芸薹属与诸葛菜属间远缘杂交及种质创新的研究

论文摘要

诸葛菜（Orychophragmus violaceus L.）是十字花科诸葛菜属的一个种，主要作为观赏植物栽培。由于它具有许多优良的农艺性状，因此，引起了越来越多的油菜育种工作者的关注。本文对芸薹属与诸葛菜属间杂交亲和性、花粉与柱头的相互作用、属间杂交子房的培养以及杂种的形态学、细胞学及分子鉴定等方面进行了研究，试验结果如下：（1）采用诸葛菜与芸薹属植物进行杂交，共授粉15117朵花，培养6034个子房，获得231个角果，238粒杂交种子，12株真杂种植株。（2）对芸薹属与诸葛菜属间杂交亲和性研究表明，芸薹属与诸葛菜属间杂交存在高度的不亲和，很难获得杂种。F1种子的产生不仅与亲本的基因型有关，而且与杂交的组配方式有关。以芸薹属做母本的杂交亲和性高于以诸葛菜做母本的组合的杂交亲和性。授粉子房离体培养能够提高属间杂交种产生的频率。（3）用苯胺蓝染色法，在荧光显微镜下观察了诸葛菜的花粉在甘蓝型油菜、白菜型油菜和芥菜型油菜的柱头上的粘合、萌发及花粉管在柱头和花柱中的生长、伸长情况。结果表明，芸薹属与诸葛菜属间杂交存在花粉和柱头不亲和及“拒绝”反应，诸葛菜花粉很难在三种类型油菜的柱头上粘合和萌发，同时在花粉粘合的部位及其附近柱头乳突细胞内产生大量胼胝质；萌发的少量花粉粒，其花粉管生长迟缓，且发生严重扭曲、肿胀等畸形现象，从而导致其进入柱头也比较困难；少数花粉管能穿过柱头进入花柱。诸葛菜花粉与三种类型的油菜柱头的相互作用不同，即亲和性不同。芥菜型油菜（四川黄籽）与诸葛菜的亲和性比甘蓝型油菜（湘油15）与诸葛菜、白菜型油菜（澧临白菜）与诸葛菜的亲和性都高。表明芸薹属植物与诸葛菜杂交，存在严重的受精前障碍。（4）以三种类型油菜和诸葛菜为材料，对芸薹属与诸葛菜属间杂交子房进行胚挽救研究，结果表明，蕾期授粉后第7天取杂交子房进行离体培养效果较好；不同的杂交组合其子房培养效果不同，以红叶芥×诸葛菜的结籽率最高，达12.20％；同一杂交组合，正、反交子房培养效果存在显著差异，选择杂交亲和性强的种及品种为杂交母本，可以提高子房培养的效果；以MS为基本培养基附加一定量的激素比以B5为基本培养基附加一定量的激素效果好，以MS培养基(添加2.0mgL-16-BA、0.2 mgL-1NAA、500 mgL-1水解酪蛋白和0.5％活性炭)培养子房效果最好；赤霉素、甘氨酸及氯化钠溶液处理母本柱头效果不明显。（5）对所获得的杂种植株形态学鉴定表明，大部分为偏母植株，少数为双亲的中间型，具有父本的一些形态特征，如：叶表面有毛，叶缘有锯齿和叶柄呈现紫色等，个别植株出现了双亲所不具备的新性状。由742×诸葛菜获得的F1植株的花色为乳白色，明显不同于母本的黄色；由尤嫩斯×诸葛菜获得的F1植株叶形变化大，不同于父母本的叶形。（6）对杂种植株花粉育性鉴定表明，不同组合花粉育性不同；所有杂种植株花粉的可育性在0—21％之间，其中来自于组合742×诸葛菜和尤嫩斯×诸葛菜的2株F1植株表现出完全雄性不育。（7）从55对SSR引物中筛选出4对引物，用于F1代杂种的鉴定。对所获得的192株F1植株进行SSR分子鉴定显示有12株F1代植株表现为既有母本的特征带，也有父本的特征带；或者失去了母本的一条特征带，表明这12株F1代植株为属间杂种。SSR分子标记为杂种的早期鉴定提供了操作简单、成本低和实用性较强的分子鉴定方法。（8）属间杂种在形态和分子水平上的变异预示通过芸薹属与诸葛菜属间杂交可有效地创造新的种质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 诸葛菜的研究进展
• 1.1 诸葛菜的生育期、形态特征、农艺性状和生态习性
• 1.1.1 生育期
• 1.1.2 形态特征
• 1.1.3 农艺性状
• 1.1.4 生态习性
• 1.2 诸葛菜的品质性状
• 1.3 诸葛菜与芸薹属植物的远缘杂研究
• 1.3.1 杂交亲和性研究
• 1.3.2 细胞遗传学研究
• 1.4 诸葛菜分子方面的研究
• 1.5 展望
• 2 芸薹属油料作物远缘杂交育种研究进展
• 2.1 远缘杂交在芸薹属油料作物育种中的意义
• 2.2 芸薹属油料作物远缘杂交育种的成就
• 2.3 远缘杂交不亲和机理的研究
• 2.3.1 花期不遇
• 2.3.2 远缘杂交受精前不亲和
• 2.3.3 远缘杂交受精后的不亲和
• 2.3.4 远缘杂种的不育性
• 2.4 克服油菜远缘杂交不亲和性的方法
• 2.4.1 选择适当亲本并注意正反交
• 2.4.2 蕾期授粉、重复授粉
• 2.4.3 用化学物质处理柱头
• 2.4.4 改变植株生长和杂交条件
• 2.4.5 体细胞融合
• 2.4.6 遗传转化
• 2.5 远缘杂种不育性的克服方法
• 2.5.1 子房、胚珠和胚培养
• 2.5.2 染色体加倍
• 2.5.3 利用回交法
• 2.5.4 小抱子培养
• 2.6 远缘杂种的鉴定与选择
• 2.6.1 形态学鉴定
• 2.6.2 细胞学鉴定
• 2.6.3 同工酶鉴定
• 2.7 展望
• 3 SSR分子标记技术在油菜育种中的应用
• 3.1 遗传连锁图谱构建及重要农艺性状基因定位
• 3.2 种质资源的遗传多样性分析
• 3.3 品种SSR指纹图谱的构建与品种（杂种）鉴定
• 3.4 辅助选择育种
• 3.5 问题及讨论
• 参考文献
• 第二章 芸薹属与诸葛菜属间杂交亲和性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 甘蓝型油菜与诸葛菜杂交的结角率和亲和指数
• 2.2 白菜型油菜与诸葛菜杂交的结角率和亲和指数
• 2.3 芥菜型油菜与诸葛菜杂交的结角率和亲和指数
• 2.4 黑芥（尤嫩斯）与诸葛菜杂交的结角率和亲和指数
• 2.5 属间杂交亲和性的细胞质效应分析
• 3 讨论
• 参考文献
• 第三章 芸薹属与诸葛菜属间花粉与柱头相互作用的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 花粉粒在柱头表面的粘合
• 2.2 花粉粒的萌发和花粉管与柱头表面的相互作用
• 2.3 花粉管与花柱的相互作用
• 3 小结与讨论
• 参考文献
• 第四章 芸薹属与诸葛菜属间杂交子房培养的初步研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 杂交及处理方法
• 1.3 培养方法和培养基
• 1.4 计算方法
• 2 结果与分析
• 2.1 角果（子房）在培养基中的变化
• 2.2 取材时间对子房培养的影响
• 2.2.1 取材时间对子房脱落的影响
• 2.2.2 取材时间对子房培养的影响
• 2.3 杂交组合对子房培养的影响
• 2.4 培养基对子房培养的影响
• 2.5 化学物质处理柱头对子房培养的影响
• 2.6 不同杂交组合种子萌发率及植株再生
• 3 讨论
• 参考文献
• 第五章 芸薹属与诸葛菜属间杂种的形态学特征
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1植株形态学观察'>1.2.1 F₁植株形态学观察
• 1.2.2 花器观察
• 1.2.3 花粉育性观察
• 1.2.4 结实性考察
• 2 结果与分析
• 2.1 属间杂种种子形态特征
• 1杂种植株苗期形态特征'>2.2 F₁杂种植株苗期形态特征
• 2.2.1 甘蓝型油菜×诸葛菜
• 2.2.2 白菜型油菜×诸葛菜
• 2.2.3 芥菜型油菜×诸葛菜
• 2.2.4 尤嫩斯×诸葛菜
• 1杂种植株成熟期形态特征'>2.3 F₁杂种植株成熟期形态特征
• 1植株花粉的育性'>2.4 F₁植株花粉的育性
• 2.5 植株的结实性
• 3 讨论
• 参考文献
• 第六章 芸薹属与诸葛菜属间杂种的SSR分子鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 DNA的提取
• 1.2.2 DNA纯度检测与浓度估算
• 1.2.3 PCR反应条件
• 1.2.4 PCR扩增程序
• 1.2.5 电泳及其检测
• 2 结果与分析
• 2.1 模板DNA的制备
• 2.2 引物的筛选
• 2.3 用于杂种鉴定的引物多态性分析
• 2.4 属间杂种的鉴定
• 3 讨论
• 参考文献
• 本研究的主要结论和创新点
• 附录1 本研究中使用的55对SSR引物
• 附录2 芸薹属与诸葛菜间杂交子房培养所用的基本培养基配方
• 附录3 常用溶液的配制
• 缩写词
• 致谢
• 作者简历
• 在读期间科研学术成果