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利用属间杂交创造菊花抗性新种质

作　者: 朱文莹
导　师: 陈发棣
学　校: 南京农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 菊花蒿属亚菊属属间杂交回交种质创新
分类号: S682.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

菊花(Chrysanthemum×morifolium)起源于我国,是我国十大传统名花和世界四大切花之一,广泛应用于切花、盆栽和花坛布置等。生物与非生物胁迫是影响多数栽培菊花品种产量和品质及推广应用地域范围的主要因素。因此,有必要对菊花品种进行抗逆性改良。菊花近缘种属野生种质中具有许多栽培菊花所缺乏的优良抗性,如抗旱、抗寒、耐涝性、耐盐性以及抗蚜虫性等,是菊花育种的资源宝库,而远缘杂交则是将上述优良性状导入栽培菊花,进行种质创新和品种改良的最有效方法之一。本研究开展了菊属切花小菊与蒿属牡蒿、黄金艾蒿之间的远缘杂交,并结合幼胚拯救手段获得杂种后代,以期改良菊花对盐、干旱等非生物胁迫和蚜虫等生物胁迫的抗性,创制菊花抗性新种质；同时以‘钟山金桂’为轮回亲本,开展了菊属‘钟山金桂’×亚菊属细裂亚菊杂种F1回交试验,并观察了回交后代性状表现。主要结果如下：1.为了将蒿属植物的耐盐性和抗旱性等非生物胁迫抗性转移到菊属植物中,开展了‘猫眼’(母本)与蒿属牡蒿(父本)间的属间杂交。采用石蜡切片、光学与荧光显微镜观察等方法,研究了父本的花粉活力、花粉-雌蕊的相互作用。花粉离体萌发实验表明牡蒿的花粉育性可以满足杂交授粉的需要；授粉后的花粉萌发过程显示在两个杂交亲本之间只是存在一定的受精前障碍,而不是彻底的不亲和；授粉后胚胎发育的观察表明,部分幼胚可以发育到球形胚时期,但随后降解；因此,杂交存在严重的受精后障碍。通过幼胚拯救方法,获得了3个再生株系。形态学和细胞学方法鉴定表明,其中只有1个株系为真正的属间杂种。杂种株系的花色、花型与母本相似,但花序直径、花心直径以及株高均小于母本,花期比母本稍早；杂种的叶片未受父本的影响。杂种根尖体细胞染色体数是双亲的均值。通过逆境胁迫下植株形态特征以及植株体内丙二醛、叶绿素、脯氨酸的分析表明,母本植株最先表现出损伤现象,体内叶绿素降解速度最快,随着胁迫的加剧,体内大量积累丙二醛,而脯氨酸合成较缓慢,说明叶片组织和细胞受损严重,对逆境的适应性和抵抗能力较差；父本出现了和母本相反的情况,即使在高浓度盐胁迫或者严重干旱胁迫下,植株形态基本保持正常,损害程度较轻,体内叶绿素含量降低缓慢,随着胁迫的加剧,体内大量合成脯氨酸,调节细胞渗透压,减缓受损程度,丙二醛积累量也较少；杂种后代则表现出中间状况。抗旱性和抗盐性比较结果表明,母本的抗逆性最差,父本最强,而杂种介于双亲之间,说明父本的抗逆性已成功转移到杂种中。2.为了改良切花小菊的抗蚜虫性和抗旱能力,以‘南农小丽’为母本开展了与蒿属黄金艾蒿的属间远缘杂交。通过对授粉后12～15d的幼胚进行离体培养,获得124株再生植株,形态学和细胞学鉴定表明其中19个杂交后代为真正的属间杂种。杂种的花色、花型出现了分离,但整体上偏向于母本,且保留了母本多头切花小菊的分枝特性；杂种的叶色也未受父本影响,后代中没有出现带有黄斑的叶片,叶形和叶色均与母本保持一致,杂种根尖体细胞染色体数是双亲的均值,为45条。抗蚜虫性鉴定表明,母本的抗蚜虫性最差,父本最强,而杂种介于双亲之间,说明父本的抗蚜虫性成功地转移到了杂种中。抗旱性鉴定的结果与‘猫眼’x牡蒿组合相似,黄金艾蒿的抗旱性明显高于‘南农小丽’,杂种后代的抗旱性高于母本,但各株系之间存在差异,杂种群体的抗旱性不及父本。3.选取课题组先前获得的‘钟山金桂’×亚菊属细裂亚菊杂种后代中非托桂型株系为父本,以‘钟山金桂’为轮回亲本开展回交试验,共获得17个回交后代株系。回交后代株系的形态出现分离,与亲本有显著差异,回交后代花型大多为托桂型,亦有半托桂型和非托桂型的分离,且部分植株花序直径大于‘钟山金桂’,回交后代所有株系的花色均为黄色。越冬期间田间脚芽发生数量以及低温胁迫下植株体内生理指标测定结果表明,回交后代的抗寒性比‘钟山金桂’强,遗传了细裂亚菊的抗寒特性。以上结果表明,通过回交不仅可提高后代的观赏特性,杂交亲本的耐寒性也能够获得遗传。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
縮略词表  10-11
引言  11-13
第一章文献综述  13-23
  1 菊属植物属间杂交研究进展  13-14
  2 远缘杂交中存在的障碍及克服方法  14-19
    2.1 远缘杂交中存在的障碍  14-16
    2.2 克服远缘杂交障碍的方法  16-19
  3 远缘杂种鉴定方法  19-21
    3.1 形态学鉴定  19-20
    3.2 细胞学和分子细胞遗传学鉴定  20
    3.3 同工酶鉴定  20
    3.4 分子标记鉴定  20-21
  4 本研究的目的及意义  21-23
第二章栽培菊花‘猫眼’与蒿属牡蒿属间杂交研究  23-37
  摘要  23-24
  1 材料与方法  24-26
    1.1 供试材料  24
    1.2 试验方法  24-26
  2 结果与分析  26-34
    2.1 花粉在柱头上的萌发状况  26-27
    2.2 幼胚拯救和植株再生  27
    2.3 杂种的细胞学鉴定  27
    2.4 杂种F_1代性状的遗传表现  27-30
    2.5 杂种与亲本的抗盐性比较  30-32
    2.6 杂种与亲本的抗旱性比较  32-34
  3 讨论与结论  34-37
    3.1 菊属切花小菊的形态在属间杂种上的遗传表现  34-35
    3.2 牡蒿抗盐及抗旱性在属间杂种上的遗传表现  35-37
第三章栽培菊花‘南农小丽’与蒿属黄金艾蒿间杂交研究  37-53
  摘要  37-38
  1 材料与方法  38-39
    1.1 供试材料  38
    1.2 试验方法  38-39
  2 结果与分析  39-50
    2.1 幼胚拯救和植株再生  39-41
    2.2 杂种的细胞学鉴定  41
    2.3 杂种F_1代与亲本的形态学比较分析  41-45
    2.4 杂种与亲本的抗蚜虫性比较  45-46
    2.5 杂种与亲本的抗旱性比较  46-50
  3 讨论与结论  50-53
第四章栽培菊花‘钟山金桂’与亚菊属细裂亚菊F_1回交后代的性状遗传表现  53-65
  摘要  53-54
  1 材料与方法  54-55
    1.1 供试材料  54
    1.2 试验方法  54-55
  2 结果与分析  55-63
    2.1 回交后代植株的获得  55-56
    2.2 植株形态学比较  56-60
    2.3 回交后代细胞学观察  60-61
    2.4 回交后代耐寒性鉴定  61-63
  3 讨论与结论  63-65
    3.1 栽培菊花若干形态性状在回交后代上的遗传表现  63-64
    3.2 细裂亚菊耐寒性在回交后代上的遗传表现  64-65
全文结论  65-67
参考文献  67-75
附录  75-79
致谢  79

利用属间杂交创造菊花抗性新种质

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