摘要 為探究不同芥菜基因型和培養(yǎng)條件對小孢子培養(yǎng)效果的影響，建立適合芥菜小孢子培養(yǎng)及染色體加倍的最佳方案，對芥菜8 個不同變種的34 份自交系進行小孢子培養(yǎng)，比較不同熱激時間、活性炭濃度、小孢子密度對出胚率的影響。結(jié)果顯示，基因型對芥菜小孢子培養(yǎng)成功與否影響較大，34 份材料中11 份材料成功培養(yǎng)出胚狀體；不同材料間出胚效果差異明顯，其中，大頭菜出胚率最高，可達23.85 胚/蕾；芥菜小孢子出胚最佳條件為32 ℃熱激1～2 d，培養(yǎng)基含活性炭3～5 g/L，小孢子密度為1.5×105～2.0×105 個/mL。染色體加倍試驗結(jié)果顯示，1 g/L 秋水仙素溶液浸泡莖尖1 h 的處理加倍效率高、嵌合體少，可應(yīng)用于芥菜染色體的加倍。

關(guān)鍵詞 芥菜； 小孢子培養(yǎng)； 雙單倍體； 小孢子胚胎發(fā)生； 染色體加倍

中圖分類號 S637 文獻標識碼 A 文章編號 1000-2421（2024）02-0144-10

雙單倍體（double haploid， DH）對于快速獲得純系、提高育種效率具有重要意義［1］，傳統(tǒng)上通過多代自交獲得純系需要5 a 以上的時間，利用單倍體育種獲得DH 系則可在2 a 內(nèi)得到純系。獲得DH 系的常見方法包括：單倍體誘導(dǎo)系法、小孢子培養(yǎng)法、著絲粒組蛋白H3 介導(dǎo)法等。玉米DH 系通常由單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體后再進行染色體加倍獲得［2］，十字花科作物主要通過小孢子培養(yǎng)獲得DH 系。目前，小孢子培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于油菜、白菜等十字花科作物［3-4］，極大地推進了育種進程。

芥菜（Brassica juncea）是全世界廣泛種植的一種十字花科作物，是重要的蔬菜、油料和調(diào)料作物，其遺傳背景復(fù)雜、變種眾多、用途廣泛。芥菜具有明顯的雜種優(yōu)勢，生產(chǎn)上常利用雜種優(yōu)勢進行新品種選育。因此，純合親本的選育對芥菜育種工作至關(guān)重要［5］。目前以寬柄芥為主的葉用芥菜小孢子培養(yǎng)技術(shù)體系已經(jīng)逐步建立［5］，然而芥菜其他變種的小孢子培養(yǎng)尚未見報道，完善芥菜小孢子培養(yǎng)技術(shù)對提高芥菜育種效率意義重大。

小孢子培養(yǎng)受到各種因素的影響，基因型和培養(yǎng)條件都會影響小孢子培養(yǎng)效果［6］；其中，基因型對小孢子的胚胎發(fā)生能力起著至關(guān)重要的作用，芥菜遺傳背景復(fù)雜且變種眾多，研究各變種的小孢子培養(yǎng)效果不僅有利于探究基因型對小孢子培養(yǎng)的影響，還能夠為小孢子培養(yǎng)出胚的遺傳機制提供新線索。前人研究表明，培養(yǎng)條件（如熱激處理、活性炭、小孢子密度等）在小孢子培養(yǎng)過程中發(fā)揮重要作用［7-9］，但這些因素對芥菜各變種小孢子培養(yǎng)的影響尚不清楚。同時，小孢子培養(yǎng)的單倍體植株無法正常產(chǎn)生配子，需對單倍體植株進行染色體加倍［10］。然而，芥菜單倍體的最佳染色體加倍條件仍不清晰。因此，本研究選用8 個變種的芥菜進行小孢子培養(yǎng)，對熱激處理、活性炭、小孢子密度進行梯度處理，尋找適合芥菜的小孢子培養(yǎng)條件，優(yōu)化芥菜小孢子培養(yǎng)技術(shù)；并采用不同秋水仙素處理組合，篩選出適用于芥菜的染色體加倍方案。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

根據(jù)芥菜的性狀特征，芥菜分為16 個變種［11］，選取8 個變種34 份芥菜自交系作為試驗材料（表1），包括分蘗芥（Brassica juncea var. multiceps Tsen etLee）、筍子芥（Brassica juncea var. crassicaulis Chenet Yang）、寬柄芥（Brassica juncea var. latipa Li）、莖瘤芥（Brassica juncea var. tumida Tsen et Lee）、大葉芥（Brassica juncea var. rugosa Bailey）、大頭菜（Bras?sica juncea var. megarrhiza Tsen et Lee）、結(jié)球芥（Brassica juncea var. capitata Hort）、葉瘤芥（Brassicajuncea var. strumata Tsen et Lee），材料定植于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)國家蔬菜改良中心華中分中心，于2021 年秋至2023 年春季進行試驗。