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《华中农业大学》 2010年
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万寿菊雄性不育性状的遗传分析及其育种应用

何燕红  
【摘要】:万寿菊和孔雀草是菊科万寿菊属的多功能多用途植物,富含天然食用黄色素,具有抗癌和增强免疫力的效果;富含生物活性物质,具有杀虫、杀菌、抗线虫的功能。对环境的适应能力强,在全世界均有广泛的栽培。但其头状花序使得去雄非常困难,限制了杂交育种进程。万寿菊雄性不育材料的获得为万寿菊属植物的杂交育种开辟了广阔空间。本文围绕万寿菊雄性不育材料,通过形态学和细胞学观察探讨万寿菊不育的形成原因;利用分子标记技术,开发与雄性不育基因紧密连锁的分子标记,并评价万寿菊与孔雀草的亲缘关系;通过种间杂交分析万寿菊与孔雀草种间杂交亲和性、杂种优势、配合力和遗传效应;建立万寿菊雄性不育两用系的高效加倍技术以及相应的倍性鉴定和保存技术体系以实现万寿菊不育基因向孔雀草的转育。主要研究结果如下: 1、万寿菊雄性不育性状的形态细胞学研究以及不育原因的初步探讨。万寿菊雄性不育两用系的可育株和不育株在花前的形态特征无显著差异,现蕾后,可育株的花蕾呈圆柱形,而不育株的花蕾呈圆台形,甚至有的呈圆锥形,从而找到了一个与万寿菊不育性状紧密连锁的形态标记。万寿菊不育小花“花瓣”的颜色、质地、形态、宿存特性和细胞学结构与不育小花的萼片相似,不育万寿菊的花瓣转变成为萼片类似物。不育小花的雄蕊原基亦偏离了其正常的分化过程,而转变成类似柱头的结构,但形态上与柱头不完全一致,功能上亦不健全,其只能使花粉粒萌发并附着在乳突类似细胞上,不能使花粉管进入花柱道类似结构以到达子房。自发突变产生的花器官同源异型转变是导致万寿菊雄性不育产生的原因,而不育小花的雌蕊未受到同源异型转变的影响而仍然保持其育性。 2、与万寿菊雄性不育基因紧密连锁的分子标记的开发。以雄性不育两用系M525AB的不育株与自交系f53f杂交构建F2分离群体,利用ISSR、SRAP、AFLP标记技术结合BSA技术,筛选得到与万寿菊雄性不育基因紧密连锁的1个SRAP标记S48和4个AFLP标记AF1、AF2、AF3、AF4。利用SCAR标记转化技术结合PCR步行,S48标记转换成一个显性标记SCS48,AF4标记转换成一个共显性标记SC4。在此基础上,绘制了万寿菊雄性不育基因的连锁图谱,标记AF1、AF3、AF4/SC4位于不育基因Tems的一侧,AF2、S48/SCS48位于Tems的另一侧,Tems位点两侧的AF4/SC4和AF2位点的遗传图距分别为0.3cM和0.7cM,利用连锁标记实现了分子标记辅助育种,并为雄性不育基因的图位克隆奠定了基础。 3、万寿菊和孔雀草亲缘关系分析和种间杂交育种研究。利用SRAP标记技术分析6个万寿菊雄性不育两用系和25个孔雀草自交系或品种之间的亲缘关系。基于遗传距离,采用UPGMA聚类,可将孔雀草和万寿菊明显的区别开来,但孔雀草聚类比较混乱,孔雀草种内的遗传距离较小,相似系数高,遗传基础狭窄。万寿菊和孔雀草种间杂交的结实率与万寿菊兄妹交的结实率无显著差异、发芽率也较高,表明孔雀草与万寿菊之间不存在种间杂交障碍,杂交亲和性高。万寿菊和孔雀草种间杂交F1代的初花期表现强大的杂种优势,种间杂交种的整体性状表现中亲优势。配合力分析表明在利用雄性不育两用系进行万寿菊和孔雀草种间杂交育种时,需要同时注意对父母本的改良和选择。遗传参数分析表明各观赏性状的一般配合力方差占主要因素,基因加性遗传效应大于非加性遗传效应,即其遗传主要受加性效应控制,在育种工作中适宜进行早代选择。 4、万寿菊雄性不育两用系的多倍体育种研究。建立了完善的万寿菊雄性不育两用系的染色体加倍、倍性鉴定和加倍植株保存体系。采用三种方法进行秋水仙素处理,共获得29株四倍体万寿菊,其中以0.05%秋水仙素浸泡露白种子3-6h加倍效率最高,达到88.89%。利用扦插繁殖和种子繁殖技术保存四倍体万寿菊,四倍体结实率低,即使在适宜的气候条件下,结实率最高也只有5%左右,而采用扦插繁殖成活率相对较高。四倍体万寿菊植株变矮、花茎增大,表型性状优良。四倍体万寿菊和孔雀草杂交种的花型性状优于三倍体杂交种,但是株型过于紧凑,分枝数小,不饱满。要加强四倍体万寿菊株型性状的改良,为最终万寿菊不育性状转育至孔雀草,实现孔雀草杂交育种做准备。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S681.9

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