胚败育型无核葡萄高效育种技术

胚败育型无核葡萄高效育种技术
作者：唐欣
来源：《乡村科技》2019年第24期
[摘要] 如今，葡萄已成为我国的大宗水果之一，其种植面积在苹果、柑橘、梨之后。

随着葡萄产业的迅速发展，由于无核葡萄具有易于食用、适合制干等特性，我国对其的关注度日益提高。

但是，目前无核葡萄多为欧亚种，丰产优质但不抗病、果小，其胚败育的特点是杂交育种改良不良性状面临的一个重要障碍。

因此，本文从探究无核葡萄的形成机制和发育特点出发，根据我国无核葡萄的育种目标，探讨胚败育型无核葡萄高效优质育种技术，以克服胚败育这一障碍。

[关键词] 无核葡萄;胚败育;胚挽救技术
[中图分类号] S663.1 [文献标识码] B [文章编号] 1674-7909（2019）24-97-2
葡萄是世界上最古老的果树树种之一，葡萄无核育种是世界上葡萄育种研究的重要方向。

在我国，无核葡萄越来越受消费者的青睐，无核葡萄的优质育种变得十分重要。

但目前栽培的无核葡萄品种多属欧洲葡萄，虽然其品质较为优良，但不抗病如白粉病、褐斑病。

因此，选育优质、大粒、抗逆、性状稳定的无核品种是葡萄育种的重要方向。

然而，目前主栽无核葡萄虽然具有较好的经济性状，但胚败育的特点却使其通过杂交育种获得抗性强、成熟期早的个体变得極为困难。

因此，为了培育优质无核葡萄种质，提高子代无核率，缩短育种周期，了解无核葡萄的形成机制和发育特点，并利用无核葡萄高效育种技术繁育胚败育型品种显得至关重要。

1 无核葡萄的形成机制
无核葡萄一般没有种子或者瘪子。

根据无核葡萄来源，即是否需要授粉受精进而发育成果实，将其分为单性结实型和假单性结实型[1，2]，而目前栽培的无核葡萄中超过85%为假单性结实型[3]。

虽然胚败育型无核葡萄胚发育和败育的现象比较复杂，但是只要了解其形成机制，便可找到适合胚败育型无核葡萄的高效育种技术，提高无核品种的比例。

单性结实型无核葡萄，由未经受精的子房发育成无核果实，这是无核果实形成的常见原因。

假单性结实型又称为种子败育结实型，该类型无核葡萄能正常授粉受精，但在果实发育过程中幼胚中途停止发育并在果肉中留下种痕，实际上就是受精的胚发生了败育[4]。

一般假单性结实型果实较单性结实的无核果实大[5]。

虽然无核葡萄胚发育和败育的现象比较复杂，但研究表明，无核葡萄与有核葡萄胚的早期发育过程一致，随后无核葡萄胚珠质量和纵横径增加到一定阶段时停止，而其果仍继续发育，其合子胚败育，解体消失[6]。

2 鲜食用无核葡萄的育种目标
无核葡萄新品种选育，主要分为鲜食用无核葡萄和制干用无核葡萄2个方向，总的趋势是抗性、早熟、大粒和有香味。

历代葡萄育种者为了实现这些目标，做了大量工作，培育的很多优良品系在我国葡萄生产中发挥了阶段性的作用。

鲜食用无核葡萄育种目标大体分为以下几个方面。

2.1 产量性状
葡萄产量构成的因素包括结果枝平均果穗数、平均单穗质量等，这些性状也都是重要的农艺性状。

2.2 品质性状
鲜食用葡萄的果实质量包括感官品质、营养品质、加工品质和贮运品质，其中红色和蓝黑色的有色无核、耐贮、具有香味的品种更是世界无核葡萄育种的重要方向之一。

不仅如此，就营养品质来看，无核葡萄品种果实内可溶性糖、钾、镁含量低于有核品种，可以进一步加强培育。

2.3 适应性（抗病性状、抗逆性状）
我国不是葡萄的最适宜栽植区，由于存在冬季过冷和夏季病虫害严重的发展制约，抗寒、抗病是我国无核葡萄育种的重要目标性状。

2.4 成熟期
无核葡萄果实不耐贮运、裂果严重，生产上需要早、中、熟品种配套，实现均衡供应，优质的早熟和晚熟鲜食无核葡萄品种也是重要的育种目标之一。

3 无核葡萄胚挽救技术
无核葡萄具有良好的经济性状和食用性状，了解无核葡萄的形成机制和发育特点，按照我国无核葡萄的实际育种目标，采用胚挽救技术能克服无核葡萄胚败育的特性。

3.1 胚挽救技术
对在发育早期就败育或退化的胚，或者由于营养和生理而形成的难以播种成苗的胚，从胚珠中分离的合子胚在培养基中继续发育至成熟，阻止幼胚败育的方法称为胚挽救技术。

其应用最广泛的为胚早期离体培养技术。

将组织培养与胚挽救相结合，对于胚败育型无核果实的优良育种有重要意义[7]。

相较于传统育种方式，胚挽救技术培育的子代无核率高（45%～82%）[8]、育种周期短，该技术是目前无核葡萄育种研究中发展最快的新兴实用技术，推动了无核葡萄的育种进程。

因而其已被广泛应用于无核葡萄种质创制，已在葡萄三倍体育种、种质创新和抗性育种、远缘杂交育种等方面有所应用，目前葡萄胚珠培养、胚的胚珠内培养、胚乳培养等方式都能获得无核单株。

此外，胚拯救技术在樱桃、柑橘（克服多胚性）等果树上的应用均获得了成功。

以上研究充分说明利用胚挽救技术获得无核葡萄新优品种是完全可行的，并具有重要意义。

然而，目前胚挽救技术的应用面临胚发育率、成苗率还不够高等问题。

研究表明，无核葡萄胚挽救效率受到如父母本基因型、胚珠的接种时期、珠被处理方式等因素的影响。

3.2 分子标记辅助胚挽救育种
分子标记技术作为一种新型的遗传标记在生物的遗传育种和遗传研究等方面发挥了越来越重要的作用，其中随机扩增多态性DNA标记技术（RAPD）以其快速、准确、灵敏的特点，一经产生即在生物学研究领域得到重视和广泛应用。

获得胚挽救杂交子代后，可利用分子标记辅助育种技术对胚挽救杂交子代进行遗传研究和早期选择、预测，加快育种进程，提高个体纯合程度、育种效率。

4 展望
由于主栽无核葡萄胚败育的特点，很难通过杂交育种获得抗性强、成熟期早的个体，借助胚拯救培育技术能克服胚败育而培育完整植株。

现在胚挽救技术在果树育种上的应用越来越广泛，极大地推动了胚败育型无核果树的育种进程。

但是，我国的这些育成品种在商品性上缺乏突破，且多数品种都是由2个外来或古老种质的简单杂交获得的，缺少多亲多代综合杂交育成的品种。

因此，今后关于胚败育型无核葡萄的研究应在更深一步探索其机理的同时，加大胚败育的调控研究，在分子生物学水平上研究胚胎败育相关基因和激素调控等。

而且随着对与胚败育相关基因的深入研究，更为准确全面的胚败育相关的无核分子标记应不断被研发出来辅助胚挽救育种技术，从而为无核葡萄新品种的高效育种奠定更坚实的基础。

参考文献
[1]Pearson H M. Parthenocarpy and Seedlessness in Vitis vinifera L.[J].Science，1932（1982）：594.
[2]刘家驹，卢春生.无核葡萄（文献综述）[J].果树科学，1985（4）：15-20.
[3]Wang J W，Horiuchi S. A histological study on the seedlessness in 'Himrod Seedless' grape[J].Engei Gakkai Zasshi，1990（3）：455-462.
[4]Ledbetter C A，Ramming D W. Seedlessness in Grapes[M].Wiley：Horticultural Reviews，2011.
[5]李桂荣.无核葡萄胚胎发育的生理特性和胚挽救育种技术的研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2013.
[6]王飞，王跃进，周会玲，等.无核葡萄与中国野生葡萄杂种胚发育和败育的细胞学研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2005（3）：61-65.
[7]张文颖，王晨，汤崴，等.果树果实胚败育研究进展[J].分子植物育种，2018（12）：4043-4054.
[8]梁树乐，李林，刘少杰，等.有性杂交结合胚挽救在无核葡萄育种上的应用[J].中国果菜，2018（12）：27-29.。