百日草杂交亲本的选育与自交系间遗传多样性评价

论文摘要

百日草是园林中广泛应用的一年生草花,而目前国内市场的百日草栽培品种都是国外进口的F1代商业品种,每年因为购买种子要用去大量的外汇,所以培育具有自主知识产权的百日草新品种有十分重要的意义。本文利用定位观测、显微观察、系谱单株选择、测交或回交、分子标记等方法对百同草的开花授粉生物学特性、自交系的选育和遗传多样性预测、雄性不育系的获得等进行了系统的研究。主要研究结果如下:1.百日草的开花授粉生物学。百日草在8:30～16:00开花,舌状花柱头保持膨胀,花柱挺立可达7～10d;联苯胺—过氧化氢测定柱头可授性的结果显示,花后1～3d可授率为79.9%～83.1%,4～6d为56.1%～63.0%,7～10d为37.0%～43.3%;丫状时期、丫状尖端稍弯曲时期、柱状时期田间授粉的结实率分别为76.3%、48.5%和36.8%。百日草花粉属于三核型的花粉,离体萌发的最佳培养基组合为ME3+16%PEG4000+12%蔗糖,且上午10:00比下午3:00采集的花粉萌发率高。花粉寿命短,在常温、干燥条件下贮藏,花粉的寿命只有18h,在4℃湿润条件下贮藏也不超过1d。从制种角度来看,武汉市百日草一年中可进行两季种子生产,种子生产的最适播种期,春播为2月下旬～3月上旬;夏播为6月下旬～7月中旬。授粉后25d采收,种子的活力最高。2.自交系选育。多数百日草自交结实率低,花期用3%NaCl处理的比蕾期授粉更能提高自交结实率。经单株多代选择获得了23个花色丰富、瓣型、株型不同的百日草和1个小百日草自交系,为杂交育种提供了基础材料。3.百日草雄性不育系的获得。通过两种途径获得育性1:1分离的雄性不育系:1)F1代商业品种（利用不育系制种）自交F2代获得不育株,与F1代回交;2)多代自交出现的不育株与同一自交系可育株测交。然后在不育系内进行兄妹交、可育株自交,结合与多个自交系（恢复系）测交进行不育类型鉴定。获得了百日草深红色单隐性雄性不育两用系AH209AB、桔红色单隐性雄性不育两用系J16601AB等6个不育系。这些不育系的雄性不育株花瓣退化或丝状,雄蕊退化成丝状,内无花粉,外观呈绒毛状,具有败育彻底,不育性稳定,不受环境因素的影响,在育种上具有重要的利用价值。4.表型性状与RAPD、ISSR分子标记评价20个百日草自交系的遗传多样性。为了正确地选择百日草杂交育种的优良亲本,利用表型性状、RAPD和ISSR标记对百R草自交系间进行了遗传多样性的评估。通过对34个表型性状的分析,结果表明花色不是百日草表型特征分类的重要指标,而花径、株型和瓣型能很好地鉴别百日草自交系聚类群。从147条RAPD引物和44条ISSR引物筛选到具有多态性的RAPD引物12条,ISSR引物9条。RAPD引物共扩增出147条带,多态性位点数为100,多态性位点比率为68.03%,平均多样性指数为0.3559,有效等位基因数为1.4169;ISSR引物共扩增出128条带,多态性位点数为97,多态性位点比率为76.38%,平均多样性指数为0.4013和有效等位基因数为1.4728。试验表明,两种分子标记结果较为相似,呈极显著的正相关（r=0.733）。聚类分析将20个自交系分为2类:一类群来源于虹越种子集团公司:另一类群来源于甘肃酒泉种子集团公司,聚类群体与原产地相关。形态特征与分子标记（RAPD和ISSR）也具有显著的正相关（r=0.381,0.377）,但分析亲缘关系特别是系谱关系时,分子标记优于形态标记。ISSR是一种多态性和重复性优于RAPD的分子标记,育种过程中,适宜的分子标记结合表型性状分析,能更准确地评价百日草自交系间的遗传多样性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 1 文献综述
• 1.1 植物的杂种优势和利用
• 1.1.1 开花生物学
• 1.1.2 授粉生物学
• 1.2 植物雄性不育类型及其遗传机制的研究进展
• 1.2.1 植物雄性不育类型
• 1.2.2 细胞核隐性雄性不育的遗传机制
• 1.2.3 雄性不育的获得
• 1.2.4 核不育型的应用
• 1.3 分子标记在植物遗传改良中的应用
• 1.3.1 常见的分子标记
• 1.3.2 分子标记辅助选择在植物遗传育种中的应用
• 1.4 百日草研究进展
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2 百日草开花授粉生物学研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.2.1 武汉一年两季种子生产最适播种期试验
• 2.1.2.2 花器官特征及开花习性观察
• 2.1.2.3 花粉生活力试验
• 2.1.2.4 百日草柱头可授性的研究
• 2.1.2.5 百日草受精及胚的发育
• 2.1.2.6 不同采种期试验
• 2.1.2.7 百日草染色体的确定
• 2.1.3 数据统计分析
• 2.1.3.1 生物学性状统计方法
• 2.1.3.2 数据处理及分析
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 武汉一年两季种子生产最适播种期试验结果分析
• 2.2.2 百日草花器官特征及开花习性
• 2.2.3 花粉生活力试验
• 2.2.3.1 百日草自交系离体花粉生活力的测定
• 2.2.3.2 自交系不同开花时期的花器形态对花粉生活力的影响
• 2.2.3.3 贮藏条件对花粉萌发率的影响
• 2.2.4 百日草柱头可授性的研究
• 2.2.4.1 柱头衰老的田间观测结果
• 2.2.4.2 柱头可授性的检测
• 2.2.4.3 田间人工授粉试验的结果
• 2.2.5 百日草的胚胎学研究
• 2.2.6 不同采种期试验结果分析
• 2.2.7 百日草染色体数量的确定
• 2.2.7.1 百日草根尖染色体制片几个因素的影响试验
• 2.2.7.2 部分自交系染色体数量的测定
• 2.3 结论与讨论
• 3 百日草自交系及雄性不育系的选育
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验时间、地点
• 3.1.2 百日草自交系的选育
• 3.1.2.1 百日草自交不亲和的初步研究
• 3.1.2.2 系谱法选育的优良自交系
• 3.1.3 百日草雄性不育系的选育
• 3.1.3.1 回交获得不育系
• 3.1.3.2 测交获得不育系
• 3.1.3.3 雄性不育两用系生物学特性
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 百日草自交系的选育
• 3.2.1.1 百日草自交不亲和的初步研究
• 3.2.1.2 选育的优良自交系
• 3.2.2 不育系的获得
• 3.2.2.1 回交获得不育系的结果分析
• 3.2.2.2 测交获得不育系的结果分析
• 3.2.2.3 百日草雄性不育两用系生物学特性
• 3.3 结论与讨论
• 4 利用表型性状、RAPD和ISSR标记评价20个百日草自交系的遗传多样性
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.1.2.1 表型性状的观察与测定
• 4.1.2.2 DNA提取
• 4.1.2.3 RAPD和ISSR及其产物检测
• 4.1.2.4 数据处理及分析方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 多态性分析
• 4.2.1.1 自交系表型性状的统计分析
• 4.2.1.2 自交系RAPD和ISSR分子标记扩增产物的多态性
• 4.2.2 自交系间的遗传关系
• 4.2.3 聚类分析
• 4.2.3.1 自交系表型性状的聚类分析
• 4.2.3.2 自交系RAPD和ISSR分子标记的聚类分析
• 4.2.4 表型数据、RAPD和ISSR标记的相关分析
• 4.3 结论与讨论
• 主要参考文献
• 致谢
• 附录