生物技术在茄子育种中的应用_闫世江

河北农业科学，2011，15（7）：22－24Journal of Hebei Agricultural Sciences

编辑张蕾

生物技术在茄子育种中的应用

闫世江1，张继宁1

，刘

洁

2

（1．山西省农业科学院蔬菜研究所，山西太原030031；2．山西省农业科学院科技情报研究所，山西太原030031）

摘要：为提高国内茄子遗传研究与育种水平，对生物技术在茄子组织培养、原生质体培养、体细胞杂交及基因转化等方面的应用进行了综述，并对生物技术在茄子育种过程中的应用进行了展望。生物技术为茄子育种提供了新途径，值得农业科研工作者参考。关键词：生物技术；茄子；育种中图分类号：S641.1

文献标识码：A

文章编号：1008-

1631（2011）07-0022-03Application of Biotechnology in Eggplant Breeding YAN Shi-jiang 1，ZHANG Ji-ning 1，LIU Jie 2

（1．Vegetables Institute ，Shanxi Academy of Agricultural Sciences ，Taiyuan 030031，China ；2．Information Institute ，

Shanxi Academy of Agricultural Sciences ，Taiyuan 030031，China ）

Abstract ：In order to improve the eggplant genetic research and breeding level in China ，biotechnologies such as eggplant tissue culture ，protoplast culture ，somatic hybridization and gene transformation were reviewed．The results showed that biotechnology provided a new way for eggplant breeding ，which could be consulted in the future．Key words ：Biotechnology ；Eggplant ；Breeding 收稿日期：2011-06-21基金项目：山西省农业科学院博士基金（ybsjj0909）

作者简介：闫世江（1975－），男，山西太原人，助理研究员，博士，

主要从事蔬菜遗传育种研究。Tel ：0351－7123413；E-mail ：syauyan@163．com 。

茄子（Solanum melongena L．）栽培面积广泛，是1种世界各国人民都喜爱的蔬菜。随着生活水平的提高，人们对茄子的要求也越来越多，传统方法培育的新品种已很难满足人们的需求，在这种状况下，利用生物技术培育茄子新品种成为茄子育种的重要课题。前人的研究多集中在茄子组织培养、原生质体培养、体细胞杂等较为单一的方面，而对于有关茄子生物技术研究的综述则很少。为此，作者从细胞生物学、组织培养、原生质体培养、体细胞杂交、花药培养和基因转化方面，较为系统全面地阐述了生物技术在茄子育种中的应用现状，以期为茄子育种奠定理论基础，并对相关技术在今后的发展做出了展望。

1茄子育种过程中各种生物技术的利用

1.1

细胞生物学

多数学者认为茄子染色体的基本数目n =12，但Kalloo 等［1］报道在细胞减数分裂的双线期和终变期却出现了二阶体，可见其变化多端。人们从细胞学角度对的各种茄子（如二倍体、同源四倍体、同源三倍体、双二倍体、花药培养的单倍体）进行了仔细的研究［2，3］

，再

经DNA 指纹研究，证实早期的细胞学研究结果是正确

的。Sakata 等

［4］

以茄子野生种和栽培种为研究对象，通

过观察同工酶及叶绿体DNA 谱带，对茄子发育进行了较为系统的研究，研究结果表明，腥红色的茄子是由野生种演化而来的。1.2

组织培养

经过众多科学家的努力，茄子的叶、茎、叶柄、子叶、根、下胚轴、花药等器官的组织培养及植株再生均获得了成功，但不同器官、不同材料的愈伤组织的再生频率和再生途径却不相同。Matsuoka 和Hinata

［5］

以14个

茄子品种的下胚轴外植体为对象进行了研究，发现细胞胚发生和器官发生均与所选用的材料有密切关系。Gleddie 等［6］成功诱导出体细胞胚的频率很低，仅为5.6% 26.2%。Sharma 等［7］以4个茄子品种为研究对象，在诱导过程中发现2个最容易获得再生的品种，进一步的研究发现，下胚轴较子叶和真叶更容易形成不定芽，而子叶和真叶较下胚轴更容易形成体细胞胚。如对影响不定芽形成的因素进行排序，由高到低顺序依次为基因型、外植体、基因型与外植体相互作用、其他因素；对影响体细胞胚发生的因素进行排序，由高到低顺序依次为基因型、基因型与外植体相互作用、外植体、其他因素。可见，基因型、外植体及二者的相互作用较为重要。

在已有培养基的基础上添加外源激素是提高诱导频率的有效途径。有学者发现，NAA 提高体细胞胚发生频率，细胞分裂素对其产生抑制，而后者又在器官发生阶段提高诱导频率

［5，6］

。Sharma 等［7］发现，NAA 诱导不

同类型外植体的最适浓度大不相同，诱导下胚轴的最适浓度为32.2μmol /L ，而诱导子叶和真叶的最适浓度为

第7期闫世江等：生物技术在茄子育种中的应用

10.7μmol/L。此外，其他条件（如温度、光照等）也对诱导有很大影响。因此，最适的培养条件也是今后的研究重点。

花粉培养诱导形成单倍体植株能缩短选育品种的时间。Kazumitsu［8］在小孢子培养过程中发现，后代中除了有二倍体外还有其他多倍体。因此，要重视对后代再进行选择。

1.3原生质体培养

原生质体培养在茄子上已有一些报道，科学家以茄子的叶片、叶柄、子叶、下胚轴、悬浮培养细胞为材料，通过酶解技术，分离产生原生质体并培养出再生植株。研究发现，试验选用的材料及培养条件对原生质体的获得有重要影响。芽梢培养材料的原生质体获得率是最高的。Saxena等［9］报道，同样条件下，光照充足较光照弱时的原生质体培养更容易成功。

1.4体细胞杂交

通过体细胞杂交可以获得许多新的宝贵的抗逆性状，1985年Gleddie等［10，11］开始进行有关茄子体细胞杂交的研究，获得了抗线虫和螨虫的性状。随后科学家又通过体细胞杂交得到抗黄萎病性状［12］、抗除草剂性状［13］和抗青枯病性状［11 15］，但其后代是不育的。Dau-nay等［16］认为这是由于用野生种作为亲本的缘故。进一步的研究表明，这些野生种和驯化种的亲缘关系较远。1993年Daunay等［16］将茄子原生质体与亲缘关系较近的种S．aethiopicum原生质体融合，获得可育细胞杂种。1996年Samoylov等［17］用带卡那抗性的番茄与L．pennclii 的杂种叶肉原生质体和茄子叶肉原生质体在PEG/DMSO 介导下获得了高度不对称的体细胞杂种。

1.5花药培养

茄子花药培养的目的就是获得双单倍体，为常规育种提供亲本。该方法已经成功应用于常规育种中，其优点是能较快地获得纯系。Raina等［18］最早获得成功。有学者认为在培养基中加入生长素和细胞分裂素是非常重要的，其过程还受到材料、温度、花药所处时期的影响［19］。花药培养也能改变茄子栽培种与野生种体细胞杂交种后代的染色体倍性［20］，使之成为二倍体状态，恢复其育性。

1.6基因转化

Guir等［21］最早进行基因转化研究。随后，Filipone 等［22］和Rotino等［23］用根癌农杆菌转染，成功地将NPTⅡ基因导入茄子中。1995年Chen等［24］将cry3B基因成功导入茄子，Arpaia等［25］将c ry3B基因修饰基因导入茄子杂种Rimin的母本中。Jelenkovic等［26］将人工合成的cry3A基因导入茄子，获得成功。此外，还有Ku-mar等［27］导入抗虫基因。胡晓琴等［28］也有类似的报道。Rotio等［29］还通过基因转化成功得到了未受精的茄子单性果实。可见，基因转化技术的应用价值极高。2茄子育种过程中利用生物技术的展望

在1992年举行的第8届欧洲植物育种研究协会以后，茄子体细胞杂交和人工合成种子技术已逐渐失去了科学家们的青睐，而用细菌和病毒基因通过基因转化诱导产生抗病或抗虫材料逐渐成为重点［30 32］，如转入具有更强繁殖能力和发育能力以及更高产量的基因。

在今后的工作中，要像其他作物如玉米、水稻、棉花、大豆一样着重从以下几个方面进行探索：深入进行有关分子标记和基因定位的研究，通过分子标记辅助选择和QTL作图构建基因图谱；在收集大量茄子材料的基础上，运用分子标记等技术来鉴定其亲缘关系，以利于今后的开发和利用。

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