4 基因育種方法
基因工程是20世紀70年代初發(fā)展起來的新技術, 以分子遺傳學為理論基礎, 采用生物技術手段, 將各種外源基因導入植物細胞。20世紀80年代以來, 此技術已逐漸應用于高等植物的物種改良和新品種培育。小菊轉基因技術多致力于改變花色、花型、花期、株型和抗病蟲等方面。
4.1 改變小菊花色的基因工程
花色與花瓣色素種類、色素含量、花瓣內部或表面構造引起的物理性狀等多種因素有關, 但是其中主要是花色素。菊花不同花色(黃色、白色、紅色、紫色和橙色) 品種的色素由類黃酮和類胡蘿卜素2大類組成。黃色花主要含有類胡蘿卜素和黃酮類化合物; 白色花僅含有黃酮類化合物; 紅色和紫色花主要由花色素苷和黃酮類化合物組成; 橙色花的色素包括類胡蘿卜素、黃酮類化合物和花色素苷 �；ㄉ睾铣傻钠饎雍徒K止完全由基因控制。Mitiouchkina等將從金魚草中分離到的CHS基因以反義方向轉入菊花品種Parliament中, 獲得花顏色變淺的新品種。Gutterson等通過農桿菌介導轉化的方法將一個從菊花中分離到的CHS 基因以正義和反義方向分別轉入粉色菊花品種Moneyrark2er中, 獲得了開白色或淺粉色花的植株。
4.2 改變小菊花型和株型的基因工程
花型和株型是菊花重要的觀賞性狀, 通過基因工程控制菊花的花型和株型, 必將對菊花業(yè)產生重大影響。T Yu Mitiouchkina等利用農桿菌介導的方法, 將rolC基因轉入菊花品種White Snowdon中, 利用rolC 基因改變菊花形態(tài), 得到了株型、分枝狀況、花朵和花瓣都有改變的菊花新品種。
4.3 改變小菊花期的基因工程
花期是影響生產與觀賞的重要性狀�？衫蒙锛夹g手段, 將外源基因轉入菊花中, 從而改變菊花的花期。邵寒霜等以野生擬南芥為材料, 克隆并測序了Leafy (LFY) 基因的全長cDNA; 同時構建了LFYcDNA以CaMV35S為啟動子的植物表達載體, 并轉化菊花, 獲得了花期提前或延遲的菊花新品種。
4.4 提高菊花抗病蟲的基因工程
菊花生長過程中病蟲害嚴重, 提高菊花抗性是菊花育種的目標。Y Takatsu等把大米幾丁酶基因RCC2 轉入菊花中, 提高了其對病菌的抗性。Marcela yap s等將含有馬鈴薯斑點萎蔫病毒TSWV(N) 核殼基因和N PTⅡ的二等分質粒PB IN19裹在鎢微粒表面轟擊菊花品種Blush、Dark buonzecharm、Iridon、tara的葉片和莖段外植體, 獲得了89%的轉化率。荷蘭CPRO2DLO 從菊花中成功分離出一種啟動子, 保證了菊花轉化植株基因的高度表達。然后將帶有對蘇云桿菌有毒殺作用的毒素基因的啟動子導入菊花中, 培育出抗beet army worm的菊花新類型。
5 小菊育種方法存在的問題與展望
5.1 育種方法存在的問題近年來, 國內在菊花育種方法上, 采用了人工雜交、自然雜交、芽變選種、輻射誘變、組織培養(yǎng)、組織培養(yǎng)和輻射誘變相結合單細胞突變育種等方法。研究表明, 目前絕大部分菊花品種是經人工雜交育成 。其余方法對菊花育種存在誘變率低、變異幅度小、無法控制變異方向, 還要求有一定設備設施的問題, 目前尚不是進入菊花育種實踐的理想方法。不斷發(fā)展、成熟的生物技術, 特別是基因工程技術, 為菊花性狀改良提供了全新的思路, 并在育種工作中作用日益增大。因此, 應該正確認識傳統(tǒng)育種方法與基因工程技術的地位和作用。
5.2 育種方法展望
5.2.1 小菊種質資源的開發(fā)和利用研究 優(yōu)良種質資源在育種過程中往往起關鍵作用。長期以來,由于對菊花種質資源研究、評價不夠深入, 沒能充分發(fā)掘利用, 特別是對野生資源所進行的研究更少, 已成為限制小菊育種工作進展的重要因素。據統(tǒng)計, 菊屬全球野生種有30種, 原產我國的就有20種以上, 約占全球的60% , 其中不乏一些優(yōu)良資源。同時, 由于財力、物力的限制, 與國外小菊育種交流不夠, 一些優(yōu)良資源未能引進。以后育種工作中, 深入開展小菊種質資源的引進、開發(fā)和利用研究是非常必要的。
5.2.2 加強基因工程育種研究 轉基因技術的出現, 大大提高了遺傳操作的能力, 使育種逐漸發(fā)展成為可控制的定向育種�；蚬こ逃N在小菊上獲得成功, 展示了廣闊的應用前景。但目前基因工程育種體系尚未完全成熟, 需加強對重要園藝性狀的基因選擇并完善克隆技術、確立簡便有效的基因與檢測技術和完善轉基因菊花安全性檢測系統(tǒng)關鍵技術的研究。
5.2.3 育種方法間相互結合、滲透, 形成復合育種技術 小菊育種途徑很多且各有優(yōu)缺點, 育種過程中通過相互結合應用, 可彌補缺點, 提高工作效率。如基因工程與有性雜交相結合, 可將導入的外源基因通過有性或無性系列持續(xù)遺傳給后代或轉移到其它品種; 而遠源雜交和胚挽救相結合, 可把菊科其它近緣種、屬中的優(yōu)良性狀轉入小菊, 為培育藍色花系新品種提供可行途徑; 組織培養(yǎng)與誘變育種相結合等方法已在實踐中得到應用。