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芥菜型油菜与芥蓝种间杂交初步研究

作　者: 韩甫
导　师: 周清元；李加纳
学　校: 西南大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 芥菜型油菜芥蓝种间杂种小孢子培养细胞学
分类号: S565.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

远缘杂交在一定程度上可以打破物种间的界限促进基因交流。通过远缘杂交,导入不同种、属的染色体组,可以创建作物新类型和新物种；可以导入异源染色体或染色体片段,创造出异附加系、异代换系和易位系；可以诱导孤雌生殖或者通过消除亲本之一的染色体产生单倍体,进行单倍体育种；可以为物种进化和确定物种间亲缘关系提供理论依据。另外,远缘杂交也是生物进化的重要因素之一,是物种形成的重要途径。芥菜型油菜具有耐瘠、耐旱、抗黑胫病、抗裂荚、黄籽、含油量高、种皮薄、低纤维等优良特性。芥蓝是原产于中国南部的十字花科芸薹属一年生甘蓝类蔬菜作物,对病毒病有极强的抗性。本文选用芥菜型油菜与芥蓝进行种间杂交,获得异源三倍体种间杂种,对影响种间杂交的因素及杂种性状特征进行了研究；并对1份种间杂种进行了小孢子培养,研究了小孢子培养植株的细胞学、形态学和花粉育性特点。其主要结果如下：1、选取16份芥菜型油菜和4份芥蓝为亲本材料进行正反交(芥菜型油菜×芥蓝为正交,芥蓝×芥菜型油菜为反交),配置24个杂交组合,共计授粉7577朵花蕾(其中正交组合授粉6877朵花蕾,反交授粉700朵花蕾)；移栽至田间147份种间杂交后代无性系材料,结合形态学观察和染色体数目鉴定出31份材料为真杂种,真杂种率为21.09%。2、16份芥菜型油菜和4份芥蓝种间杂交授粉35d后,杂交子房残留率波动于4.17%～80.47%,平均为59.50%,受杂交组合的影响明显。将残留子房取回实验室剥取幼胚进行胚挽救。平均剥胚效率为12.51个胚/100蕾：正交组合明显优于反交。24个杂交组合中仅有09D215×09D230组合未得到胚,其它组合剥胚效率在0.66～32.54个/100蕾之间不等。从4508个残留子房中剥取948粒幼胚,接种于四种培养基上进行胚培养,研究结果表明1/2MS培养基适于芥菜型油菜与芥蓝种间杂交胚挽救。3、选用其中四个杂交组合分别进行四种处理(授粉一次且无10%NaCl涂抹柱头、授粉—次且10%NaCl涂抹柱头、授粉二次且无10%NaCl涂抹柱头和授粉二次且10%NaCl涂抹柱头),结果表明重复授粉和10%NaCl溶液涂抹柱头两种处理方式不能有效提高种间杂交效率。对四个杂交组合授粉10d后进行每隔4天调查统计残留子房,4次调查结果表明：授粉10d时子房残留率变化趋势可以反映该杂交组合子房残留率高低。4、对芥菜型油菜和芥蓝种间杂种进行形态学调查显示,种间杂种的形态性状多数介于双亲之间,苗期叶色浓绿、叶尖端卵圆、叶裂较少、缺刻较浅、叶表面刺毛少或无,表面光滑,生长旺盛(趋向于甘蓝型油菜)；开花后,真杂种从外观表现上可分为二类：即完全不育或高度不育型和微粉型；对12份种间杂种的花粉育性检测结果表明花粉育性较低,花粉可育率介于0～47.87%之间,均低于双亲材料；种间杂种的自交结实率显示种间杂种的自交结实性较差,自交结实率仅为0.31%。杂种表现出极强的营养体杂种优势。5、镜鉴染色体数目发现真杂种为27条染色体或介于27和36条之间。种间杂种减数分裂行为异常,出现较多的染色体落后和(或)染色体桥。6、芥菜型油菜与芥蓝种间杂种与甘蓝型油菜杂交,共计授粉4104朵花蕾并进行三种处理(770蕾进行子房培养,1604蕾进行幼胚培养,1730蕾留在田间自然生长至成熟收获),结果显示幼胚培养效率最高。其中,子房培养的平均效率(种子数/授粉花蕾数×100%)为5.32%,在MS培养基上培养的效率最高(7.22%)。幼胚培养时各组合子房残留率介于13.85%-100.00%,平均为60.72%;剥胚效率介于4.41%～62.75%,平均为22.57%。四种培养基对剥离的幼嫩胚珠进行培养,平均发芽率为4.97%,各组合间发芽率介于0～25.00%,组合间差异明显；其中以1/2MS培养基发芽率最高(7.53%),M培养基发芽率最低(1.12%)。田间自然生长的平均结荚率为39.42%,平均结实率仅为5.14%,种子发芽率仅2.25%。(芥菜型油菜×芥蓝)×甘蓝型油菜F1代叶片形态差异较大,偏向于甘蓝型油菜。花粉育性检测结果显示(芥菜型油菜×芥蓝)×甘蓝型油菜F1代花粉育性较芥菜型油菜×芥蓝F1代提高,花粉可育率在17.69%～73.15%之间。7、以芥菜型油菜和芥蓝的种间杂种和芥蓝与芥菜型油菜杂交,杂交结果显示,种间杂种和芥蓝杂交亲和性极差,杂交1042朵花蕾,结荚率较低,平均仅为18.14%,仅获得3粒干瘪种子,未萌发；种间杂种和芥菜型油菜杂交亲和性较好,杂交732朵花蕾,平均结荚率为26.64%,平均结实率为5.05%,但是种子发芽率极低。8、选用芥菜型油菜×芥蓝杂种F1代10D903进行小孢子培养,得到245个子叶型胚,最后有92个发育成苗。调查发现,小孢子培养后代材料间差异明显,变异范围广泛。大体上可以分为两大类,其中一类,叶色浓绿,生长势旺盛,偏向于甘蓝型油菜;第二类,叶色较浅,长势也较瘦弱。小孢子培养后代的花粉育性主要分布在60.00%～70.00%之间,多数达到或超过10D903的花粉育性水平。通过细胞学研究发现在不同小孢子培养无性系间染色体数目变异较大,甚至同一无性系的不同细胞染色体也存在着差异。本文利用芥菜型油菜和芥蓝进行种间杂交,并对获得杂种进行研究,获得了芥菜型油菜×芥蓝杂种F,及其小孢子培养植株,新材料的获得为甘蓝型油菜的遗传改良奠定了物质基础,为进一步研究芸薹属不同染色体组间亲缘关系创造了条件。

芥菜型油菜与芥蓝种间杂交初步研究

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