通过远缘杂交实现白菜根肿病抗性向甘蓝的转移
发布时间：2020-08-21 21:03
【摘要】：十字花科根肿病是由芸薹属根肿菌(Plasmodiophora brassicae)侵染引起的的世界性病害,主要通过土壤传播,目前已发展成十字花科蔬菜的主要病害。甘蓝属于十字花科(Brassicaceae)芸薹属(Brassica)甘蓝种(Brassia oleracea L.),是我国主要蔬菜作物之一。近年来,甘蓝根肿病在全国各地发展迅速,对甘蓝的产量和品质造成了巨大的损失,选育抗病品种是最有效的防治措施之一,但甘蓝类蔬菜中抗病资源比较缺乏,导致甘蓝抗病育种研究进展缓慢。大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)属于十字花科芸薹属芸薹种,其根肿病抗性资源丰富,且抗病基因位点的研究也较为深入。为了改良甘蓝的根肿病抗性,通过甘蓝与抗性大白菜远缘杂交,结合胚挽救技术将大白菜的抗性基因转入到甘蓝中,创制抗根肿病甘蓝新材料,为甘蓝抗根肿病育种奠定一定基础。本研究将抗根肿病的大白菜与甘蓝进行种间杂交和两次回交,利用胚挽救技术获得甘蓝与大白菜杂交的新材料,对获得的杂种材料F_1、BC_1和BC_2进行形态学鉴定、细胞学鉴定、花粉育性鉴定、人工室内根肿病抗性鉴定以及分子标记鉴定,主要研究结果如下:1、对20份大白菜材料进行田间自然诱发接种根肿病抗性鉴定,结果表明对根肿病免疫的材料1份,高抗材料5份,抗病材料12份和感病材料2份。选择田间鉴定表现出对根肿病免疫和高抗的6份材料,进行室内人工接种鉴定,进一步确定抗性,综合两次鉴定结果,选择抗性强且稳定的2份大白菜材料CR英雄、CR12作为远缘杂交的抗源供体材料。2、选取已发表的与根肿病相关基因紧密连锁的43个分子标记对4份大白菜抗病材料CR12、CR英雄、CR帝王26、京春CR3,1份感病大白菜材料夏魁和3份甘蓝感病京丰一号、D6、329进行引物扩增。发现SSR标记B0902在4份抗病材料中均能扩增出250bp左右的特异性条带,在4份感病材料中扩增出200bp左右的特异性条带,表明标记B0902能用于根肿病抗性的分子标记辅助选择。3、以5个甘蓝品种D6、329、R、f416、309为母本,2个大白菜品种CR12、CR英雄为父本进行杂交,运用蕾期授粉结合胚挽救技术获得5个种间杂种F_1代,分别为YX(1)(D6×CR英雄)、YX(2)(329×CR英雄)、YX(3)(R×CR英雄)、YX(4)(f416×CR英雄)、CR12(5)(309×CR12)。杂交组合YX(1)的结荚率最高为87.92%,以及成活的幼胚数/授粉花蕾数也最高,为0.97%。对获得的5个杂种F_1代进行形态学鉴定,发现CR12(5)为假杂种,其余4个F_1为真杂种,其体细胞染色体数目为19条。4个真杂种花药干瘪细小,无花粉,即无育性。对F_1进行人工室内接种鉴定,3个株系YX(2)、YX(3)、YX(4)对4号和11号生理小种抗病,株系YX(1)对11号生理小种抗病,4号生理小种感病。同时结合分子标记B0902,对父母本及F_1代材料进行扩增,发现F_1代材料均能扩增出抗感父母本的特异性条带。4、以甘蓝×大白菜杂交获得的杂种F_1代为试材,利用秋水仙素进行加倍,得到加倍后的材料叶片、花蕾、角果等都更大,体细胞染色体数目为38条,是异源四倍体,分别为YX(1)Q、YX(2)Q、YX(3)Q、YX(4)Q。以杂种F_1代和异源四倍体材料为母本,5个甘蓝品种作为父本进行回交,共设置20个杂交组合。有5个杂交组合获得后代,共获得12个株系。其中YX(1)Q×329回交组合的幼胚数/授粉花蕾数高于其他组合为2.99%。回交株系经形态学和细胞学鉴定为真杂种,其染色体条数为22-28条,均有花粉,但花粉无育性。对BC_1进行人工室内接种鉴定,YX(1)Q-2-1、YX(1)Q-3-1、YX(1)Q-3-2、YX(1)Q-5-1、YX(1)Q-5-2、YX(1)Q-5-3、YX(1)Q-5-4对11号生理小种抗病,YX(3)Q-1-1、YX(3)Q-5-1、YX(3)Q-5-2、YX(3)Q-5-3、YX(3)Q-5-4对4号生理小种抗病。分子标记辅助鉴定结果显示YX(3)Q-1-1、YX(3)Q-5-1、YX(3)Q-5-2、YX(3)Q-5-3、YX(3)Q-5-4均能扩增出父母本的特异条带,与人工鉴定结果一致。而YX(1)Q-2-1、YX(1)Q-3-1、YX(1)Q-3-2、YX(1)Q-5-1、YX(1)Q-5-2、YX(1)Q-5-3、YX(1)Q-5-4丢失母本YX(1)Q的抗性条带,但能扩增出YX(1)Q的杂种特异带。5、以12个杂种BC_1株系为母本,甘蓝为父本进行回交,共设置60个回交组合。共有4个回交组合获得回交后代YX(3)Q-5-2×D_6、YX(3)Q-5-2×R、YX(3)Q-5-2×f416、YX(3)Q-5-2×329,分别为1株、2株、1株、2株。在本次试验中亲和性最好的杂交组合为YX(3)Q-5-2×R。回交株系经形态学鉴定为真杂种,染色体条数为18或20条,有花粉且有育性。对BC_2代进行室内人工接种根肿病抗性鉴定,YX(3)Q-5-2-1-1、YX(3)Q-5-2-3-1、YX(3)Q-5-2-5-1、YX(3)3Q-5-2-5-2对4号和11号生理小种抗病,YX(3)Q-5-2-2-1、YX(3)Q-5-2-2-2对4号和11号生理小种感病,与分子标记辅助鉴定结果一致。综上所述,本试验利用甘蓝和抗性大白菜进行远缘杂交,共获得5个杂种F_1代,经形态学观察和细胞学鉴定,CR12(5)为假杂种,其余4个F_1为真杂种,体细胞为19条且杂种无花粉,利用人工接种鉴定和分子标记辅助选择,YX(1)对11号生理小抗病,4号生理小种感病,YX(2)、YX(3)、YX(4)对4和11号生理小种抗病。将抗病杂种F_1代与5个甘蓝进行回交,得到12个BC_1代,经形态学观察和细胞学鉴定为真杂种,其染色体为22-28条。杂种均有花粉,但无育性。根肿病抗性鉴定结果为7个BC_1株系对11号生理小种抗病,5个株系对4号生理小种抗病。用抗病BC_1作为母本与甘蓝进行回交,得到6个BC_2代,经形态学和细胞学鉴定为真杂种,染色体条数为18或20条,且杂种均有花粉且有育性。人工接种鉴定结合分子标记鉴定结果为4个BC_2株系对4号和11号生理小种抗病,2个BC_2株系对4号和11号生理小种感病。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S436.35
【图文】：
品种Variety病情指数Disease index抗性Resistance type品种Variety病情指数Disease index抗性Resistance typ夏魁A60.43 S 早春皇冠 9.39 R CR 春辉 13.61 R 冷地王 2号 12.34 R6hnCR1 11.67 R 高丽冬王 17.36 RCR 英雄 1.90 HR CR 帝王 37号 13.61 RCR 天白 1.32 HR CR 帝王 26号 0.00 I祥如意 5.92 R CR 帝王 3号 12.88 RCR 春美 8.29 R 德高 CR107 1.14 HRCR12 2.82 HR 百慕田尚品 9.67 R东 7号 60.60 S 强势抗根王 12.12 R寒冬 CR 17.78 R 新京秋三号 31.01 S春 CR3 2.25 HR注：A：感病对照；I：免疫；HR 高抗；R：抗病；S：感病；Note: A: Susceptible control; I: No sw elling;; HR: High resistance; R: Resistant; S: Susceptible
图 4-1 B0902 在抗感材料中的扩增条带抗病条带 感病条带Fig4-6 Amplified bands of primers B0902 in resistant materials and susceptible materialArrowheads show the resistant bands to clubrootArrowheads show the susceptiblet bands to clubroot4.4 讨论本研究对已报道的 43 个抗根肿病连锁分子标记进行了验证，找到一个分子标记 B0902 可用于筛选本试验供试材料抗感的分子标记。4 个抗病材料在 250bp左右可扩增出特异性条带，4 个感病材料在 200bp 左右能扩增出特异条带，由于抗病材料 CR12、CR 英雄和感病甘蓝 D6、329将作为远缘杂交的亲本，所以该分子标记将可以用于远缘杂交后代的抗性筛选。由于标记 B0902 与 CRb基因紧密连锁（Kato T et al,2012），推测 CR 英雄和 CR12 材料含有抗性基因 CRb，且抗源可能来源于芜菁 Gelria R。找到紧密连锁的分子标记，与接种鉴定相结合，使材料的抗性更为准确。相对于传统育种，分子标记具有明显优越性，特别是目标性状为数量性状或者受许多微效基因，环境影响时，根据表型选择准确性不高，且费时费力，采取分子标记鉴定可明显缩短育种进程、加快新品种选育。Lv 等
表 5-5 甘蓝与大白菜杂交组合亲和性比较Table 5-5 Crossing-compatibility between Brassica oleracea and B.rapa L. ssp. pekinensis杂交组合Number授粉花蕾数No.ofbudspollinated收获子房数No.ofembryosobtained结荚率(%)Poddingrate成活幼胚数No.ofimmatureembryossurvived成活幼胚/授粉花蕾数(%)Immature embryossurvived /budspollinated试管苗数PlantletsYX① 207 182 87.92 2 0.97 1YX② 156 112 71.79 1 0.64 1YX③ 227 178 78.41 1 0.44 1YX④ 200 156 78.00 1 0.50 1YX⑤ 202 161 79.70 0 0 012① 182 201 80.40 0 0 012② 112 167 70.46 0 0 012③ 178 185 74.00 0 0 012④ 156 114 71.25 0 0 012⑤ 161 181 78.02 1 0.62 0
本文编号：2799855
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S436.35
【图文】：
品种Variety病情指数Disease index抗性Resistance type品种Variety病情指数Disease index抗性Resistance typ夏魁A60.43 S 早春皇冠 9.39 R CR 春辉 13.61 R 冷地王 2号 12.34 R6hnCR1 11.67 R 高丽冬王 17.36 RCR 英雄 1.90 HR CR 帝王 37号 13.61 RCR 天白 1.32 HR CR 帝王 26号 0.00 I祥如意 5.92 R CR 帝王 3号 12.88 RCR 春美 8.29 R 德高 CR107 1.14 HRCR12 2.82 HR 百慕田尚品 9.67 R东 7号 60.60 S 强势抗根王 12.12 R寒冬 CR 17.78 R 新京秋三号 31.01 S春 CR3 2.25 HR注：A：感病对照；I：免疫；HR 高抗；R：抗病；S：感病；Note: A: Susceptible control; I: No sw elling;; HR: High resistance; R: Resistant; S: Susceptible
图 4-1 B0902 在抗感材料中的扩增条带抗病条带 感病条带Fig4-6 Amplified bands of primers B0902 in resistant materials and susceptible materialArrowheads show the resistant bands to clubrootArrowheads show the susceptiblet bands to clubroot4.4 讨论本研究对已报道的 43 个抗根肿病连锁分子标记进行了验证，找到一个分子标记 B0902 可用于筛选本试验供试材料抗感的分子标记。4 个抗病材料在 250bp左右可扩增出特异性条带，4 个感病材料在 200bp 左右能扩增出特异条带，由于抗病材料 CR12、CR 英雄和感病甘蓝 D6、329将作为远缘杂交的亲本，所以该分子标记将可以用于远缘杂交后代的抗性筛选。由于标记 B0902 与 CRb基因紧密连锁（Kato T et al,2012），推测 CR 英雄和 CR12 材料含有抗性基因 CRb，且抗源可能来源于芜菁 Gelria R。找到紧密连锁的分子标记，与接种鉴定相结合，使材料的抗性更为准确。相对于传统育种，分子标记具有明显优越性，特别是目标性状为数量性状或者受许多微效基因，环境影响时，根据表型选择准确性不高，且费时费力，采取分子标记鉴定可明显缩短育种进程、加快新品种选育。Lv 等
表 5-5 甘蓝与大白菜杂交组合亲和性比较Table 5-5 Crossing-compatibility between Brassica oleracea and B.rapa L. ssp. pekinensis杂交组合Number授粉花蕾数No.ofbudspollinated收获子房数No.ofembryosobtained结荚率(%)Poddingrate成活幼胚数No.ofimmatureembryossurvived成活幼胚/授粉花蕾数(%)Immature embryossurvived /budspollinated试管苗数PlantletsYX① 207 182 87.92 2 0.97 1YX② 156 112 71.79 1 0.64 1YX③ 227 178 78.41 1 0.44 1YX④ 200 156 78.00 1 0.50 1YX⑤ 202 161 79.70 0 0 012① 182 201 80.40 0 0 012② 112 167 70.46 0 0 012③ 178 185 74.00 0 0 012④ 156 114 71.25 0 0 012⑤ 161 181 78.02 1 0.62 0
【参考文献】
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本文编号：2799855
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