江橙四倍体有两种核型，也并非珠心细胞简单 加倍而来，由于存在珠心胚干扰，是否为有性多倍化不明。同时，发现前期和前中期 的柑桔染色体由于标本制备时的烤片高温易导致自然显带。 Zn配子育种在果树上起步晚，利用Zn花粉进行育种的研究在柑桔上还无先例。 本试验中初步观察了柑桔属部分品种的Zn花粉自然发生情况，证实了柑桔属内未减数 花粉的存在。但其自然发生比例低，无法有效进行人工收集，并且不同年份间由于气 候与环境差异而导致不稳定。 通过秋水仙碱不同浓度与作用时间处理促进了柑桔Zn花粉的产生，将长寿沙田抽 Zn花粉发生比例由自然发生率2％左右提高到9．2％。以长寿沙田抽二倍体为母本，用 Zn花粉比例较高组合的混合花粉授粉，套袋防止外来花粉的污染。共收获果实30个， 其中有2个果实仅含种子3粒和5粒，染色体计数表明其中有1株为四倍体。共计从 3650粒种子实生苗中仅获得 1株三倍体和 2株四倍体，推测该母本确有 Zn雌配子产 生。初步观察发现Zn花粉离体萌发率与花粉管伸长速度较为正常，但萌发启动比单倍 性花粉慢，利用它进行授粉时竞争力不够导致后代三倍体比率很低。尽管本试验中花粉 诱导率并不算高，但这些探索性试验仍为柑桔人工一步法三倍体育种奠定了初步基础。 本论文采取两种育种方式培育柑桔多倍体，即实生筛选和利用Zn配子育种。其中 以实生筛选最成熟、高效、简便而实用，可克服四倍体作为亲本时不规则减数分裂导 致杂交后代非整倍体的发生，并且容易获得纯合多倍体与易成活；而Zn配子育种为无 核品种选育提供了新的技术和方法，目的性强，具有广阔前景。