番茄幼胚培养体系优化和比较研究

徐明磊 孙亚楠

番茄营养丰富，栽培面积大，在我国农业生产和作物育种中占有非常重要的地位。而番茄的常规采种操作较为复杂，需要在番茄果实完熟后取出种子并经过充分后熟等程序才能再次播种，致使传统育种技术存在育种周期偏长、增产潜力有限等局限性。因而探索将育种周期短、提高育种效率的技术手段用于番茄等重要作物的遗传上便显得十分必要和迫切。

本研究中对培养体系中的培养基类型、幼胚胚龄等因素进行了优化分析，以期建立良好高效的番茄幼胚培养体系。另外进行了幼胚培养与普通育种相结合提高育种效率效果的研究。研究结论不但利于提高番茄育种的时间效率，而且在番茄的远缘杂交、基因工程等方面也具有很大的参考价值。

1 研究材料和方法

1.1 研究材料和药品 以番茄栽培品种豫艺粉冠为研究对象，在平顶山市农科院组培室和温室进行相关研究。6-BA、GA3和IAA等药品购自生工生物工程(上海)有限公司，其他化学试剂为国产分析纯。

1.2 研究方法和内容 按照研究方案采摘目的番茄幼果，先经自来水充分冲洗，再用10%次氯酸钠表面灭菌15分钟，然后用无菌水冲洗3～5次完成消毒操作。接下来在无菌条件下进行取出幼胚、无菌接种等操作，每种培养基接种25瓶，每瓶接种10个幼胚，随时观察生根生芽情况。最后对结果进行统计和比较。

接种后在培养温度25±1℃，每天光照12小时，光照强度2 500 lx下进行人工培养。番茄幼苗的生长，进行转瓶，使每瓶幼苗数在5株。苗高到5～7 cm时进行移栽。移栽前要打开瓶口，阴处放置1～3天进行炼苗，然后取出移栽到装有营养土的营养钵中，浇足水。5～7天后，再生植株即可正常生长发育。

试验数据用SPSS等软件进行统计分析。

1）培养基比较。培养基是番茄幼胚培养成功与否的重要因素之一。本研究以MS为基本培养基，附加不同浓度的6-BA、GA3和IAA组成的8种培养基 (见表1)，培养基pH值均为5.8。进行成苗数和成苗率的统计比较分析，借此确定番茄幼胚培养成苗率率最佳的培养基组合类型。

表1 番茄幼胚培养的培养基组合 mg/L

2）胚龄比较。为了节约时间提高育种效率，我们要求胚龄越小越好。但是一般来说，胚龄越小，培养难度越大，成苗率低，所形成的幼苗往往畸形、瘦弱，甚至死亡。因而我们需要探寻一个效率和成苗率的黄金结合点。我们对番茄不同胚龄的幼胚培养进行了研究，分别对授粉后15天、20天、25天、30天、35天的番茄幼果进行幼胚培养。并比较他们的成苗率，藉此获得番茄幼胚培养的最佳胚龄。

为了确保胚龄计算的一致性，对研究对象进行人工授粉和套袋隔离，并以授粉日期作为胚龄计算起点。

3）幼胚培养效果比较。为了使研究结果更有说服力，分别用幼胚培养的方法与常规育种方法进行系统的效果比较，完成一个从授粉到下一代花期的番茄生长周期，对二者分别所用的时间进行综合分析比较。对番茄幼胚培养的应用实际效果进行了验证。

2 研究结果

2.1 培养基比较选择

表2 番茄幼胚培养成苗情况 %

据分析结果表2可知，8种类型培养基的培养效果各有不同，且都随着胚龄增大而成苗率也增大，在胚龄为30天和35天时出苗率较为接近和稳定，并且显著高于胚龄为15天、20天和25天的出苗率。分别对胚龄为30天和35天时出苗率数据资料进行统计分析，获得两种胚龄情况下，8种培养基的差异性结果。胚龄为30天时，第4种培养基的出苗率最高，为88%，与其次的第2种培养基的出苗率86%相比没有显著性差异，而与再其次的第1种培养基的出苗率相比，达到极显著差异。对于胚龄为35天的培养基，出苗率最高的为第4种培养基的88%，接下来分别为第2培养基的86%和第1培养基的82%，并且三种培养基的出苗率之间没有显著差异。

2.2 胚龄的比较确定 由表2可以看出：不同幼胚大小对成苗率影响很大。太小的幼胚儿乎不能培养成苗，比如胚龄15天的基本没有成苗数。20天、25天、30天、35天胚龄的成苗数得到很大提高，其中胚龄为30天和35天的出苗率较为接近和稳定。借用R软件，对胚龄为30天的出苗率和胚龄为35天的出苗率进行单因素方差分析，结果P值 0.428＞0.05，因而可以认为胚龄为30天的成苗率和胚龄为35天的成苗率没有显著差异。从较理想的成苗率及较高的时间效率上考虑，把最佳的胚龄确定在30天的胚龄。

2.3 幼胚培养效果比较 为了更加明晰番茄幼胚培养在育种中的提升作用，将番茄的幼胚培养与常规育种方法进行一个世代的分析比较。番茄幼胚培养方式，整个生长周期共计62天。田间传统方法以人工授粉的花序作为研究对象，整个生长周期共计114天。

以上的数据分析结果说明，通过幼胚培养和一般育种相结合的方法，在进行番茄育种工作时一个世代生育过程所需的时间是传统方式的一半，即幼胚培养可以提高一倍的育种效率。

3 结论

通过以上对研究数据的分析结果可知，番茄幼胚培养的出苗率受多种因素的影响。通过对8种培养基效果的比较得出，以MS为基本培养基附加 1.0 mg/L 6-BA、1.0 mg/L GA3、0.2 mg/L IAA的培养基组合和以MS为基本培养基附加 1.0 mg/L 6-BA、2.0 mg/L GA3、0.2 mg/L IAA的培养基组合效果最佳。

30天胚龄番茄幼胚培养的出苗率达到88%，与35天胚龄的培养效果无显著差异，明显高于15天、20天和25天胚龄的出苗率。因而在考虑理想培养效果和兼顾时间效率的情况下，分析认为番茄幼胚培养在授粉30天的胚龄效果最佳。

一个番茄世代，利用常规育种方法需要114天，而采用番茄幼胚培养方法仅需62天。本研究的结论表明，通过幼胚培养和传统育种相结合可以大大节约繁育时间，这在提高番茄育种效率方面具有重大的作用和意义。另外番茄幼胚培养体系的优化和创建，对于番茄生物技术相关研究中也有着重要的潜在意义和价值。