芽變紅地球葡萄的倍性結構鑒定

摘要：芽變紅地球葡萄是新近發現的自然變異新種質。為搞清其倍性結構，以芽變紅地球、紅地球為試材，根據組織發生層學說推斷材料的倍性結構。測定保衛細胞大小和統計葉綠體數目的試驗表明.芽變紅地球保衛細胞長略大于紅地球，寬略小于紅地球；保衛細胞中的葉綠體粒數，芽變紅地球為11.35個，紅地球為lO.63個，均沒有顯著差異。從而推斷芽變紅地球的L_Ⅰ層為二倍體。測定花粉粒大小的試驗結果表明，芽變紅地球花粉粒長度為35.46μm，寬度為22.95μm，紅地球的花粉粒長度為33.03μm，寬度為18.04μm，存在顯著差異，表明芽變紅地球的L_Ⅱ層為四倍體。根尖染色體數目觀察結果表明，芽變紅地球的染色體數目為2n=4x=76，紅地球的為2n=2x=38，表明芽變紅地球的L_Ⅲ為四倍體。另外，通過對梢端切片觀察，芽變紅地球的L_Ⅰ層的細胞與紅地球的沒有明顯差異，而L_Ⅱ、L_則顯著大于紅地球。由此證明，芽變紅地球的倍性結構為2-4-4型，為周緣嵌合體。

關鍵詞：芽變紅地球；倍性結構；葡萄多倍體

中圖分類號：S663.1

文獻標識碼：A

文章編號：1009—9980(2009)05—619—04

農業部統計數據顯示，2006年我國葡萄栽培面積45.8萬hm²，葡萄總產量達到627萬t。葡萄栽培面積居世界第5位，產量已躍居第4位，首次超過美國，成為世界鮮食葡萄第一生產大國。但由于智利和美國對我國在內的亞洲地區出口攻勢強大，所以雖然我國是鮮食葡萄生產第一大國，但主要是國內消費，出口比例很小，主要出口品種是紅地球和無核葡萄。

紅地球(RedGlobe)為歐亞種。原產美國.1987年引入我國，因其果個大，品質優、耐貯運、經濟效益高，經過20a的發展，現已成為我國鮮食葡萄的第二大主栽品種。2007年山西省葡萄總面積3.27萬hm²，總產量為38.04萬t，主栽品種為紅提、無核類、巨峰。紅提、黑提等面積為1.038萬hm²。清徐縣馬峪鄉都溝村1998年從河北昌黎引入紅地球苗木8000余株，1999年5月下旬，都溝村果農梁福慶從本村果農紅地球植株上采取接穗綠枝嫁接于巨峰、乍娜砧木上，第2年(2000年)將修剪的枝條扦插育苗，2001年春定植田間，2004年開始結果，發現其中1株果實比其他紅地球明顯增大，且上色快，早熟10d左右。2005年春，筆者在清徐縣馬峪鄉都溝村講課時，經該村果農梁福慶介紹，隨即前去葡萄園考察了該植株，依據梢端、葉片、花蕾的形態觀察比較，初步判定為倍性變異。隨后采集變異植株的嫩枝引回本所嫁接，并以此為試材，依據組織發生層學說，對其進行了細胞學倍性結構鑒定。

1 材料和方法

1.1 材料

芽變紅地球(RedGlobe’s budsport)歐亞種。為2005年5月底山西省農業科學院果樹研究所陳俊研究員從山西省清徐縣馬峪鄉都溝村考察時發現的該芽變品種，當時即引回該種條，同時引回了同株上的未變異種條。在果樹所葡萄育種園內進行嫩枝嫁接，變異品種15株，成活14株；未變異品種10株，全部成活。當年冬季修剪時采變異品種種條，2006年3月23日根接在瑰寶葡萄上，根接90株，成活82株。同時2005年嫁接的品種開始掛果，其葉片大而厚，果實比紅地球明顯大，平均粒質量超過15g，最大果粒質量23g，且上色快，比紅地球早熟10d左右。性狀表現穩定。開始了對芽變紅地球進行系統性研究。

1.2 方法

1.2.1 氣孔大小測定 用印跡法測量。2006年7月2日采集新梢上第6～8片葉，每個品種采3枚葉片，每枚葉片隨機測量20個氣孔的保衛細胞的長度與寬度并進行統計。

1.2.2 氣孔保衛細胞中葉綠體粒數觀察計數 用戴洪義等解離方法解離葉片，2007年7月3日取樣，每枚葉片隨機觀察計數20個氣孔的保衛細胞中葉綠體粒數，每個品種觀察60個氣孔。

1.2.3 花粉粒大小測定 2006年5月29日開花期取供試品種花蕾于室內，剝取花藥，風干后用針撥取花粉使散落于載玻片上，每個品種測量90個花粉粒的長度與寬度，并比較其差異。

1.2.4 坐果率調查 2007年5月27日開花始期對供試的每個品種的10個花序進行標記，然后調查每個花序的花蕾數，7月20日果實著色前調查標記每個果穗的果粒數，計算其平均坐果率。

1.2.5 根尖染色體數目觀察 2007年3月1日采集芽變紅地球和紅地球的插條，單芽段扦插于鋪有電熱線的溫床上，地溫控制在25℃左右，4月1日待芽段生根后，取各品種根尖于卡諾氏固定液中固定.卡寶品紅染色，常規壓片，對根尖細胞染色體進行鏡檢觀察，對分散好、背景好的染色體分裂相進行計數并顯微照相。

1.3 梢端組織鑒定

取田間植株新梢莖端，經常規石蠟切片，在顯微鏡下觀察、測定、比較供試品種的細胞大小。

2 結果與分析

2.1 氣孔保衛細胞大小和葉綠體數的測定與統計

通過對芽變紅地球和紅地球的氣孔保衛細胞長、寬進行顯微測量和對保衛細胞中葉綠體數目的統計(表1)，結果表明，芽變紅地球氣孔保衛細胞的長略長于紅地球的，但寬略短于紅地球的(圖版一l.2)，經統計分析，差異不顯著；保衛細胞中的葉綠體粒數(圖版－3.4)，芽變紅地球為11.35個，紅地球為10.63個，經統計分析，差異不顯著，據此推斷芽變紅地球的L1₁層為二倍體。

2.2 花粉粒形態、大小觀察測定和坐果率比較

2.2.1 花粉粒形態與大小測定 花粉粒是由L_Ⅱ層衍生孢原組織形成，其大小形態與倍性密切相關。經對花粉粒觀察(圖版－5.6)可以發現，芽變紅地球具有四倍體花粉粒的特點，表現為大小不整齊，形態上差異很大。長橢圓形正常花粉粒，比率為31.2％，而三角形、多角形、梯形等畸形花粉粒比率為69.8％。紅地球的花粉粒絕大多數為長橢圓形，比率為78.4％。經對芽變紅地球和紅地球的花粉粒長、寬測定(表1)，結果表明芽變紅地球花粉粒長度為35.46μm寬度22.95μm，而紅地球的長度為33.03μm，寬度18.04μm，經統計分析，差異極顯著，由此推斷芽變紅地球的L_Ⅱ層為四倍體。

2.2.2 坐果率調查比較 花蕾大是多倍體葡萄顯著的形態特征，芽變紅地球的花蕾明顯大于紅地球的花蕾。經對坐果率調查，芽變紅地球坐果率為18.4％，而紅地球為29.7％，符合倍性高、花粉粒異常比率高、坐果率低的一般規律。

2.3 根尖細胞染色體數目觀察

取芽變紅地球和紅地球的根尖進行染色體數目觀察(圖版－7.8)，結果表明，芽變紅地球的染色體數目為2n＝4x=76。而紅地球的染色體數目為2n=2x=38，表明芽變紅地球的LⅢ為四倍體。

2.4 梢端細胞大小比較

為更清晰地觀察芽變紅地球的倍性結構，對芽變紅地球和紅地球的梢端進行了切片觀察(圖版－9.10)，同時對供試品種分生組織的三層細胞的大小進行了測量、比較(表2)，結果表明，芽變紅地球的L_Ⅰ層的細胞與紅地球的沒有明顯差異，而L_Ⅱ、L_Ⅲ則顯著大于紅地球的。由此證明.芽變紅地球的倍性結構為2-4-4型，為周緣嵌合體。

3 討論

多倍體的鑒定工作是整個多倍體育種過程的重要內容，簡單、快速、準確的鑒定方式能夠提高育種效率。但是在多倍體鑒定試驗過程中，我們發現由于有些品種之間本身的差異，而造成有時二倍體和四倍體之間的差異并不顯著。例如，對不同品種間的氣孔保衛細胞大小和花粉粒大小的測定，這些試驗結果很可能由于品種之間的差異而變的差異不顯著性，因此本試驗在選材上只選用了相同的品種不同的倍性的材料(二倍體紅地球和四倍體紅地球)，來減少品種之間固有的差異。如果采用馬愛紅等利用流式細胞儀檢測露地植物倍性。可以快速的確定該品種的倍性，但要分清植物組織發生層的倍性結構關系，仍需采用細胞學鑒定。因此，我們認為在今后的研究中。如果不是相同基因型不同倍性的材料進行倍性鑒定時應用上述2種方法同時進行鑒定，然后將鑒定結果相互印證，則更為準確可靠。但歸根到底。對多倍體進行倍性鑒定還是要以染色體數目為主要依據。然后通過梢端切片等其他手段來確定其倍性結構。

4 結論

1) 經對芽變紅地球及紅地球的氣孔性狀、花粉粒形態、花粉粒大小和根尖染色體數目等進行觀察計數及對梢端分生組織L_Ⅰ、L_Ⅱ、L_Ⅲ層細胞進行觀察測定與比較，證明芽變紅地球為2-4-4型的四倍體品種。

2) 芽變紅地球平均果粒極大。自然狀態下可達15～16g，芽變紅地球無疑為歐亞種葡萄增添了新的四倍體種質，在今后倍性育種中可充分予以應用，推動我國大粒葡萄育種進程。(本文圖版見封3)