黑果腺肋花楸倍性研究进展

　　摘要黑果腺肋花楸(Aroniamelanocarpa(Michx.)Elliott.)是多年生灌木。在20世纪90年代从朝鲜引进，具有丰富的食用、药用、观赏等价值。目前，我国对于黑果腺肋花楸引种驯化、快繁技术、区域试验进展迅速。黑果腺肋花楸多倍体植株具有优质、高产、抗性强等特点。本研究综述多种黑果腺肋花楸多倍体诱导及鉴定方法，进一步为黑果腺肋花楸多倍体育种、丰富种质资源提供理论依据。

　　关键词黑果腺肋花楸;多倍体诱导;多倍体鉴定

　　黑果腺肋花楸(Aroniamelanocarpa(Michx.)Elliott.)属于蔷薇科(Rosaceae)腺肋花楸属(Aronia)，又称不老莓、野樱莓(邢瑞,2020)，原产于美国东北部(韩文忠和马兴华,2005)，后来传到欧洲以及前苏联。1990年我国首次从朝鲜平壤市引进黑果腺肋花楸(李翠舫等,1995);1998年从俄罗斯引进1个品种;2001年，从美国引进6个品种(韩文忠和马兴华,2005);2008年在长江中游的沿江丘陵地区开展了黑果腺肋花楸引种试验(董玉得等,2018);2010年从俄罗斯引进黑果腺肋花楸“黑宝石”(杜鹏飞等,2018)。2013年新疆有关单位从国外引进，在乌鲁木齐等地进行栽植试验(亚里坤·努尔等,2018);2016年长江中下游泰州市从辽宁、山东等地引进黑果腺肋花楸(张成霞等,2020)。黑果腺肋花楸全株高约1.5m-2.5m，丛壮树形，分支多。

　　根呈黄色，浅根系，主根不明显，侧根较发达，一般集中分布在地表下10-40cm的部位(李建勋,2017);多年生枝条灰褐色,新梢淡褐色(李翠舫等,1995);叶尖锐尖,叶缘微锯齿,网状叶脉,沿叶中脉表面分布黑色小腺体(张衡峰和汤庚国,2018)。开花期为5月上旬，花为完全花，花瓣白色。花落结果，果实浆果、球形，果皮呈紫黑色，果肉呈深红色(饶雪甜,2020);黑果腺肋花楸每颗果实里面含有4~6枚种子，种子千粒重约4.6g(姜镇策,2009)。

　　迄今为止，黑果腺肋花楸已有270余年的栽培历史。全球品质资源达30余个，适生于不同的气候、土壤条件，有较强的适应性和抗性(张连生等,2007)，具有食用、药用、观赏价值。我国自引种以来,经过多年的研究，已经掌握了有性繁殖以及无性扩繁技术的广泛应用，并且相继完成了栽培、区域试验等方面的研究。繁殖苗木20余万株，营造栽培试验示范园13.33hm2，布置区域试验点10余个(韩文忠和马兴华,2005)。目前，对于黑果腺肋花楸多倍体育种处于诱导及初步鉴定，而尚未培育出稳定的黑果腺肋花楸多倍体植株。该综述总结多种诱导及鉴定黑果腺肋花楸多倍体植株的方法，为培育优良的黑果腺肋花楸多倍体植株奠定基础。

　　1黑果腺肋花楸应用价值

　　1.1黑果腺肋花楸食用价值黑果腺肋花楸果实中含有大量多酚类化合物(王鹏,2014;胡文泽等,2020)、氨基酸(贾晓涵等,2020;胡文泽等,2020)和矿物质元素(贾晓涵等,2020;胡文泽等,2020)。果实中所含有的多酚类化合物是当前已知植物中含量最高，是蓝莓的5倍，蔓越莓的15倍，葡萄的80倍(Kimetal.,2013)。从20世纪40年代开始,在俄罗斯西伯利亚地区黑果腺肋花楸被用于生产果汁和酿酒(Nybometal.,2003)。利用果实的丰富营养成分，还可以将黑果腺肋花楸果实加工成罐头、果脯、果酱等，供人们食用。

　　1.2黑果腺肋花楸药用价值黑果腺肋花楸本身具有很强的抗氧化性能，是天然消除人体自由基的抗氧化剂。花色苷和多酚对调节人们身体机能、保证血管正常工作有着重要作用。研究表明黑果腺肋花楸花色苷具有预防老年退化性疾病以及延缓衰老的功效(黄泰曾,2017);果实含有的多酚可以有效地改善心脑血管疾病，在毛细血管和血管之间起协调作用。黑果腺肋花楸含有的特定化合物不仅对于糖尿病、血糖等起到治疗作用，在日常生活中使用黑果腺肋花楸制作的保健品，还起到各类心脑血管疾病、癌症、风湿病等的预防作用。因此，黑果腺肋花楸广泛应用于保健型功能药品和治疗型药品。

　　1.3黑果腺肋花楸观赏价值黑果腺肋花楸花小、白色，开花季节，花朵繁密，春季开花时节，搭配在不同植物间，突出春季的恬静;叶片墨绿有光泽，炎热的夏季，在其他绿色植株中，墨绿的颜色带给人们清凉感，深秋时节，霜后绿叶变红，展现秋季火红的情感;冬季叶落，果实依旧挂在枝干上，不仅可作为冬季观赏植物，又可作为野生小动物的冬季食物来源，保证景观生态的统一完整。黑果腺肋花楸形成春天观花、夏天赏叶、秋天赏红叶、冬天观果的优雅效果(图2)。

　　2黑果腺肋花楸多倍体育种

　　2.1多倍体育种特点

　　2.1.1植株高大、生长旺盛多倍体植株相比二倍体植株，其根、茎、叶均发生明显的变化。一般来说，同源多倍体植株生长势较强，果实硕大，生长期延长。如人工诱变同源四倍体西瓜(龚由澜等,1991)，诱变得到的四倍果实一般是中型瓜,果实偏大、偏小者是少数。

　　2.1.2营养成分含量增加由于多倍体植株的巨大性特点，多倍体植株营养成分含量有显著变化。其中含有人体所需要的营养物质含量也增加，例如一些药用植物黑果枸杞中黄酮、氨基酸等成分均比二倍体植株多;以及一些农作物白菜、莴苣(张建军等,1997)当中可溶性固体物含量一般比二倍体高10%~30%。同样李建勋(2017)通过测定得出四倍体的黑果腺肋花楸含有的多酚、花青素、黄酮类化合物明显高于比二倍体植株。

　　2.1.3抗性增强多倍体植株另一个重要特点就是对于极端环境、不适宜的生长条件有较强的抗性。一些研究证实染色体加倍后，植株提高了遗传多样性和对环境的适应性。例如，岳敏等(2020)，在研究半枝莲多倍体抗性中发现多倍体植株与二倍体植株可溶性糖含量的差异，可知在相同栽培条件下，多倍体比二倍体对适应逆境的能力强。朱红菊等(2019)，在研究四倍体西瓜幼苗方面发现，以四倍体为砧木的西瓜幼苗比二倍体为砧木的西瓜幼苗更耐盐胁迫。黑果腺肋花楸的四倍体植株同二倍体植株叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高，同时四倍体植株叶片中过氧化氨酶(CAT)的酶活性也显著高于二倍体叶片(李建勋,2017)。证明四倍体黑果腺肋花揪的抗逆境能力比二倍体植株高。

　　2.2多倍体育种研究现状植物界中的多倍体植物普遍存在，植物中至少有1/3以上的种是多倍体，被子植物中多倍体占1/2以上，而禾本科植物多倍体占到3/4以上(许陶瑜等,2021)。多倍体植物由于植株染色体发生改变，植株发生变异，从而选育出新的优良品种。但自然界的多倍体植株发生的机率不可控制，因此越来越多的科研人员通过人工诱导得到稳定的多倍体植株(杜艳伟等,2011)。迄今为止,统计表明通过杂交手段、人工诱导以及生物技术已先后获得了1000多种多倍体植物。

　　因此，在当今科学发展领域中，植物通过人工手段使染色体加倍被广泛应用。Winkler(1916)在1916年研究Salanumnigum嫁接时，得到了四倍体植物。在果树栽培方面，大多数属于多倍体植株或者多倍体种。如，四倍体金冠苹果(李林光等,2007)、四倍体玫瑰香葡萄(常金华等,2003)等都是多倍体植株的应用。果树的多倍体类型多种多样，从三倍体、四倍体到八倍体甚至十二倍体都有(李赟,1997)。因此，植物多倍体的研究对于扩大自然界的物种资源提供机会，也为黑果腺肋花楸多倍体育种提供理论依据。

　　2.3黑果腺肋花楸多倍体育种国内外研究现状Hovmalm等(2004)对黑果腺花楸二倍体四倍体种群之间通过RAPD分析遗传特性，得知四倍体植株后代得到稳定的四倍体植株，而二倍体植株后代有着高度异质性，得到二倍体或者三倍体。我国目前有多个地区引种黑果腺肋花楸，例如吉林、辽宁、新疆地区等，但对于黑果腺肋花楸多倍体的诱导方面的研究还不是很成熟。2014年，陈丹(2014)研究得知，七种花楸属种子均属于二倍体植株，染色体条数为2n=2x=34。吕天舒(2015)利用成熟种子胚乳为试材,寻求愈伤组织增殖的诸影响因素,并对所得愈伤组织进行抗氧化成分测定，结果表明，随着愈伤组织样液浓度增大，其抗氧化能力也相应有所提高;胚乳愈伤组织抗氧化能力优于叶片愈伤组织。

　　由于胚乳本身就是三倍体植株，因此为后续多倍体植株育种奠定基础。高方可(2016)借鉴吕天舒的实验结论对黑果腺肋花楸不同器官进行了多倍体诱导的研究，得出秋水仙素施入法比浸泡法得到的变异植株多，染色体加倍植株比正常植株茎粗、叶长、叶宽。李建勋(2017)利用高方可培育出来的四倍植株与二倍体植株进行抗氧化特性的研究，得出四倍体叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性显著高于二倍体叶片,四倍体组培苗叶片的DPPH自由基清除率始终高于二倍体组培苗叶片。由于控制化学处理的时间和含量还需进一步探究、完善。因此，目前国内市场在培育出高效、稳定的四倍体黑果腺肋花楸方面并不稳定，选育出高产、优质、抗性高的品种，还需要进一步的研究。

　　2.4黑果腺肋花楸染色体加倍方法

　　多倍体是促进植物遗传多样性和新物种形成的重要途径，普遍存在于低等植物和高等植物中(吴睿,2016)。自然界当中许多植物通过自然条件的影响促使植物基因发生突变，得到新的物种。目前，常见的人工诱导手段有：物理诱导、化学诱导以及生物诱导。物理诱导通过温度骤变、辐射、机械损伤、电离等方式诱导植株，产生多倍体物种。例如彭绿春等(2007)用60Coγ射线处理竹叶兰、碧玉兰、冬凤兰和西藏虎头兰的组培苗，得到了矮化、粗壮的变异植株。王凤宝等(2010)将豌豆现蕾初期的植株,放在人工气候室1-3℃低温、30-35℃高温激变条件下可诱导14.10%~18.12%2n花粉粒的产生，在棚室0~3℃低温、30~35℃高温进行温度激变处理可促发0.8%~1.6%豌豆同源多倍体的发生。

　　但物理方法诱导多倍体出现的嵌合体多，稳定的四倍体植株较少，通常辅助化学和生物方法诱导，提高诱导率。相比物理方法诱导，化学方法更方便、诱变率高、时间短、稳定性高(韩登媛,2013)。化学诱导植株主要是利用化学药剂对分裂时期植株的组织、器官以及细胞进行分裂，得到多倍体植株的过程。目前，人们使用的化学药剂有秋水仙素、IAA、除草剂、生物碱等。其中秋水仙素因来源广、操作简单、诱变率高被人们广泛使用，而秋水仙素诱导主要是抑制纺锤丝的形成，使细胞中复制后的染色体不分离，使植物染色体加倍得到多倍体植株。秋水仙素的化学诱导相比物理方法，只是单纯地是染色体加倍，但不会使植株发生结构变化。

　　秋水仙素通常使用的方法有浸泡法、施入法和滴液法。生物学诱导多倍体的方法主要有体细胞杂交法、胚乳培养法等，此类方法结合物理方法的配合，在农业生产上以有成功的报道(郑美香,2014)。体细胞方法是将不同属或不同种的植株原生质体融合的过程，使双核细胞经过组织培养分化成新的植株。彭志军(2009)将温州蜜柑与有籽甜橙原生质体融合，最终获得了一批体细胞杂种。植物胚乳本身就是天然的三倍体植株，并且具有双亲遗传特点，郭婧(2012)在对盾叶薯蓣繁殖时发现根茎的繁殖率低、生长缓慢，因此，对盾叶薯蓣的胚乳进行培养，建立了盾叶薯蓣三倍体植株快繁技术体系。

　　2.5黑果腺肋花楸染色体加倍鉴定

　　2.5.1形态学鉴定鉴定方法中最直观的方法是形态学鉴定(郑美香,2014)。加倍过后的黑果腺肋花楸植株相比二倍体植株在外观上有很大的差异，从茎粗、叶长、叶宽等方面进行观察(张爱民,2005)。因此可根据基本的形态学变化来进行初步多倍体植株的鉴定。吴睿(2016)在利用秋水仙素对铁皮石斛进行多倍体诱导后，得到的植株相比正常植株高度降低了31.61，叶片厚且宽，颜色呈现墨绿，节间长度缩短，茎杆粗壮，整体株型紧凑。形态学的鉴定方法虽然简单、快捷，但相对而言比较粗放、不够精密，因此必须和其他方法共同鉴定，来确定植株的准确倍性。

　　3展望

　　黑果腺肋花楸是一个多用途的植物，广泛应用于食用、药用、观赏等方面。目前，人们对于黑果腺肋花楸的关注越来越高，需求量也随之增加。黑果腺肋花楸果实中含有丰富的原花青素、黄酮、矿物质元素，稳定的黑果腺肋花楸多倍体植株，其果实中有效成分的含量也会有所提高，为医学研究提供大量的原料;黑果腺肋花楸多倍体植株，果实的品质和产量也大幅度提升，在生产食品加工方面的供应量也会有所提高;而且多倍体植株表现植物器官和细胞体积的增加，植株整体的观赏效果也与二倍体植株不同，外形方面、叶片呈色浓厚程度等，多倍体植株呈现更佳观赏效果，协调景观生态能力更强。

　　园艺师论文投稿刊物： 《现代园艺》江西现代园艺杂志社是江西省农业厅、江西省双金柑桔试验站联合主办的大型园艺实用科技期刊，创刊于1978年。是中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊、中国期刊网全文数据库全文收录期刊(中国知网)、中文科技期刊数据库、龙源期刊网收录期刊。邮发代号：44—114，大16开。期发行量达5.0万多册。

　　目前，越来越多的多倍体植株被广泛应用，但黑果腺肋花楸倍体研究还处于一个初始阶段，多倍体植株增加植物的开发利用、同时丰富植物种质资源，未来可以利用不同多倍体加倍方法，配套适用的多倍体鉴定方法，大量培育黑果腺肋花楸多倍体植株，扩大黑果腺肋花楸栽培种植面积，满足市场的需求。

　　参考文献

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　　作者：刘越一莫红旭汤侑辑朱相润吴荣哲