羽衣甘蓝小孢子培养及红叶性状的SRAP标记

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:sunjun
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羽衣甘蓝是一种重要的观赏植物和蔬菜作物,但由于其为绿体春化植物,花芽分化所需时间长,两年才能完成一个有性生活周期,利用常规育种手段培育一个自交系需要68年。采用双单倍体育种方法替代自交系选育过程,可以有效地缩短育种年限,提高育种效率,小孢子培养便是一种高效的培育双单倍体的细胞育种技术,因此,优化羽衣甘蓝小孢子培养技术体系,有重要的实践意义。叶色是羽衣甘蓝最重要的观赏性状,开发与叶色紧密连锁的分子标记,是探索叶色形成机理和开展分子标记辅助育种研究的重要前提。本项研究以16个羽衣甘蓝杂交种为试材进行小孢子培养,分析小孢子胚状体的发生与发育、以及小孢子植株再生的影响因素,筛选准确高效的小孢子植株倍性鉴定方法,探索人工诱导染色体加倍方法,鉴定培养所得DH系的自交亲和性及用其配制杂交种的园艺学性状;利用小孢子培养创制的DH系配制杂交组合,构建F2分离群体,筛选与红叶性状连锁的SRAP标记。获得了以下结果:1.优化了羽衣甘蓝小孢子胚诱导体系。研究证明了基因型是影响羽衣甘蓝游离小孢子培养中胚状体形成的关键因素。在供试的16个基因型材料中15个基因型获得了小孢子胚状体,但出胚品种的胚诱导率相差很大,最高的‘皱叶红心’和最低的‘白鸠’两者胚诱导率相差达1.94胚·蕾-1。花蕾长度在3.013.50mm范围内时,小孢子所处单核中晚期的比例最高,达67.31%。因此,在羽衣甘蓝小孢子培养时,选蕾长度应集中在3.013.50mm范围内,有助于胚状体诱导成功,此时花瓣与花药比在2/34/5。花蕾经4℃低温预处理可以提高胚产量,以处理24h效果最好,时间过长则会起反作用;小孢子培养前先在33℃热激处理24h有利于小孢子启动胚状体发育途径。培养过程中添加和更换培养基均能显著提高胚产量,加液培养更有利于提高胚产量。不同材料对激素反应不尽相同。‘波浪叶红心’在不含激素的培养基中胚诱导率最高;‘红欧’以在添加0.10mg·L-16-BA的培养基中培养效果最好;‘白鸥’则在6-BA0.10mg·L-1+NAA0.10mg·L-1浓度组合的培养基中反应最好。振荡培养有利于胚状体的发生和发育,既能提高小孢子胚诱导率,又能促进子叶形胚发生,提高子叶形胚的比例,减少畸形胚发生率。2.建立了羽衣甘蓝小孢子胚高频再生植株体系。B5固体培养基最适合羽衣甘蓝小孢子胚的再生。小孢子胚形成后,转至B5培养基,萌发很快,胚芽迅速分化,有利于胚发育成再生植株。子叶形胚植株再生频率显著高于其它类型的胚。鱼雷形胚可以发育成子叶形胚,然后再发育成苗;也可以先形成愈伤组织然后再分化成植株。心形胚、球形胚和畸形胚只有很小一部分能发育形成植株。最适宜的转胚时间是小孢子培养后的第25天。尽量减少胚状体在NLN液体培养基中滞留的时间,可以获得高的植株再生频率。小孢子胚转至固体培养基后,先在4℃低温培养一定时间,可以显著提高植株再生频率。‘白欧’和‘皱叶白心’的小孢子胚在4℃处理5d时效果最好;而‘皱叶红心’的胚在4℃处理2d后再生频率最高,但是低温处理时间不宜过长。接种到添加活性炭培养基上的胚状体萌发较快,再生植株生长健壮,成活率高。但是,添加活性炭并不能显著提高植株再生频率。添加适当浓度的AgNO3能促进小孢子胚发育形成植株。‘红欧’在添加3.0mg·L-1AgNO3处理中获得最高植株再生频率,‘皱叶红心’在添加5.0mg·L-1AgNO3的处理中植株再生频率最高。3.研究确定了羽衣甘蓝小孢子植株倍性鉴定及加倍方法。小孢子再生植株鉴定方法可以应用染色体计数的直接鉴定方法与形态学特征、气孔特征、花粉粒大小与活力、自交结实情况和流式细胞仪间接鉴定方法相结合。小孢子再生植株群体中,单倍体、双单倍体和四倍体同时存在,但不同基因型间再生植株的自然加倍率差别很大,对于自然加倍率低的基因型有必要进行人工加倍处理。在不同人工染色体加倍方法中,秋水仙素处理小孢子方法效果最好,在50mg·L-1处理36h时加倍效率为52.9%,显著高于对照;秋水仙素处理切根小植株处理效果最差,小植株死亡率很高;在试管苗浸根试验中以1000mg·L-1的秋水仙素处理植株根部4h的加倍效果最好,为44.8%,但这种方法容易造成根部损伤,移栽田间后生长较弱。4.鉴定筛选出一批优异的羽衣甘蓝DH系。通过游离小孢子培养体系的优化,获得10个品种羽衣甘蓝来自不同胚状体的小孢子植株239株,经园艺学性状鉴定筛选出优异DH系18个。经自交亲和指数测定,所有DH系均符合自交不亲和系标准。利用DH系试配杂交组合,筛选出综合性状优良的杂交组合7个。5.筛选获得了与红叶性状紧密连锁的SRAP标记。通过遗传分析证明了羽衣甘蓝红叶与白叶性状为一对基因控制的质量性状,红叶为显性。采用SRAP+BSA法,筛选获得了3个与红叶基因Re紧密连锁的SRAP标记,它们位于Re基因的两侧,遗传距离分别为2.2cM、6.4cM和3.7cM。
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