浅析水稻花药培养效率的影响因素

2020-12-13黄少锋张丽萍宋冬明

北方水稻 2020年5期

贺梅，黄少锋，张丽萍，宋冬明*

（黑龙江省农垦科学院水稻研究所，黑龙江佳木斯 154007）

水稻花药培养是育种学的发展，它继承和发展了杂交育种和系统选择，以常规杂交育种技术为基础，结合花药离体培养技术成为多学科协同作战的综合育种的新技术体系。与常规育种方法相比有可以缩短育种年限，遗传类型多，选择效率高的特点。虽然花药培养技术的操作过程并不复杂，但在试验中常常会遇到一些问题影响到花粉植株的获得，花粉植株群体小，选择的效率低，从而使得花药培养育种的效率低。下面就几个主要的因素进行分析，以期在该技术的实际操作使用中提供参考。

1 材料的选择

花药培养力即愈伤组织诱导率和绿苗分化率受供试材料基因型作用最强，因此选配亲本时尽量选用花药培养力高的材料。沈锦骅等[1]研究得出，培养力的高低排序，糯稻>粳稻>籼稻>籼型杂交稻。因此，要根据育种目标，在了解品种资源材料的基础上正确选配亲本。在供试材料选择中，可以选择高配合力的优良杂交组合，也可以选择各类理化处理的后代变异体。杂交后代可以用F1也可以选用F2。大量的试验研究证明，当花粉细胞处于单核靠边期时是花药培养的最佳时期。这一时期可以用1%碘化钾染色镜检鉴别确定。材料选择的准确与否直接影响着花药培养的成败，根据实践积累经验，应该选择生长健壮的、花粉细胞发育时期适当的、有丰富的遗传类型的材料。

2 取样后的处理

渠荣达等[2]在1983 年就提出了在水稻花药培养中，低温预处理可以显著提高花粉愈伤组织的诱导频率。在低温预处理期间，花粉可以完成其转向孢子体发育的诱导过程并且很少退化；未处理的花粉需要培养5～6 d 才能完成此过程，此时大部分花粉已经退化。经过低温预处理的花药，在培养最初4 d，其花粉退化也较少。低温预处理的上述效应可能是提高水稻花粉愈伤组织诱导频率的主要原因。将取样放置于6～10 ℃低温下2～7 d，可使愈伤组织的诱导率提高40%～80%，因此低温预处理是必需的步骤。

3 培养基的选择与激素搭配

培养基和激素配比是影响花培效果的另一重要因素。应用于水稻花培的基本培养基种类较多。同一材料用不同的培养基培养，表现出不同的花培效果。在具体的操作中，最好配备常用的N6、M8和MS 培养基，其中N6培养基作为粳稻或籼粳交后代的诱导培养基，M8培养基作为籼稻或籼粳交的诱导培养基，分化培养基用MS 或M8培养基，交叉使用以适应基因型对培养基的选择作用。对培养基的激素配比改良研究中，姜成模等[3]认为，N6基本培养基附加NAA 的N6-1 诱导培养基和附加NAA、2,4-D 的N6-2 诱导培养基，愈伤组织诱导率分别为30.3%和25.3%，比附加2,4-D 的常用的N6诱导培养基（愈伤组织诱导率为20.5%）高出47.8%和23.4%。 NAA 和2,4-D 混用的N6-2 去分化培养基所诱导出的愈伤组织的器官分化率为最高，其绿苗分化率为57.4%；器官分化率最低的是单用NAA 的N6-1 培养基，其绿苗分化率为36.4%，比N6培养基低18.7%。附加NAA 的N6-1 和N6-2 培养基的出愈速度和器官分化速度明显快于附加2,4-D 的N6培养基。在培养基的激素搭配上，选择添加NAA 和2,4-D。

4 培养条件

在培养条件方面，主要指温度和光照。温度对愈伤组织诱导率的影响不大，对绿化苗和白化苗的分化率影响比较大。因此，诱导培养时采用偏低温度（一般以25 ℃为宜），低温虽然延长培养时间，但能增加绿苗分化率，减少白化苗的出现。待愈伤组织转移到分化培养基上培养时，温度也不宜太高，适宜的温度在24～26 ℃。温度高，愈伤组织生长快，容易老化，增加白化苗；温度低，愈伤生长分化慢，培养基中养料消耗快，愈伤不易分化。花药接种到培养基后在黑暗的条件下培养，大概4 周左右分化出愈伤组织。愈伤组织转移到分化培养基后要采取先暗后光的培养方法，即一般在暗处培养3 d，待愈伤组织有增大迹象后放在有光照的环境中继续培养。

5 壮苗和移栽成活率问题

壮苗是水稻花药培养中相当重要的一个环节，壮苗效果的好坏直接影响到获得花粉植株的多少。待幼苗长至3 cm 左右高时转移到壮苗培养基，当长至15 cm 左右、3 片叶、根系发达后进行炼苗3～5 d，然后洗净根部培养基在清水中养根，待有新根新叶长出可移栽至土壤中。要注意环境的温度和湿度，温度控制在25 ℃左右，湿度85%左右。温度高、湿度低，植株会脱水干枯致死。