[发明专利]高温诱导杨树大孢子染色体加倍选育杨树三倍体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选育植物多倍体的方法，尤其涉及一种通过在大孢子母细胞减数分裂的特定阶段进行高温处理，以相对准确、高效的诱导杨树大孢子染色体加倍进而选育杨树三倍体植株的方法，属于植物遗传育种领域。

背景技术

自然界植物多倍体的发生均来自于细胞核内染色体组的倍数变异，即体细胞分裂过程中偶然发生的染色体加倍以及减数分裂过程中产生未减数配子。人工诱导染色体加倍可采取秋水仙碱溶液等化学诱导方法以及异常温度等物理诱导方法。而人工获得多倍体的途径包括体细胞染色体加倍、不同倍性体间杂交、天然或人工未减数配子杂交、胚乳培养与细胞融合等。

与利用2n花粉相比，由于利用2n雌配子不存在单倍性配子竞争问题，受精后2n雌配子可100％形成三倍体，因此采用2n雌配子选育三倍体更具诱惑力。其中2n雌配子诱导包括大孢子染色体加倍和胚囊染色体加倍。在诱导胚囊染色体加倍选育三倍体研究方面，康向阳等(2004)(康向阳，张平冬，高鹏，赵芳.秋水仙碱诱导白杨三倍体新途径的发现[J].北京林业大学学报，2004，26(1)：1-4.)对授粉一定时期的毛新杨、银腺杨雌花序进行秋水仙碱溶液处理，获得了一批白杨三倍体植株，三倍体诱导得率最高达57.1％；经过细胞学观察证明，授粉后施加秋水仙碱处理诱导银腺杨等杨树三倍体的细胞学机理是胚囊染色体加倍。王君等(2004)(王君，康向阳，李代丽，杨伟光.授粉后施加秋水仙碱处理诱导青杨派异源三倍体.北京林业大学学报，2007，29(5)：18-21.)通过秋水仙碱处理诱导胚囊染色体加倍，在世界上首次获得来源于雌配子人工染色体加倍的青杨杂种三倍体，三倍体诱导得率最高达66.7％。

就诱导大孢子染色体加倍选育三倍体研究而言，Dwivedi等(1989)(Dwivedi NK，Suryanarayana N，Sikdar AK，Susheelamma BN，Jolly MS.Cytomorphological studies in triploid mulberry evolved bydiploidizaion of female gamete cells[J].Cytologia，1989，54(1)：13-19.)在桑树上曾利用秋水仙碱成功诱导产生2n雌配子，并获得了三倍体。李云等(2000)(李云，朱之悌，田砚亭，张志毅，康向阳.极端温度处理白杨雌花芽培育三倍体植株的研究[J].北京林业大学学报，2000，22(5)：7-12.)利用极端温度诱导2n雌配子在白杨上获得了成功，将水培1-5d雌花枝放于高温(40℃或44℃)或低温(4℃或-2℃)处理一段时间，授粉杂交培育出三倍体。李云(2001)(李云，朱之悌，田砚亭，张志毅，康向阳.秋水仙碱处理白杨雌花芽培育三倍体植株的研究[J].林业科学，2001，37(5)：68-74.)报道采用0.25％-0.5％浓度的秋水仙碱处理水培1-5d的雌花芽，授以正常花粉获得了三倍体植株。但与花粉染色体加倍相比，由于大孢子母细胞减数分裂进程不能即时观察，难以确定影响雌配子染色体加倍的减数分裂有效处理时期，因此，有关雌配子染色体加倍研究主要是通过对大批量材料的处理及筛选，工作量大，而三倍体得率却较低，且可重复性较差，从而限制了2n雌配子诱导及其育种应用。李艳华等(李艳华，马洁，康向阳.白杨大孢子母细胞减数分裂进程及其即时判别[J].北京林业大学学报，2005，27(2)：70-74；李艳华，康向阳.诱导大孢子染色体加倍选育白杨杂种三倍体[J].北京林业大学学报，2007，29(5)：22-25.)利用雌、雄花芽发育进程的时序性、相关性，以雄配子发育进程为参照，相对准确地解决了秋水仙碱化学处理诱导白杨大孢子染色体加倍的有效处理时期即时判别的技术方法问题；并进一步采用雄配子发育进程为参照，在大孢子母细胞减数分裂粗线期适时进行秋水仙碱加倍处理，获得了高达16.7％的三倍体诱导得率。但该方法在加倍杨树缺少对照雄株时难以应用，而雌株与雄株所处环境差异较大时的误差也较大。