一种野外非离体诱导林木四倍体的方法技术

本发明专利技术提供一种野外非离体诱导林木四倍体的方法，包括在非离体条件下对林木授粉后的果序进行热激处理。本发明专利技术方法对处于合适发育状态的果序在非离体条件下，诱导合子染色体加倍获得四倍体植株，本发明专利技术方法染色体加倍，获得四倍体植株的效率高。本发明专利技术提供的四倍体诱导方法适宜野外操作，破除了试验条件的制约，为不可离体培养的长坐果期林木诱导合子染色体加倍产生四倍体开辟了新途径。本发明专利技术方法具有操作简单，成本低，可经一次处理获得多个四倍体新种质，避免嵌合体和混倍体产生等优点，对于推动南方林木种质创新发展具有良好前景和重大意义。和重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种野外非离体诱导林木四倍体的方法


[0001]本专利技术涉及一种林木四倍体的诱导方法，尤其涉及一种诱导合子染色体加倍创制桉树四倍体植株的诱导方法，属于植物遗传育种领域。

技术介绍

[0002]桉树(Eucalyptus spp.)是世界性的重要用材林树种，每年为我国工业生产提供了超过40％的木材和木浆产量。目前全球以杂交育种为主的桉树遗传改良研究陷入瓶颈期，多年未见突破性品种诞生。为创制桉树高产优质新种质，促使生物产量进一步提高，急需创新桉树育种技术体系。近年来，人工诱导四倍体已成功应用于杨树遗传改良，这为桉树种质创新指明了方向。四倍体是指细胞内包含四套染色体的生物体。与普通二倍体相比，四倍体植物通常植株粗壮，花、叶和果实等器官显著增大，对生物和非生物逆境的抗性更强。同时，四倍体种质还可作为亲本，直接与二倍体杂交获得生长优势更明显的三倍体。因此，人工诱导桉树四倍体对选育桉树多倍体优良种质、大幅度提高桉树人工林生产力意义重大。
[0003]人工诱导获得植物四倍体通常有两种途径，其一是在实验室内采用组织培养的方法，使用秋水仙碱等细胞分裂抑制剂处理二倍体植物的分生组织等，诱发植物体细胞染色体加倍获得四倍性体细胞组织，从而获得四倍体再生植株。这种方法在桉树上已有报道(韩超等.秋水仙素诱导巨桉无性系Eg5多倍体的研究.中国农学通报，2010，26(24)：128
‑
132；韩超等.秋水仙素诱导尾巨桉多倍体的研究.中国农学通报，2010，26(15)：149
‑
153；韩超.秋水仙素诱导桉树染色体加倍技术体系的研究.中国林业科学研究院，2010；谭德冠等.刚果12号桉离体组织的多倍体诱导.热带作物学报，2005(02)：50
‑
54；胡洲鹤等.秋水仙素诱导桉树多倍体的初步研究.广西林业科学，2004(04)：195
‑
196+203：谭德冠.刚果12号桉(Eucalyptus 12ABL)组织培养及多倍体诱导的研究.华南热带农业大学，2004；KAPOOI等.试验合成了桉树异源四倍体.湖南林业科技，1986(04)：46
‑
48)，但也存在一些问题。比如针对分生组织多细胞施加诱变处理常会得到大量混倍体，再生植株倍性复杂且难以分离；依托组培再生体系的诱变处理方法往往仅针对个别基因型有效，一次有效的诱变处理仅能获得一份多倍体种质，诱导效率不高等。
[0004]人工诱导获得植物四倍体的另一途径是直接诱导植物合子染色体加倍，即采用一定的技术方法，在受精后合子细胞发育的特定时机施加诱变处理，诱发合子细胞染色体加倍获得四倍体植株。相较于已有报道的体细胞染色体加倍，诱导合子染色体加倍具有以下三个优势：一是诱导获得的四倍体是由单个合子细胞直接发育而来的整倍性的四倍体植株，不会产生混倍体；二是诱变过程不依赖特定实验室环境，可在野外非离体树上直接实施，适用范围广；三是一次诱变处理可作用于多个果序及子房内的多个受精合子，同时获得多个四倍体新种质，诱导效率较高。
[0005]目前，人工诱导植物合子染色体加倍主要采用秋水仙碱溶液、N2O气体等化学药剂，或极端温度处理等物理手段阻断合子细胞正常分裂过程，促使合子细胞染色体加倍获
得四倍体。其中又以高温处理诱导杨树合子染色体加倍效果最佳(王君等.理化处理诱导合子染色体加倍选育青杨派杂种四倍体.北京林业大学学报，2010，32(05)：63
‑
66；石乐等.高温处理诱导染色体加倍获得白杨杂种多倍体.核农学报，2012，26(08)：1118
‑
1123；鲁敏.响叶杨三倍体和四倍体诱导技术研究.北京林业大学，2013)。但是，现有高温诱导植物四倍体技术主要针对杨树等早春低温时开花、花期短且花芽发育状态易辨认区分、坐果期短可离体切枝室内水培收获种子的北方适生树种。而以桉树为代表的南方适生树种，通常在夏季湿热时开花，适生环境要求使用更高的热激处理强度，繁茂的枝叶易受热损伤导致落果；花期长达数月且花蕾及果序形态变化不明显，难以通过经验或简单试验在长达数月的果序发育期内确定施加热激诱变处理的有效时机；坐果期超过半年无法采用离体水培收获种子，只能在野外复杂环境条件实施非离体诱变操作，更加放大了诱变处理时机的选择难度，并对诱变操作方法提出了更高的要求。因此，已有报道的方法对于以桉树为代表的南方适生树种并不适用，主要缺陷在于：无法解决野外非离体诱导合子染色体加倍处理时机的选择问题，没有有效方法判明植物合子发育阶段，使得诱变处理难以准确施加于合子第一次有丝分裂期附近造成加倍失败；无法解决野外非离体条件下对树体进行高温诱变处理的操作方法问题，导致树体枝叶易受到热激损伤；无法解决在夏季野外施加高温处理后保全花蕾及果序活性的问题，导致施加诱变后树体枝叶果序枯死掉落等。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有夏季湿热时开花、对高温不敏感、花期长且花蕾、果序形态变化不明确、坐果期长的林木在野外诱变四倍体过程中存在的诱导处理时期、诱导处理条件难以确定，导致四倍体得率差的技术问题，提供一种野外非离体诱导林木四倍体的方法，本专利技术方法对野外生长的林木在非离体条件下进行热激处理，诱导合子染色体加倍，获得四倍体植株。本专利技术方法克服了已有报道方法无法适用于桉树等南方树木四倍体诱导的难题。
[0007]本专利技术提出的技术方案解决了以下难题：明确了野外非离体热激处理诱导桉树合子染色体加倍获得四倍体的有效处理时机和处理条件；建立了一种能够在夏季有效保全桉树花蕾及果序活力的野外非离体热激处理诱导桉树四倍体的方法。
[0008]为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种野外非离体诱导林木四倍体的方法，包括在非离体状态下对林木授粉后的果序进行热激处理。
[0009]其中，所述林木选择为桉树、相思树或柚木，优选为桉树。
[0010]特别是，所述桉树选择为尾叶桉。
[0011]其中，所述热激处理为对授粉后的果序着生花枝进行加热处理，即对授粉后的果序进行加热处理。
[0012]特别是，所述热激处理的温度为40
‑
48℃；热激处理时间为3
‑
6h。
[0013]尤其是，所述热激处理温度优选为44
±
1℃；热激处理时间优选为6h。
[0014]其中，林木授粉后在果序上花丝和花柱脱落阶段或果序开始膨大阶段，进行热激处理。
[0015]特别是，优选为在果序上花丝和花柱脱落阶段，进行热激处理。
[0016]本专利技术另一方面，提供一种野外非离体诱导林木四倍体的方法，包括如下顺序进行的步骤：
[0017]1)对林木花枝上花蕾的蒴盖由绿色变为黄色或白色，且花蕾蒴盖沿脱落环处出现松动时进行授粉；
[0018]2)对授粉后花枝上的果序进行观察，对处于果序上的花丝和花柱脱落阶段、果序开始膨大阶段的林木花枝进行加热，即对授粉后的处于花丝和花柱脱落阶段、果序开始膨大阶段的果序进行热激诱变处理；
[0019]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种野外非离体诱导林木四倍体的方法，其特征是，包括在非离体状态下对林木授粉后的果序进行热激处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述林木选择为桉树、相思树或柚木，优选为桉树。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述热激处理为对授粉后的果序着生花枝进行加热处理。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述热激处理的温度为40
‑
48℃；热激处理时间为3
‑
6h。5.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，林木授粉后在果序上花丝和花柱脱落阶段或果序开始膨大阶段，进行所述的热激处理。6.一种野外非离体诱导林木四倍体的方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：1)对林木花枝上花蕾的蒴盖由绿色变为黄色或白色，且花蕾蒴盖沿脱落环处出现松动时进行授粉；2)对授粉后花枝上的果序进行观察，对处于果序上的花丝和花柱脱落阶段、果序开始膨大阶段的林木花枝进行加热，即对授粉后的处于花丝和花柱脱落阶段、果序开始膨大阶段的果序进行热激...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨珺，刘钊，康向阳，邱炳发，王建忠，李晨赫，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：