草莓生物技术研究进展

植物学通报
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草莓生物技术研究进展 !
程林梅 张一萍 孙 毅 杜建中
（山西省农业生物技术研究中心 太原 !"!!"#）
摘要 关键词
草莓的生物技术研究始于 $! 年代， 但进展缓慢， 进入 %! 世纪 &! 年代， 取得了突破性进展， 草莓的 草莓， 生物技术， 花药培养， 茎尖培养， 叶片和匍匐茎培养， 遗传转化
!5(-3$&- @.AB A-CCA1 ;DE;.F1G H1I1 J;D1 -. C<1 K-=/C1F< I1G1;IF< =L GCI;HM1IIB，H<-F< M16?. -. C<1 G-NC-1G，M?C -C =MC;-.1D 6I1;C D1E1A=OJ1.C D?I-.6 C<1 .-.C-1G P ><1 M-=/C1F< I1G1;IF< =L GCI;HM1IIB H;G L=F?G1D =. ;.C<1I F?AC?I1，GC1J ;O1N F?AC?I1，A1;L ;.D G11DA-.6 F?AC?I1 ;.D 61.1C-F CI;.GL=IJ;/ C-=. P 7’6 4+3"( 7CI;HM1IIB， K-=/C1F<.-Q?1，3.C<1I F?AC?I1，7C1J ;O1N F?AC?I1，,1;L ;.D G11DA-.6 F?A/ >I;.GL=IJ;C-=. C?I1， 由于该技术可 %! 世纪 R! 年代兴起的植物生物技术是现代高科技的重要组成部分， 打破生物之间的界限来实现遗传物质的重新组合， 因而可以按照人类预先的设计来改造 生物， 使之符合人类的需要， 成为解决农业问题的一条重要出路。近年来， 我国的农业生 物技术研究进展迅速， 各种转基因作物相继问世， 已显示出巨大的生产潜力。 草莓是一种蔷薇科草莓属 （ 7.3+3."3 ） 多年生草本植物， 是世界上温带地区的一种重要 水果。近 #! 年来， 我国草莓生产发展迅速， 陆续培养出一批新品种， 栽培面积迅速扩大。 但目前存在的问题是： 优良品种满足不了生产规模的扩大； 严重的病毒病影响草莓的产量 和品质。因此， 利用生物技术尤其是转基因技术对其进行遗传改良意义重大。草莓的生 物技术研究与其它作物相比， 进展较慢， 但随着农业生物技术的发展， 有了长足的进步。 目前， 已建立了草莓茎尖培养繁殖技术； 花药培养无毒苗程序； 不同外植体再生植株实验 体系； 草莓的遗传转化已获得了转基因植株。
! 叶片及匍匐茎的培养
叶片和匍匐茎的培养大多数是以两种方式形成再生芽， 一部分是由愈伤组织形成层 细胞局部快速分裂形成的； 一部分不经过愈伤组织直接经表皮细胞脱分化形成的。鉴于 组培苗叶片和匍匐茎外植体具有取材方便， 便于保存和携带等诸多优点， 范云六和张春义 （!&&&） 认为建立规模化、 成熟、 高效的草莓遗传转化的再生体系， 保证转基因植物大量群 体获得， 从而有利于转基因性状与其它农艺性状的组合筛选。柯善强等 （!&44） 以 ;)0<=>2 幼嫩的叶片为材料离体培养， 发现 ?@ A .; ! + " (# $ % 9 3 + " (# $ % A B;; ’ + ! (# $ % 培养基 上可以直接诱导不定芽， 同样可继代培养丛生芽。 C<D<7> （!&&!） 首先建立了叶片再生植株 的实验体系， 筛选草莓抗真菌 （ EFG>2HF( <I#GJ<2F(K + GJ=2>#>JH>/） 枯萎病抗病突变体的研究， 从 !33" 株再生植株中得到两个抗病体细胞无性系。姜国勇 （!&&*） 以无菌实生苗的芽、 叶 片、 叶柄分别接种在诱导愈伤组织的培养基上， 比较了 6 种培养基所诱导的愈伤组织对不 定芽分化的影响， 结果由 ?@ A *.; !(# $ % A L;; ’ + !(# $ % 所诱导的愈伤组织在分化培养 基上不定芽分化率最高， 达 4! + &- 。, 种外植体由实生芽所形成的愈伤组织不定芽分化 率最高， 叶柄次之， 叶片最低， 分别为 6’ + ’- 、 "" + 6- 和 8& + &- 。再生苗在 ?@ A L.; ! + ’ 生 根培养基上生根率为 48 + &- ， （!&4&） 认为根的形成要在强光和有蔗糖的条件下才能 @>2M>2 完成。 邓馨和胡文玉 （3’’’） 选用栽培草莓长虹、 哈尼、 明磊、 研究了 N* 和 ?!8 等 " 个品种， 不同激素培养基对叶片再生芽的影响， 认为： ?!8 叶片在 ?@ A ." A COP 3 + "(# $ % A L;; 分别为 !’’- 和 !’ + ’ 个， 且十分稳 ’ + ! (# $ % 培养基上再生频率与单叶盘再生芽数最高， 定， 因此认为 ?!8 叶片为外植体进行遗传转化是较理想的系统。程林梅等 （待发表） 以草 莓叶片和匍匐茎为材料诱导愈伤组织再生植株， 选用 ‘星都’ 、 ‘ 静香’ 、 ‘ 马利亚’ 和 ‘宝交’ 早生品种， 结果表明： ‘星都’ 茎段在 ?@ A ." A COP 3 (# $ % A L;; ’ + !(# $ % 可高频率诱导再 生芽， 再生频率达 !’’- ， 每个茎段再生芽 !’ 9 !" 个。叶片再生频率仅 6’- 。 ‘星都’ 品种 匍匐茎再生遗传转化系统已形成， 并可用于转基因研究。
8 花药培养
草莓花药培养是获得无毒苗的途径之一， 利用植物花药或未传粉子房培养单倍体植 株， 再经染色体加倍形成纯合二倍体， 是应用生物技术进行新品种选育的一种方法。草莓 的花药培养通常先诱导出愈伤组织， 再转入分化培养， 形成分化植株。西 ・ 大泽 （#&R%） 由 花药愈伤组织分化出不定芽形成植株， 发现了育成单倍体植株的过程， 但所得到的植株为
!期
程林梅等：草莓生物技术研究进展
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素的培养基， 糖的用量可减低到 !" # $ %， 可用砂糖代替蔗糖， 亦可省去琼脂以液体培养， 均 不影响生长， 可以降低育苗成本。董淑英等 （!&&&） 草莓茎尖培养试验中发现使用 "’’ () 罐头瓶作培养容器， 延长培养时间， 试管苗可以产生匍匐茎。产生的匍匐茎与生产过程匍 匐茎发生相似， 所不同的是生产过程的匍匐茎的发生通常在果实采收结束后， 而离体培养 中发生的匍匐茎未经过生殖生长， 这对生产利用有一定的价值。 草莓通过茎尖培养可以脱去植物病毒， 下村等 （!&*’） 研究指出， 热处理和生长点培养 并用的脱毒效果较好， 如培养 ’ + , (( 生长点， 则可达到 !’’- 的无病毒苗。./)0/1#2/1 等 （!&*3） 用茎尖培养获得草莓脱毒苗。覃兰英等 （!&44） 将草莓在 ," 5 下热处理 6 7 后，逐 渐升温到 ,4 5 ， 在相对湿度为 8’- 9 *4- ， 光照 8’’’ 9 "’’’ %: 条件下热处理 ," 7 后， 将 长出的新茎尖再进行组培， 可获得 !’’- 脱毒苗， 在热处理过程中由于较长时间的高温高 湿， 很容易受红蜘蛛的危害， 且热处理后材料在接种组培时， 表面消毒不易彻底， 应加以注 意。一般认为茎尖脱毒取材可在 ’ + " (( 以下， 茎尖越小， 感染病毒的机会越少。
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山西省财政厅资助项目。 作者简介： 程林梅， 女， 副研究员， 主要从事作物生物技术研究工作， 以第一作者发表学术论文 #$ 篇。 收稿日期： 接受日期： 责任编辑： 姜联合 %!!#/!#/%$ %!!#/!S/%R
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植物学通报
’( 卷
二倍体。!"#$%& 等 （’()*） 得到了由风梨草莓等 + 个品种花药形成的植株， 但染色体仍为 （’()-） 重复西 ・ 大泽的花药培养过程， 所得到的植株仍非单倍体， 直到 ./ 世纪 *,。庄子孝 （’(-’） 以东方草莓 （0 ・ 单核期花药接种 -/ 年代仍未获得突破。薛光荣等 "1&23%$4： # .3 5 .-） 培养， 成功地获得染色体数为 ’+ 的单倍体植株。侯喜林 （’((.） 以草莓女峰、 宝交早生等 栽培品种 （.3 5 -6 5 *,） 的花药培养中获得单倍体植株， 其染色体数为 .-。虽然花药培养 已获得一些品种的单倍体植株， 但仍存在着分化率较低的问题。蒋迪军等 （’((-） 研究了 生长调节物质对诱导花药脱分化和再分化的影响， 筛选出了生长素、 细胞分裂素适宜比值 和最佳培养基配方， 是 78 9 :; ’<= > ? 9 @;; .<= > ?， 筛选出了表面灭菌的最佳方法为 酒精处理 ， 升汞处理 ， 从而提高了分化率。赵秀梅 （’(((） 认为诱导花 )*A + # / B ’A ’/ <&3 药愈伤组织和植株分化的适宜培养基为： 用此 78 9 :; ’<= > ? 9 .， +CD ’<= > ? 9 EF .<= > ?， 培养基不仅出愈率高， 而且分化绿苗多。增殖培养基在 78 9 :; / B * G ’ B / <= > ? 即可获得 理想效果， 在 ’ > . 78 培养基上试管苗的生根率达 ’//A 。 花药培养获得脱毒苗大泽胜次 （’(-.） 是在花药培养单倍体植株时获得的副产品， 在 进行花药培养时未得到单倍体植株， 但发现所得到的再生植株比母株生育更旺盛， 后经鉴 定证明， 花培植株均为脱毒苗植株， 脱毒率达 ’//A 。他认为花药培养无毒苗可以省略病 毒检测手续， 从而建立了花药培养进行草莓无毒苗培育程序。覃兰英等 （’(--） 用花药培 养再生植株成功， 获得 ‘宝交早生’ ‘ 春香’ 、 、 ‘ 达娜’ 等品种的脱毒苗。薛光荣等 （’((/） 以 花药培养诱导愈伤组织直接分化出植株， 共获得 - 个品种的花培植株， 其中 * 个品种经脱 毒鉴定得 ’//A 脱毒苗。草莓脱毒苗培养以花药最好， 脱毒率几乎达 ’//A ， 可免去病毒 调查发现， 脱毒草莓产量比对照提高 .’ B .A 检测，具有很广泛的实用性。薛光荣 （’((/） 并整齐一致， 生长优势明显增强。因此， 利用花药培养， 可实现草莓无病毒栽 G ++ B (A ， 培， 将产生巨大的经济效益。 利用花药培养获得愈伤组织易变异的特性， 可以通过愈伤组织途径筛选再生植株变 异品种。覃兰英等 （’((.） 从草莓花药和叶片愈伤组织分化再生植株中选育出 H 个有希望 的草莓新品种， 即 ‘宝花’ ‘春选’ 、 和 ‘组培 ’ 号’ 。日本茨城县园艺试验场利用草莓愈伤组 织培养， 培育出早熟变异株系。