《Plants》：Generation and Characterization of a Sexual Tetraploid Genotype of Seashore Paspalum (Paspalum vaginatum) for Novel Breeding Strategies
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海雀稗（Paspalum vaginatum）的育种长期受限于二倍体种质；然而近缘物种中存在丰富多样性可供利用。该物种为二倍体，并因自交不亲和而表现为异花授粉。本研究旨在获得染色体加倍的四倍体，并评价染色体加倍对表型与生殖方式的影响。研究人员以二倍体群体产生的
海雀稗（Paspalum vaginatum）的育种长期受限于二倍体种质；然而近缘物种中存在丰富多样性可供利用。该物种为二倍体，并因自交不亲和而表现为异花授粉。本研究旨在获得染色体加倍的四倍体，并评价染色体加倍对表型与生殖方式的影响。研究人员以二倍体群体产生的种子和幼苗为材料，用0.2%秋水仙素处理24 h或48 h。研究人员对两种细胞型（cytotypes）的形态、解剖和生殖性状进行评价；利用组织学与光学互补方法观察大孢子发生（megasporogenesis）和大配子体发生（megagametogenesis），并在自交和开放授粉下评估结籽率。研究人员用24 h秋水仙素处理的幼苗成功获得一株四倍体，效率为0.2%。四倍体中分蘖、叶片、花序、气孔和花粉粒尺寸增大，叶色更深，长势更强。胚囊发育在两种细胞型中相似，表明诱导四倍体仍保持有性生殖。自交不结籽，开放授粉仅有少量结籽，证实其为异花授粉。该四倍体可作为桥梁亲本，通过种间杂交和无融合生殖（apomixis）操作，从可杂交的多倍体Paspalum属物种中渐渗遗传变异。
研究背景方面，海雀稗（Paspalum vaginatum）为暖季多年生草本，适应沿海湿润与盐渍环境，广泛用于草坪、牧草和地被。该物种主要为二倍体（2n = 2x = 20），因自交不亲和而天然异花授粉，商业生产以营养繁殖为主，遗传改良依赖生态型选择和种内杂交，种子品种少。近缘Paspalum属多为多倍体且具无融合生殖（apomixis，指不经受精由未减数或无孢子胚囊产生克隆种子的无性种子繁殖方式），如Paspalum distichum、Paspalum notatum和Paspalum conjugatum。二倍体海雀稗与二倍体近缘种杂交成功率低，而通过把二倍体染色体加倍为四倍体、再以有性四倍体作母本与无融合多倍体父本杂交，是Paspalum属中已被证明可行的策略。此前Schwartz等对海雀稗用秋水仙素仅获三倍体，未获人工四倍体，因此染色体加倍导致的表型、育性与生殖方式变化未知。为拓宽海雀稗遗传基础并发展新育种策略，研究人员开展本研究，论文发表于《Plants》。
关键技术方法方面，材料来自Zinma Seeds提供的二倍体育种群体；以0.2%秋水仙素处理种子与幼苗24 h或48 h诱导染色体加倍；用流式细胞术（flow cytometry）估测倍性，用根尖有丝分裂中期染色体计数确认染色体数；田间种植后测定形态、解剖与生理性状；以石蜡切片、光学显微镜、扫描电镜（SEM）、微分干涉差显微镜观察大孢子发生与大配子体发生；以自交套袋和开放授粉评估结籽率。
2.1 四倍体植株的获得：研究人员用0.2%秋水仙素处理二倍体caryopses与seedlings，流式细胞术和染色体计数判定倍性。24 h处理幼苗460株中存活19株，其中1株为四倍体（2n = 4x = 40），效率0.2%；种子处理存活者仍为二倍体，48 h处理种子无存活，对照组无自发四倍体。结论：首次成功获得海雀稗诱导四倍体，且非自发加倍。
2.2 表型表征：研究人员比较二倍体与四倍体的分蘖、节间、叶片、花序、小穗、气孔、花粉与NDVI。四倍体具gigas effect（巨大型效应，器官与细胞增大现象），叶长增227.1%、叶宽增69.6%、节间长增58.4%、叶厚增46.4%、下花序轴长增44.6%、气孔长增32.2%；叶色更深，NDVI更高；花粉赤道径更大。结论：染色体加倍引起明显形态与解剖巨型化及深绿表型。
2.3 生殖表征：研究人员观察胚珠与胚囊发育。二倍体与四倍体均经大孢子母细胞减数分裂形成线形四分体，合点端大孢子功能化，经2核、4核、8核发育为Polygonum型胚囊，含卵器、中央细胞和反足细胞团，无无孢子胚囊、无非减数起源、无多胚囊。结论：染色体加倍未改变雌性有性生殖途径，诱导四倍体仍为有性。
2.4 种子育性：研究人员设自交与开放授粉。二倍体自交不结籽，开放授粉结籽23.3%；四倍体自交不结籽，开放授粉结籽0.9%。结论：四倍体保留自交不亲和与异花授粉特性，低结籽率可能与缺乏可杂交花粉源有关。
讨论部分总结：研究人员指出，这是海雀稗首次染色体加倍成功，低效率或可解释既往未见报道。gigas effect与Paspalum属其他二倍体加倍趋势一致；深绿色也见于三倍体材料。四倍体高长势不同于多数染色体加倍Paspalum基因型。雌配子体发育未受加倍影响，未出现无融合生殖表达。低结籽率提示需测与P. distichum等近缘四倍体种的可杂交性。有性异花四倍体可作桥梁亲本：以四倍体母本与P. distichum或其他草坪型Paspalum父本杂交，后代分离有性与无融合个体；有性后代进入反复选择，无融合后代可直接固定杂种优势并育成种子品种，从而把近缘种 turf 性状与抗逆性引入海雀稗。
结论部分翻译：综上所述，研究人员通过染色体加倍成功创制海雀稗四倍体基因型。倍性提升导致表型变化，主要是细胞与器官增大，可用于育种。该染色体加倍基因型保持有性与异花授粉，并可作为桥梁亲本，从可杂交的无融合生殖物种中渐渗遗传变异。
