洋葱生物技术育种
蔬菜育种学各论——洋葱
第四章洋葱育种洋葱又名球葱、圆葱、玉葱、葱头，荷兰葱，属百合科葱属，为2年生草本植物。
有关洋葱的原产地说法很多，但多数认为洋葱产于亚洲西南部中亚西亚、小亚西亚的伊朗、阿富汗的高原地区。
洋葱的起源已有5000多年历史，公元前1000年传到埃及，后传到地中海地区，16世纪传入美国，17世纪传到日本，20世纪初传入我国。
洋葱在我国分布很广，南北各地均有栽培，而且种植面积还在不断扩大，是目前我国主栽蔬菜之一。
我国已成为洋葱生产量较大的4个国家(中国、印度、美国、日本)之一。
我国的种植区域主要是山东、甘肃、内蒙古、新疆等地。
第一节 分类及种质资源概况一、洋葱种质资源阿富汗及其邻国是洋葱的起源中心，全世界葱属植物大约有700种，我国大约有110种(包括变种和引进种)，其中69种在与阿富汗接壤的新疆地区。
按《中国植物志》的分类，我国葱属植物分为9组，孟祥栋等用RAPD技术对10个品种的基因组DNA进行了遗传关系分析，认为洋葱和葱分属不同的组，洋葱和胡葱(A.ascalonicum L.)亲缘关系较近，并推测胡葱可能是大葱和洋葱的杂交后代逐渐进化而来的。
何兴金等用RFLP技术对我国葱属全部9个组的代表种的两个cpDNA片段(rp／16和trnk基因)进行PCR扩增分析，认为现有的9个组物种应分为6个亚属，其中葱组、洋葱组和宽苞韭(A.platyspathum)应归于同一个亚属。
这与前文所述不同，当然仅以两个叶绿体基因尚难确定其系统位置，但从一个侧面反映了葱属的分类学问题一直是一个难题。
洋葱传入我国不是在公认的20世纪初通过海上引入，而应该是早在公元三世纪，西汉开通丝绸之路后逐渐引进的。
最初晋代郭义恭的《广志》提到我国引入“胡葱”的事实，到公元十三世纪初，元代熊梦祥在《析津志》的“物产·菜志”中的“家园种莳之蔬”里列有“回回葱”，经后来考证，“回回葱”实即洋葱。
我国种质资源库收集洋葱种质材料70份。
洋葱种植技术和管理
洋葱种植技术和管理
洋葱是一种经济价值较高的蔬菜作物，在种植和管理过程中需要注意以下几点：
1. 土壤选择：洋葱喜欢松软、富有机质和排水良好的土壤。
选择土壤pH值在6.0-7.0之间，能够提供足够的养分和水分供应。
2. 种子选择与播种：选择健康、无病虫害的洋葱种子。
在适宜的季节进行播种，播种前可以通过温室培育苗期缩短，提高种子的发芽率。
3. 施肥技术：洋葱对养分的需求量较高，通常在种植前进行土壤施肥，以提供充足的养分供应。
可以使用有机肥料或化学肥料，根据土壤的养分状况进行合理施肥。
4. 病虫害防治：洋葱易受到各类病虫害的侵扰，如白菜蚜、洋葱蚜、白首盘菌等。
可以通过旋耕、轮作、合理用药等措施进行防治。
定期巡视田间，发现病害及时处理。
5. 灌溉管理：洋葱生长需要足够的水分，特别是在结球期。
需要根据土壤的湿度和气候条件合理进行灌溉，保持土壤湿润但又不过湿。
6. 种植密度和间距：根据品种的不同和地域条件，选择适当的种植密度和间距。
一般情况下，播种间距为10-15厘米，行距
为25-30厘米。
7. 管护与收获：在洋葱生长期间需要进行常规的除草、松土、中耕等工作，保持洋葱周围的土壤松散和通风良好。
当洋葱叶片开始变黄，并且茎段变软时，表明可以开始收获。
通过以上的种植技术和管理措施，可以提高洋葱的产量和质量，减少病虫害的发生，保证洋葱的可持续种植和经济效益。
洋葱制种技术
北方洋葱的杂交制种洋葱为百合科葱属蔬菜，为异花授粉作物，它的花器较小，在杂交制种时，人工去雄非常费事，授粉率低，种子产量也低。
而利用洋葱的雄性不育系生产杂交一代种，增产效果非常明显，一般可增产20%左右，而且种子纯度高，质量好。
一、雄性不育株的选择洋葱自然群体中，雄性不育株出现的机率比较大，所以选择不育株比较容易，但选择率的保持系和恢复系比较困难。
雄性不育株一般生长势较弱，花瓣、花丝、花药也较小。
其形态性状有的缺雄蕊，有的花丝短，花药不开裂，或花药颜色较浅呈灰褐色，也有的花药呈透明状。
花粉败育，有的完全没有花粉，或粘集不发芽。
二、培育保持系发现雄性不育株之后，利用本品种或者其它品种的花粉给其授粉，连续回交，最后选育出不育性最高和与之相匹配的父本系作为保持系。
保持不育性的另外一个方法是进行营养繁殖，将花苔采取割蕾的方法，使其形成顶生小鳞茎，就能扩大雄性不育株的繁殖，方法是：当花序刚绽开时（牡丹江在6月下旬），把小花的花蕾剪掉，保留部分花梗，而后立即套袋，由于小花生长不齐，过几天还要补剪一次，纸袋在使用前用针扎些小孔，使纸袋在起到保湿的同时还可通气散热，这样到8月中下旬顶生小鳞茎即可成熟，采收后使之阴干，入窑贮藏。
来年4月中下旬定植。
三、培育洋葱恢复系培育洋葱恢复系需要经过多代自交，按株系种植并进行综合性状的严格选择，可获得多个综合性状优良的自交系，然后再雄性不育系杂交，进行配合力测定，以配合力最高的株系作为恢复系。
四、制种技术（一）种球的选择种球质量的优劣直接影响种子的质量，所以在选择种球时应注意下面几个标准：1、球大小以中等偏大为标准，一般选择150-200克左右的种球。
2、选择具有不育系和恢复系特征的种球。
3、定植前要进行一次选择，淘汰腐烂、萌芽过早的种球。
（二）、种球的定植和田间管理最好定植料大棚中，而且周围1000米以上的范围内不能种植其它洋葱的品种和大葱采种田。
1、整地施肥。
4月中下旬整地，亩施入腐熟有机肥3000—3500公斤，硫酸钾30公斤与土壤充分混合。
《洋葱生物技术育种》课件
它涉及到基因工程、细胞工程、 分子生物学等多个领域，通过改 变洋葱的遗传物质，以达到提高 产量、抗病性、耐逆性等目标。
洋葱生物技术育种发展历程
01
02
03
20世纪80年代
随着基因工程的兴起，科 学家开始探索将基因工程 技术应用于洋葱育种。
20世纪90年代
细胞工程和分子生物学技 术的快速发展，为洋葱生 物技术育种提供了更多的 手段和工具。
优化洋葱生长环境
适应性增强
通过基因工程技术，提高洋葱在不同土壤类型、气候条件下的适应性，使其能在更广泛的地区种植。
节水节肥
调节洋葱对水肥的吸收和利用效率，使其在节水节肥的条件下仍能保持良好的生长状态。
04
洋葱生物技术育种的挑战与 前景
技术瓶颈与突破
基因编辑技术
尽管CRISPR-Cas9等基因编辑技 术为洋葱生物技术育种提供了有 力工具，但仍面临精确度、效率
05
结论
对当前研究的总结
研究方法
研究意义
本课件详细介绍了洋葱生物技术育种 的研究方法，包括基因编辑、基因转 化、表型分析等方面的技术手段。
这些研究成果不仅对洋葱育种具有重 要意义，也为其他作物的生物技术育 种提供了有益的参考和借鉴。
研究成果
通过这些方法，我们成功地培育出了 多个具有优良性状的洋葱新品种，这 些品种在产量、抗病性、耐逆性等方 面表现优异。
对未来研究的展望
研究方向
未来我们将继续深入研究洋葱基 因组学、转录组学、蛋白质组学 等领域，以期发掘更多与优良性
状相关的基因和分子机制。
技术手段
随着生物技术的不断发展，我们 将引入更先进的基因编辑和转化 技术，进一步提高洋葱育种的效
率和成功率。
洋葱优质高效种子繁育技术研究
洋葱优质高效种子繁育技术研究洋葱是我国广泛种植的蔬菜之一，也是世界上最普遍的蔬菜之一。
洋葱种植种子繁育技术在农业生产中具有重要的意义。
洋葱作为繁育性状非常复杂的蔬菜，要提高洋葱品质、产量和抗逆性，必须深入研究洋葱种子繁育技术的理论及实践。
洋葱种子繁育技术的研究分为三个阶段：一、选种和杂交。
对于洋葱杂交，需要选择合适的亲本，建立高效的杂交系统。
目前，国内外专家已经研究出多种适用于不同地区和不同类型洋葱的杂交组合。
在杂交过程中，除了选择高质量，抗逆性强的亲本外，合理控制杂交环境和保障杂交方法的精准和稳定也非常关键。
在洋葱杂交研究中，其花序发育的物质基础与时空规律、杂交取粉方法、遗传育种协同等方面都需要得到深入研究。
二、小种畜育。
小种畜育是指通过对杂交后的洋葱花序进行小种收集和加工，得到干净、健康、高质量的小种的过程。
洋葱种子繁育中，由于不同杂交组合对不同生长环境的适应性有所不同，因此还需要通过不同种源的小种畜育，保证应用效果的稳定性。
在小种科技中，需要适应现代农业技术的需求，才能真正地实现洋葱种子的高产、优质和低成本。
三、种子调理。
在种子调理过程中，一方面进行种子表面消毒处理，使小种不受病害侵染影响，提高种子的萌发率和种子质量。
另一方面，在种子贮藏过程中，选用合适的温度和湿度条件，避免种子长期暴露在高温、高湿的环境下而导致发芽率降低和病虫害滋生。
洋葱种子繁育技术的发展，对促进洋葱的技术进步，提高全球洋葱产业的竞争力具有重要经济意义。
在洋葱种子繁育的研究领域，应该继续深入探寻种子产量，不同生长环境产量的影响因素。
同时，还需要利用分子遗传学、基因组学等技术渠道，为杂交组合和基因分析提供更多的理论支持。
此外，还需要建立洋葱种子繁育数据库和种子储备库，规范标准种子生产技术，为洋葱生产提供更多优质高效的种子。
洋葱生物技术育种
48 24 47
82.76% 80.00% 85.45%
B-4
B-5 B-6 B-7 B-8 B-9 B的平均 数
1.0
1.0 1.0 2.0 2.0 2.0
1.0
2.0 4.0 1.0 2.0 4.0
60
41 58 53 38 40 48.11
59
36 49 46 29 35 41.44
98.33%
Chromosome doubling.
2.5mM of colchicines or 50μM of oryzalin （Geoffriau E. et al 1997 ）
二、远缘杂交
大葱(A. f istu losum L. )具有许多洋葱缺乏的 抗性基因,且与洋葱同属,一直是洋葱种间杂交的 首选材料。
洋葱基因工程
洋葱转基因技术的相关报道也较少，大多数单子叶植物在细胞内 缺乏诱导Vir蛋白表达的一些酚类物质，所以不易被根癌农杆菌侵 染，Dommisse等(1990)采用体外添加乙酰丁香酮(AS)的方法使 洋葱也能被农杆菌侵染。 Eady等(2000)以自然授粉的洋葱幼胚为外植体的再生体系，建立 了通过根癌农杆菌介导的遗传转化体系，最高转化频率达2.7％。 徐启江等（2007）以洋葱茎盘胚性愈伤组织为受体，利用基因枪 介导法将水稻锌指蛋白基因OSISP I导入了洋葱，转化率约为 10%。
1966年Guha首次报道授粉洋葱的子房和胚珠在Nitsch培养基上可以成 出植株和种子 Eady等用0.5-1.5 mm大小的洋葱幼胚在含5 mg/L毒莠定的培养基上高 频率诱导出体细胞胚及植株再生。未成热胚培养可以有效地拯救杂种胚 的败育，从而提高远缘杂交的成功率。 成熟的合子胚培养也是胚培养的另一种类型。 Luther和Bohanec用两步法培养获得再生植株。该法先将成熟期花在含 2 mg/L 2，4-D和6BA的培养基上培养6d后，再将花或分离的子房转入 含2 mg/L TDZ( thidiazuron)的分化培养基上直接再生出苗。
洋葱培育生物实验报告
一、实验目的1. 了解洋葱的生长过程，观察其从种子到成苗的全过程。
2. 掌握洋葱播种、移栽、养护等基本技术。
3. 学习植物组织培养的方法，进行洋葱的繁殖。
二、实验材料1. 洋葱种子：选用成熟、饱满、无病虫害的洋葱种子。
2. 实验器材：播种盘、育苗土、喷水壶、移栽盆、园艺工具、塑料薄膜等。
三、实验步骤1. 种子处理（1）将洋葱种子用清水浸泡4-6小时，使种子充分吸水。
（2）将浸泡后的种子捞出，用纱布轻轻搓洗，去除杂质。
2. 播种（1）将育苗土均匀撒在播种盘内，厚度约为2-3厘米。
（2）用喷水壶将育苗土喷湿，使土壤保持湿润。
（3）将处理好的洋葱种子均匀撒在育苗土表面，播种密度适中，不宜过密。
（4）覆盖一层薄薄的育苗土，厚度约为0.5厘米。
3. 盖膜保温（1）用塑料薄膜覆盖播种盘，保持土壤温度和湿度。
（2）每天定时喷水，保持土壤湿润。
4. 出苗管理（1）待洋葱种子发芽后，揭开塑料薄膜，保持通风。
（2）定期喷水，保持土壤湿润。
（3）观察幼苗生长情况，及时去除病弱苗。
5. 移栽（1）待洋葱幼苗长到5-6片叶时，进行移栽。
（2）准备移栽盆，填入适量育苗土。
（3）用园艺工具将幼苗挖起，放入移栽盆中，注意不要损伤根系。
（4）移栽后，喷水保湿。
6. 养护管理（1）移栽后，每天定时喷水，保持土壤湿润。
（2）适时施肥，促进幼苗生长。
（3）观察幼苗生长情况，及时防治病虫害。
7. 植物组织培养（1）选择健康、无病虫害的洋葱幼苗，将其茎尖切成小块。
（2）将茎尖放入培养基中，放入恒温培养箱中培养。
（3）定期观察培养基中的洋葱茎尖生长情况，及时更换培养基。
（4）待洋葱茎尖长成幼苗后，移栽到土壤中培养。
四、实验结果与分析1. 种子发芽率：通过实验，洋葱种子的发芽率为90%。
2. 移栽成活率：洋葱幼苗移栽后，成活率为95%。
3. 植物组织培养：通过植物组织培养，洋葱茎尖的繁殖系数达到1.5。
五、实验结论1. 本实验成功实现了洋葱从种子到成苗的培育过程，掌握了洋葱的播种、移栽、养护等基本技术。
洋葱实验报告实验原理
一、实验背景洋葱是植物学中常用的实验材料，其组织结构简单，易于观察。
洋葱的根、茎、叶、花等器官具有明显的差异，是研究植物生长发育、组织结构、生理功能等的重要材料。
本实验旨在通过观察洋葱的根、茎、叶、花等器官的结构，了解洋葱的生长发育过程，探讨洋葱实验原理。
二、实验目的1. 了解洋葱的生长发育过程；2. 观察洋葱器官的结构特点；3. 掌握洋葱实验原理及其应用。
三、实验原理1. 洋葱的生长发育过程洋葱的生长发育过程可以分为以下几个阶段：（1）种子发芽：洋葱种子在适宜的温度、湿度和光照条件下，经过吸水膨胀、发芽、生长出根、茎、叶等器官。
（2）幼苗期：洋葱幼苗在适宜的条件下生长，逐渐形成地上部分的叶和地下部分的鳞茎。
（3）成熟期：洋葱地上部分停止生长，鳞茎开始膨大，形成成熟的洋葱。
2. 洋葱器官的结构特点（1）根：洋葱的根是植物的吸收器官，负责吸收水分和养分。
洋葱根的结构特点为：- 根尖：洋葱根尖分为根冠、分生区、伸长区和成熟区；- 根毛：洋葱根尖表面有许多根毛，有利于水分和养分的吸收。
（2）茎：洋葱的茎是植物的输导器官，负责将养分和水分从根部输送到地上部分。
洋葱茎的结构特点为：- 茎尖：洋葱茎尖分为生长点、分生组织和成熟组织；- 茎皮：洋葱茎皮由表皮、皮层和韧皮部组成，具有保护作用。
（3）叶：洋葱的叶是植物的光合器官，负责进行光合作用。
洋葱叶的结构特点为：- 叶片：洋葱叶片分为叶尖、叶基和叶身；- 叶脉：洋葱叶片内有叶脉，负责水分和养分的运输。
（4）花：洋葱的花是植物的生殖器官，负责产生种子。
洋葱花的结构特点为：- 花序：洋葱花序呈伞形，由多个小花组成；- 花瓣：洋葱花瓣呈白色或紫色，具有吸引昆虫传粉的作用；- 雄蕊：洋葱雄蕊由花丝和花药组成，花药内含有花粉；- 雌蕊：洋葱雌蕊由柱头、花柱和子房组成，子房内含有胚珠。
3. 洋葱实验原理及其应用洋葱实验原理主要基于以下几个方面：（1）洋葱器官结构简单，易于观察，适合作为实验材料；（2）洋葱生长发育周期短，便于观察其生长发育过程；（3）洋葱器官具有明显的差异，可以研究不同器官的结构和功能；（4）洋葱实验操作简单，成本低，易于推广。
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己获得洋葱“大葱×洋葱，洋葱×大葱， 洋葱×A oschaninii，洋葱x实葶葱，洋 葱×大葱×A roylei种后代。
三、洋葱雄性不育系的研究进展
洋葱雄性不育系的细胞学形态观察
Holford P(1991)研究洋葱S型雄性不育系 1.在小孢子的四分体阶段，绒毡层细胞未成熟就退化 。 2.在小孢子二分体阶段，绒毡层过度生长、肥大，随后自溶。 3.绒毡层形态完全正常，只是存在的时间过长。
Chromosome doubling.
2.5mM of colchicines or 50μM of oryzalin （Geoffriau E. et al 1997 ）
二、远缘杂交
大葱(A. f istu losum L. )具有许多洋葱缺乏的 抗性基因,且与洋葱同属,一直是洋葱种间杂交的 首选材料。
Restriction Fragment Length Ploymorphism (RFLP) marker
The onion genome belongs to the group of large genomes
There are almost no signals observed after the hybridization for RFLP analysis
➢ 1966年Guha首次报道授粉洋葱的子房和胚珠在Nitsch培养基上可以成 出植株和种子
➢ Eady等用0.5-1.5 mm大小的洋葱幼胚在含5 mg/L毒莠定的培养基上 高频率诱导出体细胞胚及植株再生。未成热胚培养可以有效地拯救杂种 胚的败育，从而提高远缘杂交的成功率。
➢ 成熟的合子胚培养也是胚培养的另一种类型。 ➢ Luther和Bohanec用两步法培养获得再生植株。该法先将成熟期花在
2.0
B-9
2.0
4.0
B的平均 数
接种数 No. of explants
58 30 55
60
41 58 53 38 40
48.11
生成愈伤数
No. of callus
48 24 47
59
36 49 46 29 35
41.44
愈伤诱导率 Rate of callus
induction
82.76% 80.00% 85.45%
98.33%
87.80% 84.48% 86.79% 76.32% 87.50%
85.49%
图2-1 洋葱离体再生体系的建立
a. 外植体A的愈伤组织； b. 外植体B在B5 + 1.0 mg•L-1 2,4-D + 1.0 mg•L-1 6-BA上的 愈伤组织； c. 增殖培养4周后的愈伤组织；
3、胚培养和试管受精
5、洋葱单倍体诱导
意义 历史
Muren 1989首次利用未授粉胚珠培 养获得单倍体 培养方式：未授粉的胚珠、子房、花蕾 （开花前3~5天） 研究方向：提高再生频率、染色体加倍、 遗传稳定性
Media composition on haploid induction frequency
Salt：B5或BDS
➢Hansen等将洋葱悬浮细胞系分离的原生质体培养得到再生苗。葱 属植物原生质体再生体系的建立可能应以培养细胞，特别是培养的 胚性细胞来分离原生质体为宜。
➢受原生质体再生体系难以建立的限制，葱属植物原生质体融合和体 细胞杂交成功的报道极为罕见。直到1998年，Buiteveld等报道获 得了韭(A.ampeloprasum)与洋葱体细胞杂种再生植株。这是至今得 到的唯一成功的葱属植物种间体细胞杂种。
Regulators： 2mg/l BA + 2mg/l 2,4-D
Liliana EM(2000) putrescine（腐胺） 预培 养15天，再培养于添加spermidine （亚 精胺）的培养基上提高了再生频率
Genotype on haploid induction
frequency
the effect of donor genotype has the highest influnce on the haploid induction rate.
The sensitivity of the southern hybridization technique would have to be increased.
In contrast to the nuclear genome, the organellar genome can easily be analyzed by means of southern hybridization
洋葱生物技术育种
总苞被未开裂的幼嫩花序(1.5-2.0cm)的愈伤诱导情况
处理B 2,4-D 6-BA
Treatment (mg/L) (mg/L)
B- 1
0.5
1.0
B- 2
0.5
2.0
B-3
0.5
4.0
B - 4 1.0 1.0
B-5
1.0
2.0
B-6
1.0
4.0
B-7
2
含2 mg/L 2，4-D和6BA的培养基上培养6d后，再将花或分离的子房 转入含2 mg/L TDZ( thidiazuron)的分化培养基上直接再生出苗。
4、原生质体培养与体细胞杂交
➢王光远等首次将洋葱叶肉原生质体在附加2,4-D,和6BA的MS培养基 上培养获得愈伤组织，转移到NAA和KT的培养基上后获得了小植株 的分化。
➢ Muren 1989 ，2.5%
➢ 5-7.6% （Bohanec, et al 1995, B.Campion, et al 1992, 1995. M.Jakse, et al, 1996 ）
➢ Bohanec and Jakse(1999) 18.6–22.6% for line and 51.7% for individual plants
洋葱作为母本或父本与大葱杂交获得的F1都具有中间 形态性状，纤细的鳞茎，偏向大葱的叶部形状，花杯状,
花序和开花时间都处于两亲本的中间，F1都高度不育。
A-1:洋葱;A-2:洋葱×大葱; A-3:大葱×洋葱;A-4:大葱。B-1:洋葱;B-2:洋葱×大葱; B3:大葱×洋葱;B-4:大葱。C:洋葱;D-F:杂种F,; G:大葱