仇键等:橡胶草的研究进展135 记载和特定性状评价。橡胶草作为潜在产胶作物,其育种年限,定向改造或创造新品种、新类型。橡胶草 产胶能力是种质评价的核心问题,而含胶量测定是广组织培养和遗传转化较容易,这给其遗传改良注入了 泛采用的评价方法。早期橡胶草含胶量测定主要有折新的活力。Qu等(2014)将拟南芥PAP1( production of 断法( Kleinhenz et al,2010)和碱煮法(李增贵和程 anthocyanin pigment1)基因导入短角蒲公英中,获 溥,1954;林仲贤,1954)。这两种方法操作简易,但得高花青素含量的植株,以期增加橡胶草的附加值。 对植物破坏大,准确性偏低。目前,一种基于快速溶 Wahler等(2009)沉默乳管特异表达多酚氧化酶 剂萃取( accelerated solvent extraction)与傅立叶红(PPO)基因,促进了短角蒲公英排胶。 Van deenen 外光谱( FTIR analysis)的产胶植物含胶量测定法已经等(2013)在短角蒲公英乳管中过表达拟南芥ATP柠 建立( Suchat et al,2013),在尽量不破坏植株的前提檬酸裂解酶(AC凵)基因,増加流向橡胶合成的乙酰辅 下,可实现快速准确测定含胶量。该方法将为橡胶草酶A,从而大幅度提高转基因植物的产胶量。目前,橡 的高通量种质评价提供可能( Molenveld et al,胶草天然橡胶合成途径中的许多蛋白和酶基因均被 2010)。此外,一些农艺性状对橡胶草的开发利用也克隆出来,这为下一步进行橡胶草天然橡胶合成基因 非常重要,如总生物量、种子活力、根生物量、主根工程调控奠定了基础。 数、侧根数、菊糖含量等。 Ritter等(2010a)采用温室 和田间实验,比较不同来源橡胶草的根生物量、主根3橡胶草种苗繁育和栽培现状 数、主根长度,侧根数、莲座数、叶片数、叶片长和 叶片生物量等性状,对橡胶草种质的农艺性状进行评31种苗繁育 价,为育种提供参考。 种苗繁育是实现优质品种推广和进一步改良的基础, 2橡胶草种质改良 主要分为无性繁殖和有性繁殖两种方式。Levt和 Hamm(1943)曾对俄罗斯蒲公英种子采集保存、种子 种质改良是作物遗传育种研究的重要任务,杂交是育活力和发芽等方面进行过系统的研究,所获得的种子 种的一个重要手段。橡胶草种质改良始于20世纪纯度达90%以上,出苗率超过60%。为扩繁农业部种 40-50年代,曾培育出 Velikoalekseevskiy、No485和子库的俄罗斯蒲公英,美国俄亥俄州立大学建立了 四倍体 Navashin三个品种,干根产量达10thm2套橡胶草种子生产流程,包括半控制种植、人工授粉 Warmke,1945; CTenaHOB,1952)。美国在二战期间种子机械化采集和脱粒、Ⅹ-ray筛选等工序,截至 最好种质的含胶量为5%-6%,产量达110kghm22012年共生产种子2000多万颗( Kleinhenz et al, Whaley and Bowen,1947),但这些古老的品种并2010,2012)。由于有性繁殖需异花授粉,易受杂交污 未被保留下来。随着橡胶草硏究的复苏,其杂交育种染,因此橡胶草的有性种子繁殖不利于保持种苗的优 工作再次受到重视。 Kleinhenz等(2012)通过筛选高良性状和纯度。早在1930年,俄罗斯学者就注意到种 含胶量橡胶草个体,通过杂交获得120个含胶量大于子繁育的俄罗斯蒲公英根的大小和含胶量差异很大。 5%的单株后代。Cemy等(2010)则进行了更加广泛的此后,民巴耶夫和李森科发现橡胶草可通过根或茎冠 种间杂交,通过俄罗斯蒲公英、短角蒲公英、西洋蒲扦插进行无性繁殖,采用扦插繁殖不但能加速繁殖速 公英以及四倍体俄罗斯蒲公英(包括天然和秋水仙素度,而且扦插繁殖的橡胶草生长好,发育均一,根生 诱导的四倍体)等之间的2500组杂交,培育出大量物量是种子繁殖的2倍(罗士苇等,1951)。美国也有类 或生长旺盛、或无融合生殖的新种质,部分种质含胶似的报道( Whaley and Bowen,1947)。目前,橡胶草 量已达6%-7%。但俄罗斯蒲公英自交不亲和,不能组织培养也获得了成功(林伯煌和魏小弟,2009b;林 自花授粉产生稳定子代,需单株筛选,阻碍了其杂伯煌等,2009;罗成华等,2012),这将有利于橡胶草 交育种的进程。总体上橡胶草的杂交育种工作进展缓优良种质的扩繁和工厂化种苗生产。此外,通过俄罗 斯蒲公英的无融合生殖改良,这种无性种子繁殖在优 基因工程是一种新的遗传改良手段,可大大缩短良性状固定上具有优势,也将成为橡胶草种苗繁育的仇键等: 橡胶草的研究进展 135 记载和特定性状评价。橡胶草作为潜在产胶作物, 其 产胶能力是种质评价的核心问题, 而含胶量测定是广 泛采用的评价方法。早期橡胶草含胶量测定主要有折 断法(Kleinhenz et al., 2010)和碱煮法(李增贵和程 溥, 1954; 林仲贤, 1954)。这两种方法操作简易, 但 对植物破坏大, 准确性偏低。目前, 一种基于快速溶 剂萃取(accelerated solvent extraction)与傅立叶红 外光谱(FTIR analysis)的产胶植物含胶量测定法已经 建立(Suchat et al., 2013), 在尽量不破坏植株的前提 下, 可实现快速准确测定含胶量。该方法将为橡胶草 的高通量种质评价提供可能 (Molenveld et al., 2010)。此外, 一些农艺性状对橡胶草的开发利用也 非常重要, 如总生物量、种子活力、根生物量、主根 数、侧根数、菊糖含量等。Ritter等(2010a)采用温室 和田间实验, 比较不同来源橡胶草的根生物量、主根 数、主根长度, 侧根数、莲座数、叶片数、叶片长和 叶片生物量等性状, 对橡胶草种质的农艺性状进行评 价, 为育种提供参考。 2 橡胶草种质改良 种质改良是作物遗传育种研究的重要任务, 杂交是育 种的一个重要手段。橡胶草种质改良始于20世纪 40–50年代, 曾培育出Velikoalekseevskiy、No485和 四倍体Navashin三个品种, 干根产量达10 t·hm–2 (Warmke, 1945; Степанов, 1952)。美国在二战期间 最好种质的含胶量为5%–6%, 产量达110 kg·hm–2 (Whaley and Bowen, 1947), 但这些古老的品种并 未被保留下来。随着橡胶草研究的复苏, 其杂交育种 工作再次受到重视。Kleinhenz等(2012)通过筛选高 含胶量橡胶草个体, 通过杂交获得120个含胶量大于 5%的单株后代。Černý等(2010)则进行了更加广泛的 种间杂交, 通过俄罗斯蒲公英、短角蒲公英、西洋蒲 公英以及四倍体俄罗斯蒲公英(包括天然和秋水仙素 诱导的四倍体)等之间的2 500组杂交, 培育出大量 或生长旺盛、或无融合生殖的新种质, 部分种质含胶 量已达6%–7%。但俄罗斯蒲公英自交不亲和, 不能 自花授粉产生稳定子代, 需单株筛选, 阻碍了其杂 交育种的进程。总体上橡胶草的杂交育种工作进展缓 慢。 基因工程是一种新的遗传改良手段, 可大大缩短 育种年限, 定向改造或创造新品种、新类型。橡胶草 组织培养和遗传转化较容易, 这给其遗传改良注入了 新的活力。Qiu等(2014)将拟南芥PAP1(production of anthocyanin pigment 1)基因导入短角蒲公英中, 获 得高花青素含量的植株, 以期增加橡胶草的附加值。 Wahler 等 (2009) 沉默乳管特异表达多酚氧化酶 (PPO)基因, 促进了短角蒲公英排胶。Van Deenen 等(2013)在短角蒲公英乳管中过表达拟南芥ATP柠 檬酸裂解酶(ACL)基因, 增加流向橡胶合成的乙酰辅 酶A, 从而大幅度提高转基因植物的产胶量。目前, 橡 胶草天然橡胶合成途径中的许多蛋白和酶基因均被 克隆出来, 这为下一步进行橡胶草天然橡胶合成基因 工程调控奠定了基础。 3 橡胶草种苗繁育和栽培现状 3.1 种苗繁育 种苗繁育是实现优质品种推广和进一步改良的基础, 主要分为无性繁殖和有性繁殖两种方式。Levitt和 Hamm(1943)曾对俄罗斯蒲公英种子采集保存、种子 活力和发芽等方面进行过系统的研究, 所获得的种子 纯度达90%以上, 出苗率超过60%。为扩繁农业部种 子库的俄罗斯蒲公英, 美国俄亥俄州立大学建立了一 套橡胶草种子生产流程, 包括半控制种植、人工授粉、 种子机械化采集和脱粒、X-ray筛选等工序, 截至 2012年共生产种子2 000多万颗(Kleinhenz et al., 2010, 2012)。由于有性繁殖需异花授粉, 易受杂交污 染, 因此橡胶草的有性种子繁殖不利于保持种苗的优 良性状和纯度。早在1930年, 俄罗斯学者就注意到种 子繁育的俄罗斯蒲公英根的大小和含胶量差异很大。 此后, 民巴耶夫和李森科发现橡胶草可通过根或茎冠 扦插进行无性繁殖, 采用扦插繁殖不但能加速繁殖速 度, 而且扦插繁殖的橡胶草生长好, 发育均一, 根生 物量是种子繁殖的2倍(罗士苇等, 1951)。美国也有类 似的报道(Whaley and Bowen, 1947)。目前, 橡胶草 组织培养也获得了成功(林伯煌和魏小弟, 2009b; 林 伯煌等, 2009; 罗成华等, 2012), 这将有利于橡胶草 优良种质的扩繁和工厂化种苗生产。此外, 通过俄罗 斯蒲公英的无融合生殖改良, 这种无性种子繁殖在优 良性状固定上具有优势, 也将成为橡胶草种苗繁育的