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观赏植物分子育种及研究进展

花匠小妙招
2024-11-10 08:45

植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2013, 48 (6): 589–607,
doi: .

观赏植物分子育种研究进展
戴思兰*, 黄河, 付建新, 洪艳
北京林业大学园林学院, 国家花卉工程技术研究中心, 北京 100083
摘要分子育种技术在跨越种间隔离障碍、加速育种进程和获得新奇特变异方面具有传统育种技术无法比拟的优势。将其
用于观赏植物育种将会极大地提升产品品质并可增强产业竞争力。该文综述了近10年来观赏植物分子育种的研究进展, 希
望能为国内观赏植物研究者提供一份参考资料。
关键词观赏植物, 观赏性状, 分子育种
戴思兰, 黄河, 付建新, 洪艳(2013). 观赏植物分子育种研究进展. 植物学报 48, 589–607.
观赏植物作为重要的栽培植物, 在社会经济发展 1 花色改良
中起着重要作用。观赏植物产业被誉为21世纪的“朝
阳产业”, 是农村经济新的增长点。20世纪80年代以具有新异花色的花卉往往经济价值可观。利用基因工
来, 以植物细胞培养和组织培养技术、分子标记技术程技术培育新异花色品种是花卉分子育种研究的热
和转基因技术等为核心的现代生物技术, 广泛应用于点之一, 也是目前最成功的观赏植物性状改良的范例
观赏植物种质资源遗传分析、新品种培育和优质新产之一(表1)。随着人们对花色素代谢途径的解析、相关
品开发, 大大加快了全球观赏植物产业的发展, 现已基因的分离以及转基因技术的不断成熟, 改变观赏植
形成了一整套观赏植物生物技术。随着全球经济的发物花色已成为可能(徐清燏和戴思兰, 2004)。同时, 花
展和人们生活品质的提高, 人们对色彩鲜艳、花型奇色素代谢途径还为基因工程效率的研究提供了模式
特、气味芳香、品质优良的观赏植物产品需求进一步(Tanaka and Ohmiya, 2008)。
增加, 同时人们的环保意识也进一步加强, 培育生长植物的花色主要由三大类色素决定: 类黄酮(包
快速、节约资源、抗逆性强和环境效益好的观赏植物括花青素)、类胡萝卜素和甜菜色素。花青素是类黄
新品种已成为必然。酮家族中的主要呈色物质(胡可等, 2010; Tanaka
传统的观赏植物育种技术在观赏植物品种培育 and Brugliera, 2013)。通过对花青素合成分支途径的
历史上发挥过重要作用。以分子标记辅助育种、转基关键节点基因进行调控, 人们成功地获得了一些花色
因育种、体细胞培养和试管再生等为核心的现代观赏改良的观赏植物新品种。Van der Krol等(1988)首次
植物育种技术, 克服了常规育种方法周期长、预见性差将花青素合成途径上游的CHS基因反义导入矮牵牛
及选择效率低的缺点, 且能够打破物种界限, 克服生殖(Petunia hybrid), 抑制生成花青素苷的前体柚皮素
隔离困难, 实现优良基因重组, 定向选育优质、高抗观等的合成, 引起矮牵牛花色改变, 为分子育种改良花
赏植物新品种。将以这些现代生物技术为平台的分子育色带来希望。随后, 科学家应用抑制基因表达的方法
种技术与传统技术相结合, 会极大地拓展观赏植物育种在多种观赏植物中获得了花色明显变化的转基因株
的范围。近10年来, 国内外观赏植物分子育种研究取得系(Nakatsuka et al., 2008, 2010; Boase et al., 2010;
了令人瞩目的成绩。本文综述这一发展概况, 希望能为 Chen et al., 2011b)。导入单个外源基因使花色发生
国内观赏植物研究者和生产企业提供一份参考资料。改变的尝试, 近年来有许多成功的案例, 尤其是在缺
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收稿日期: 2013-09-11; 接受日期: 2013-10-30
基金项目: 国家自然科学基金(, , )和北京市自然科学基金()
* 通讯作者。E-mail: silandai@
590 植物学报 48(6) 2013
表1 观赏植物花色改良分子育种一览表
Table 1 The improvement of flower colour using molecular breeding method in ornamental plants
受体植物分子设计性状变化参考文献
矮牵牛(Petunia hybrid) 抑制内源CHS表达粉色变为白色 Van der Krol et al., 1988
抑制内源F3'5'H表达蓝色、紫色变为