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        淺析水稻花藥培養(yǎng)效率的影響因素

        2020-12-13 02:35:07黃少鋒張麗萍宋冬明
        北方水稻 2020年5期
        關(guān)鍵詞:花藥培養(yǎng)花粉預(yù)處理

        賀 梅,黃少鋒,張麗萍,宋冬明*

        (黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院 水稻研究所,黑龍江 佳木斯 154007)

        水稻花藥培養(yǎng)是育種學(xué)的發(fā)展, 它繼承和發(fā)展了雜交育種和系統(tǒng)選擇, 以常規(guī)雜交育種技術(shù)為基礎(chǔ), 結(jié)合花藥離體培養(yǎng)技術(shù)成為多學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)的綜合育種的新技術(shù)體系。 與常規(guī)育種方法相比有可以縮短育種年限,遺傳類型多,選擇效率高的特點(diǎn)。 雖然花藥培養(yǎng)技術(shù)的操作過程并不復(fù)雜, 但在試驗(yàn)中常常會(huì)遇到一些問題影響到花粉植株的獲得,花粉植株群體小,選擇的效率低,從而使得花藥培養(yǎng)育種的效率低。 下面就幾個(gè)主要的因素進(jìn)行分析, 以期在該技術(shù)的實(shí)際操作使用中提供參考。

        1 材料的選擇

        花藥培養(yǎng)力即愈傷組織誘導(dǎo)率和綠苗分化率受供試材料基因型作用最強(qiáng), 因此選配親本時(shí)盡量選用花藥培養(yǎng)力高的材料。 沈錦驊等[1]研究得出,培養(yǎng)力的高低排序,糯稻>粳稻>秈稻>秈型雜交稻。 因此,要根據(jù)育種目標(biāo),在了解品種資源材料的基礎(chǔ)上正確選配親本。在供試材料選擇中,可以選擇高配合力的優(yōu)良雜交組合, 也可以選擇各類理化處理的后代變異體。雜交后代可以用F1也可以選用F2。 大量的試驗(yàn)研究證明, 當(dāng)花粉細(xì)胞處于單核靠邊期時(shí)是花藥培養(yǎng)的最佳時(shí)期。 這一時(shí)期可以用1%碘化鉀染色鏡檢鑒別確定。 材料選擇的準(zhǔn)確與否直接影響著花藥培養(yǎng)的成敗,根據(jù)實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn),應(yīng)該選擇生長(zhǎng)健壯的、花粉細(xì)胞發(fā)育時(shí)期適當(dāng)?shù)摹⒂胸S富的遺傳類型的材料。

        2 取樣后的處理

        渠榮達(dá)等[2]在1983 年就提出了在水稻花藥培養(yǎng)中, 低溫預(yù)處理可以顯著提高花粉愈傷組織的誘導(dǎo)頻率。在低溫預(yù)處理期間,花粉可以完成其轉(zhuǎn)向孢子體發(fā)育的誘導(dǎo)過程并且很少退化; 未處理的花粉需要培養(yǎng)5~6 d 才能完成此過程, 此時(shí)大部分花粉已經(jīng)退化。經(jīng)過低溫預(yù)處理的花藥,在培養(yǎng)最初4 d,其花粉退化也較少。 低溫預(yù)處理的上述效應(yīng)可能是提高水稻花粉愈傷組織誘導(dǎo)頻率的主要原因。 將取樣放置于6~10 ℃低溫下2~7 d,可使愈傷組織的誘導(dǎo)率提高40%~80%,因此低溫預(yù)處理是必需的步驟。

        3 培養(yǎng)基的選擇與激素搭配

        培養(yǎng)基和激素配比是影響花培效果的另一重要因素。應(yīng)用于水稻花培的基本培養(yǎng)基種類較多。同一材料用不同的培養(yǎng)基培養(yǎng), 表現(xiàn)出不同的花培效果。 在具體的操作中,最好配備常用的N6、M8和MS 培養(yǎng)基,其中N6培養(yǎng)基作為粳稻或秈粳交后代的誘導(dǎo)培養(yǎng)基,M8培養(yǎng)基作為秈稻或秈粳交的誘導(dǎo)培養(yǎng)基, 分化培養(yǎng)基用MS 或M8培養(yǎng)基,交叉使用以適應(yīng)基因型對(duì)培養(yǎng)基的選擇作用。 對(duì)培養(yǎng)基的激素配比改良研究中,姜成模等[3]認(rèn)為,N6基本培養(yǎng)基附加NAA 的N6-1 誘導(dǎo)培養(yǎng)基和附加NAA、2,4-D 的N6-2 誘導(dǎo)培養(yǎng)基, 愈傷組織誘導(dǎo)率分別為30.3%和25.3%, 比附加2,4-D 的常用的N6誘導(dǎo)培養(yǎng)基 (愈傷組織誘導(dǎo)率為20.5%)高出47.8%和23.4%。 NAA 和2,4-D 混用的N6-2 去分化培養(yǎng)基所誘導(dǎo)出的愈傷組織的器官分化率為最高,其綠苗分化率為57.4%;器官分化率最低的是單用NAA 的N6-1 培養(yǎng)基, 其綠苗分化率為36.4%, 比N6培養(yǎng)基低18.7%。 附加NAA 的N6-1 和N6-2 培養(yǎng)基的出愈速度和器官分化速度明顯快于附加2,4-D 的N6培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基的激素搭配上,選擇添加NAA 和2,4-D。

        4 培養(yǎng)條件

        在培養(yǎng)條件方面,主要指溫度和光照。溫度對(duì)愈傷組織誘導(dǎo)率的影響不大, 對(duì)綠化苗和白化苗的分化率影響比較大。因此,誘導(dǎo)培養(yǎng)時(shí)采用偏低溫度(一般以25 ℃為宜), 低溫雖然延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間,但能增加綠苗分化率,減少白化苗的出現(xiàn)。 待愈傷組織轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí), 溫度也不宜太高,適宜的溫度在24~26 ℃。 溫度高,愈傷組織生長(zhǎng)快,容易老化,增加白化苗;溫度低,愈傷生長(zhǎng)分化慢,培養(yǎng)基中養(yǎng)料消耗快,愈傷不易分化?;ㄋ幗臃N到培養(yǎng)基后在黑暗的條件下培養(yǎng), 大概4 周左右分化出愈傷組織。 愈傷組織轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基后要采取先暗后光的培養(yǎng)方法, 即一般在暗處培養(yǎng)3 d, 待愈傷組織有增大跡象后放在有光照的環(huán)境中繼續(xù)培養(yǎng)。

        5 壯苗和移栽成活率問題

        壯苗是水稻花藥培養(yǎng)中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié), 壯苗效果的好壞直接影響到獲得花粉植株的多少。待幼苗長(zhǎng)至3 cm 左右高時(shí)轉(zhuǎn)移到壯苗培養(yǎng)基,當(dāng)長(zhǎng)至15 cm 左右、3 片葉、根系發(fā)達(dá)后進(jìn)行煉苗3~5 d,然后洗凈根部培養(yǎng)基在清水中養(yǎng)根,待有新根新葉長(zhǎng)出可移栽至土壤中。 要注意環(huán)境的溫度和濕度,溫度控制在25 ℃左右,濕度85%左右。 溫度高、濕度低,植株會(huì)脫水干枯致死。

        6 污染問題

        花藥培養(yǎng)自始至終都有污染問題的發(fā)生。 在田間取回材料就要消毒殺菌后低溫保存。 在花藥接種時(shí),接種環(huán)境、接種工具、接種人員都要進(jìn)行滅菌消毒處理。后期在轉(zhuǎn)移愈傷組織、轉(zhuǎn)移分化苗時(shí)也不能忽略滅菌消毒問題。

        7 結(jié)語(yǔ)

        總的來說, 水稻花藥培養(yǎng)是一個(gè)綜合的連續(xù)過程,經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng),環(huán)節(jié)較多,每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)花藥培養(yǎng)效率造成影響。因此,綜合利用已有的基礎(chǔ),總結(jié)規(guī)律,形成理論,從整體上提高水稻花培效率, 才能從根本上拓展花藥培養(yǎng)技術(shù)在水稻育種領(lǐng)域中的應(yīng)用。

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