乌塌菜和白菜臺核复等位基因雄性不育系的创制与利用

【摘要】：乌塌菜和白菜薹是十字花科芸薹属A基因组的两种特色蔬菜,异花传粉,杂种优势显著。为了解决其杂种优势利用中的杂交制种手段问题,以复等位基因遗传的大白菜和奶白菜核基因雄性不育系为不育源,以乌塌菜和白菜薹高代自交系为转育目标品系,设计定向转育方案,采用杂交、回交和自交方法,在转育核不育复等位基因的同时转育园艺学性状,创制新的雄性不育系；探索将分子标记辅助选择技术应用于白菜薹核不育系转育,利用SSR标记鉴定目标植株的基因型；针对育成的乌塌菜雄性不育系花蕾败育问题,采用cDNA-AFLP技术分析了花蕾败育相关基因的差异表达特性。主要研究成果如下： 1.利用奶白菜核复等位基因遗传的雄性不育系‘GMS-1’,与乌塌菜自交系‘WT01’杂交,通过对F1植株雄蕊育性的鉴定,确定乌塌菜转育目标品系在核不育位点上的基因型为MsfMsf。以此为基础设计了乌塌菜核基因雄性不育系定向转育方案,在连续4代回交转育园艺学性状的基础上,育成了具有100%不育株率和100%不育度、园艺学性状与转育目标品系‘WT01’相近的乌塌菜核基因雄性不育系‘GMS-3’。 2.以育成的乌塌菜核基因雄性不育系为母本,与4个乌塌菜优良自交系配制杂交组合,以乌塌菜商品种'Vitamin'为对照进行品种比较试验,对杂交组合的整齐度、品质和产量进行分析。各杂交组合的植物学性状的整齐度高,可溶性糖、蛋白、Vc、有机酸、粗纤维以及微量元素含量均处于较高水平,大部分品质指标极显著高于对照。各杂交组合产量表现出明显的杂种优势,均显著高于对照品种。综合考察产量和品质性状,筛选出一个优良杂交组合C1。 3.以乌塌菜核基因雄性不育系为试材,取5株植株一级分枝的正常开花期花蕾和败蕾期花蕾分别建立混合池,利用cDNA-AFLP技术和生物信息学技术分析败蕾过程中的表达差异基因。共筛选到64个与花蕾败育相关的差异表达片段(TDF),片段大小在80-400bp之间。按照正常花蕾→败育花蕾的顺序,差异表达片段呈现出4类表达模式：a：有→无；b：无→有；c：强→弱；d：弱→强。其中,a类条带占43.0%,b类条带占36.5%,c类条带占10.8%,d类条带占9.7%。选取42个典型的TDF进行测序,获得的序列信息在BRAD和NCBI上进行同源性比对,其中同源性大于90%的TDF有16条,基因功能可分为8类：①能量与代谢相关的TDF1条；②逆境响应相关的TDF5条；③转录和翻译相关的TDF1条；④信号转导相关的TDF4条；⑤抗病与衰老相关的TDF2条；⑥氨基酸的合成与加工相关的TDF2条；⑦跨膜运输相关的TDF3条；⑧功能未知的TDF2条。 4.利用大白菜核复等位基因遗传的雄性不育系‘GMS-2’,与白菜薹自交系‘Br02’杂交,根据F1植株育性调查结果确定白菜薹转育目标品系的基因型为MsfMsf。以此为依据设计了白菜薹核基因雄性不育系定向转育方案,并利用分子标记辅助选择技术筛选目标基因型植株。通过对本实验室前期开发的26对SSR引物的筛选鉴定,证明了GSSR1在双亲间具有多态性,且与显性雄性不育基因Ms共分离,同样可以标记同一位点恢复基因Msf和可育基因ms。在连续3代回交转育园艺学性状的基础上,育成了具有100%不育株率和100%不育度、园艺学性状与转育目标品系‘Br02’相近的白菜薹核基因雄性不育系‘GMS-4’。 5.利用白菜薹核不育系GMS-4与6个白菜薹优良自交系配制杂交组合,对各个杂交组合的整齐度和小区产量进行测定。各杂交组合的整齐度均较高,产量优势明显。综合考察产量和其他园艺学性状,筛选出一个优良杂交组合C3。