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野生毛花猕猴桃雄性种质资源遗传多样性与花粉直感研究

钟敏  
【摘要】:猕猴桃(Actinidia Lindl)是原产于我国的多年生落叶藤本果树,功能性雌雄异株,在生产上雄株对果实的产量与品质有重要作用。本研究以分布于江西省及周边地区的野生毛花猕猴桃雄性种质为试验材料,从其雄花表型性状、花粉形态以及SSR分子标记研究其遗传多样性。对毛花猕猴桃雄性种质群体的遗传结构进行分析,以此为基础对表型数量性状与SSR分子标记进行关联分析;并对选择两个毛花猕猴桃雄性株进行花粉直感效应研究,旨在为猕猴桃的育种和生产工作提供理论基础和科学依据。主要研究结果如下:(1)以野生毛花猕猴桃11个雄性自然居群为试验材料,对其雄花花器中花粉、花色、花器形态等17个表型性状进行分析,讨论其表型多样性。结果表明,各表型性状在群体间和群体内均存在显著差异。各表型性状中平均变异系数单花花粉量最大(52.34%),花冠直径最小(15.71%),从群体的角度,变异系数最大的为麻姑山居群(33.65%),变异系数最小的是五府山居群(23.63%)。相关性分析表明,花冠直径与花粉量、花粉活力显著正相关,可以通过花粉量、花色与花器姿态来对表型进行分类,聚类分析表明,11个居群聚为3大类。(2)利用扫描电子显微镜对23个野生毛花猕猴桃雄株的花粉粒进行了形态观察。毛花猕猴桃花粉粒外观为长球形,偶有近超长球形;极面观为三裂圆形,极轴长22.42~27.73μm,变异系数为4.75%;赤道轴长12.73~14.31μm,变异系数为3.12%;具3条萌发沟,赤道面可见1~2条萌发沟,等间距分布,萌发沟长20.52~24.68μm,变异系数为5.11%;萌发沟脊宽7.29~9.52μm,变异系数为6.78%;根据NPC分类系统分类,属于N3P4C5型花粉。花粉外壁纹饰有三种类型:脑纹状、波纹状和疣状纹饰,分别占花粉样品的65.22%、30.43%和4.35%。聚类分析结果显示,多数雄株亲缘关系较近,可能来源于同一母株。野生毛花猕猴桃雄株在花粉的形态上变异比花器形态的变化较小,有较多的共性特征,同时在花粉的形态、外壁纹饰上,不同单株间存在差异,体现野生毛花猕猴桃的遗传保守性和多样性。花粉外壁纹饰的演化趋势为:由波纹状向疣状和脑纹状演化。(3)采用微卫星(SSR)分子标记技术对11个野生毛花猕猴桃雄性种质群体共274份材料进行检测。38对SSR引物共检测到425个位点,观察到的平均等位基因数为11.18;有效等位基因数为4.55;Shannon’s信息指数为1.57。表观杂合度(Ho)介于0.06~0.89之间,预期杂合度(He)的范围在0.07~0.77之间,遗传分化系数(Fst)为0.21,野生毛花猕猴桃群体内存在较大的遗传变异。11个毛花猕猴桃群体遗传距离(DA)范围是0.117~0.691,遗传相似度(GI)范围为0.501~0.889。(4)采用38对SSR标记对274份野生毛花猕猴桃种质的全基组扫描,并进行群体遗传结构分析,采用Tassel的GLM分析策略进行分子标记与8个表型数量性状进行关联分析。检测到18个标记与8个表型数量性状极显著水平关联,各标记对表型性状变异的解释率范围为8.33%~52.54%。部分标记与多个性状相关联,检测到与所有雄花授粉性状相关联的标记有7个,分别为5号、A167、STAD037、ESTAD42、UTH03-04、UDK96-013和UDK96-053。(5)为研究毛花猕猴桃雄株在生产上的应用价值,选用野生优良雄株‘L7’、‘M16’和5个雌性品种‘红阳’、‘金果’、‘金魁’、‘金艳’和‘赣猕6号’为试验材料,进行授粉处理,共10个授粉组合,以分析不同授粉组合的果实坐果率及果实品质,探明其花粉直感效应。结果表明,各授粉处理在果实坐果率、果实形态、果肉含糖量、维生素C含量等方面均表现出明显的花粉直感效应,各授粉处理在果肉可滴定酸含量方面无明显花粉直感效应。不同母本品种花粉直感效应指标和变幅存在明显差异。综上所述,从毛花猕猴桃雄花表型性状、花粉形态以及SSR分子标记角度均发现毛花猕猴桃雄性种质资源有较高的遗传多样性,可为猕猴桃雄株育种提供丰富的材料。表型与SSR分子标记结果的差异主要是由环境因素造成。表型数量性状与SSR分子标记的关联,可以进一步挖掘与表型相关的基因。如使用毛花猕猴桃雄株作为授粉雄株,需进一步扩大试验,验证其亲和力和花粉直感效应。


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