仁用杏自交不亲和的授粉特性和S基因型鉴定研究

发布时间：2017-09-02 10:16

  本文关键词：仁用杏自交不亲和的授粉特性和S基因型鉴定研究

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【摘要】：仁用杏是我国六大木本粮油树种之一,也是重要生态经济树种之一。目前制约仁用杏生产的关键问题是产量不高,且不稳定。造成这种现象的主要原因是绝大多数品种的自交不亲和。而品种间的亲和性取决于两个品种的S基因型,S基因型相同则不亲和,反之则亲和。本研究拟从仁用杏自交不亲和的授粉特性和分子水平两方面出发,一方面探索仁用杏授粉受精的影响因素;另一方面通过S基因型的鉴定,构建仁用杏杂交组合数据库,为仁用杏育种和生产的有效控制提供指导。本研究所取得的主要结果如下:(1)以仁用杏的主要资源西伯利亚杏为实验材料,研究发现,86.27%的西伯利亚杏雌蕊败育率低于90%,完全花比例较高;73.53%西伯利亚杏的单朵花花粉量集中在1×104~5×104之间,相对来说比较集中;86.27%的西伯利亚杏花粉活力低于50%,且寿命较短。从花粉活力的结果来说,这项指标是影响杂交育种的关键因素。我们应把花粉活力高,且活力保持时间长的资源作为选育的重点。花苞在将开未开时,柱头已经具备一定的可授性,开花后1~4天内柱头可授性保持较高水平,第5天开始有下降趋势。同时,对西伯利亚杏不同花色、花大小、完全花比率、长势与花粉量、花粉活力之间的相关性,及花粉活力高低与花粉管在花柱内萌发长度的相关性进行分析,发现检测指标之间无相互影响。(2)自交试验的荧光显微观察结果显示,授粉后16h,96.08%的资源花粉管在花柱上部;授粉后24h,74.51%的资源花粉管的仍在花柱上部;授粉后48h,35.29%的资源花粉管到达花柱中部;授粉后80h,花粉管到达花柱下部的资源约50%,但受精胚珠数为0。由此可见,西伯利亚杏基本上自交不亲和。(3)从蔷薇科73对S-RNase和SFB基因型鉴定引物中筛选出了12对多态性高的S-RNase引物和6对多态性高的SFB引物,说明蔷薇科S-RNase基因型鉴定引物在仁用杏上具有通用性;同时根据NCBI中已发表的杏属S-RNase和SFB基因的全长,自行设计了112对S-RNase和SFB基因型鉴定引物,筛选出多态性高、电泳谱带清晰、谱带分离好的S-RNase引物12对和SFB引物4对。(4)利用蔷薇科筛选的和自行设计的9对S-RNase和SFB基因型鉴定引物确定了我国90份仁用杏主栽品种或优株的S基因型,其中86份样品确定了其S基因型,即2个S基因,4份样品仅确定其中一个S基因。同时也鉴定了3个新的S-RNase基因和1个新的SFB基因,依次是S67-RNase、S68-RNase、S69-RNase和SFB61。研究中发现‘龙王帽’、‘12025’、‘12027’、‘12035’、‘12039’、‘12114’和‘北杂’具有相同的S基因型S9S67;‘超仁’、‘PT8’、‘PT80’、‘F24’、‘F26’具有相同的S基因型S8S11等。相同的S基因型的品种或优株之间进行授粉结实率极低,生产上应避免它们之间相互授粉。(5)供试90份仁用杏样品中,共涉及到32个不同的S基因,不同的S基因在仁用杏上出现的频率不同,其中S9-RNase、S67-RNase和S11-RNase出现在频率最高,S36-RNase、S15-RNase、S52-RNase、S18-RNase、S22b-RNase、S13-RNase和SFB70出现在频率最低。S9-RNase基因在甜仁仁用杏资源中出现在频率最高,而苦仁仁用杏资源中S基因频率最高的是S9-RNase和S11-RNase。不管是国内仁用杏资源还是国外新西兰杏资源,均具有共同的S基因S2-RNase、S8-RNase、S11-RNase等。进一步证明了S基因的分化应该在杏属各个种形成之前。针对仁用杏S-RNase和SFB基因的系统进化研究基础还比较薄弱,本研究构建了杏属的S-RNase和SFB基因系统进化树,可以全面的了解杏属S-RNase和SFB基因的进化关系。(6)以完整鉴定的86份仁用杏品种或优株的S基因型为基础,构建了仁用杏杂交组合数据库。以此为依据,我们可以有效地在栽培中正确的配置授粉树,创造良好的授粉环境,来保证授粉受精正常进行,从而获得高产稳产。
【关键词】：仁用杏 自交不亲和性 授粉特性 S-RNase基因 SFB基因 S基因型
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S662.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 绪论16-27
• 1.1 引言16-21
• 1.1.1 研究背景16
• 1.1.2 国内外研究现状16-20
• 1.1.3 发展趋势20-21
• 1.2 研究目标和主要研究内容21-26
• 1.2.1 关键的科学问题和研究目标21
• 1.2.2 主要研究内容21-26
• 1.3 研究技术路线26-27
• 第二章 仁用杏授粉特性的研究27-43
• 2.1 材料和方法28-31
• 2.1.1 材料28
• 2.1.2 方法28-30
• 2.1.3 数据处理30-31
• 2.2 结果与分析31-39
• 2.2.1 早晚花资源花芽膨大情况31-32
• 2.2.2 雌蕊败育率、花粉量和花粉活力测定32-34
• 2.2.3 柱头可受性的荧光显微镜观察结果分析34-36
• 2.2.4 自交不亲和程度观察36-38
• 2.2.5 不同花色、长势西伯利亚杏的花粉量和花粉活力差异分析38
• 2.2.6 花大小、完全花比率与花粉量、花粉活力的相关性分析38-39
• 2.3 讨论39-43
• 2.3.1 雌蕊败育率、花粉量、花粉活力及柱头可授性分析39-40
• 2.3.2 自交不亲和性分析40-41
• 2.3.3 花期指标相关性分析41-42
• 2.3.4 花粉量和花粉活力在优株选育中的作用42-43
• 第三章 S基因型鉴定引物的筛选与设计43-55
• 3.1 材料与方法43-47
• 3.1.1 材料43
• 3.1.2 DNA提取43-44
• 3.1.3 S-RNase和SFB引物的筛选44-46
• 3.1.4 S-RNase和SFB引物的设计与合成46-47
• 3.1.5 数据处理47
• 3.2 结果与分析47-53
• 3.2.1 蔷薇科73对S基因型鉴定引物的筛选47-50
• 3.2.2 自行设计的S-RNase和SFB引物的筛选50-53
• 3.3 小结与讨论53-55
• 第四章 仁用杏S基因型的确定55-71
• 4.1 材料与方法55-59
• 4.1.1 植物材料55-56
• 4.1.2 实验方法56-59
• 4.2 结果与分析59-69
• 4.2.1 仁用杏S-RNase基因的确定59-67
• 4.2.2 仁用杏SFB基因的确定67-69
• 4.3 小结与讨论69-71
• 第五章 新S基因的鉴定及应用71-103
• 5.1 材料与方法71-72
• 5.1.1 仁用杏新的S基因的鉴定71
• 5.1.2 仁用杏S基因的验证71-72
• 5.1.3 仁用杏S基因频率分析72
• 5.1.4 S基因系统发育树的构建72
• 5.1.5 仁用杏杂交组合数据库的构建72
• 5.2 结果与分析72-94
• 5.2.1 仁用性杏新S基因的鉴定72-79
• 5.2.2 仁用杏S基因的验证79-86
• 5.2.3 仁用杏S基因频率分析86-87
• 5.2.4 90份仁用杏S基因遗传距离分析87-89
• 5.2.5 NCBI中杏属已登录的S基因遗传距离分析89-91
• 5.2.6 仁用杏杂交组合数据库的构建91-94
• 5.3 小结与讨论94-103
• 第六章 结论与展望103-108
• 6.1 结论103-106
• 6.1.1 仁用杏自交不亲和授粉特性研究103-104
• 6.1.2 仁用杏S基因确定、鉴定及验证104-105
• 6.1.3 仁用杏S基因的分布及应用105-106
• 6.2 展望106-107
• 6.3 创新点107-108
• 参考文献108-117
• 在读期间的学术研究117-118
• 致谢118

【参考文献】

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1 梁文杰;谭晓风;张琳;曾艳玲;姜傲芳;曹玉芬;李秀根;;8个中国梨品种S基因型的分子鉴定[J];果树学报;2007年06期

2 姜新;曹晓艳;王大江;冯建荣;刘月霞;樊新民;;南疆杏品种自交不亲和S-RNase基因型的鉴定[J];果树学报;2012年04期

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本文编号：777943