黄瓜未授粉子房离体培养诱导单倍体的研究

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黄瓜(Cucumis sativus L.)是葫芦科甜瓜属重要的一年生蔬菜作物,在世界范围内广泛种植。黄瓜遗传基础狭窄、种质资源匮乏,F1代因其显著的杂种优势在生产中广泛应用,优良纯合亲本的获得是发挥杂种优势的亲体,但利用常规育种手段获得纯合亲本的过程漫长。通过单倍体染色体加倍获得基因型纯合的双单倍体(DH)能缩短育种时间。未授粉子房离体培养是获得黄瓜双单倍体的主要途径,为建立高效稳定的培养体系,本文以不同基因型的F1代黄瓜未授粉子房为供体材料,进行未授粉子房离体培养,探讨了多种因素对黄瓜未授粉子房离体培养的影响并获得再生植株;所得植株利用流式细胞仪、染色体计数进行倍性分析,用SSR标记鉴定植株纯合性,对胚囊再生植株的成苗率和性状进行统计;为探究胚囊再生植株的过程和机理,通过石蜡切片观察胚囊在不同发育时期、不同部位的发育状态,在培养中对不同培养基下不同培养时间的胚囊发育进行石蜡切片观察和激素含量测定,结果如下:1.黄瓜未授粉子房离体培养体系研究以不同基因型的F1代黄瓜未授粉子房为供体材料,探究供体材料基因型、培养基、子房发育阶段、切片方式、取样部位和预冷处理时间对子房培养的影响。不同基因型材料对子房培养的影响是显著的;不同培养基下的子房培养效果差异大;开花前1~2d的子房片雌核启动率低于开花前3-4 d的;纵切和横切对雌核启动率没有显著影响;同一子房的上、中、下三个部位的雌核启动率没有显著差异;4℃预冷处理时间对子房培养有显著影响,但不同基因型材料的最佳处理时间不同。在MS+0.04 mg·L-1 TDZ+1.0 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA+12 mg.L-1 AgNO3 培养基(T 培养基)中,子房产生大量胚状结构,但分化培养后没有获得再生植株。在MS+0.06 mg·L-1 TDZ培养基(Z培养基)中,有3种供试黄瓜未授粉子房获得再生植株,并观察到胚状体途径和愈伤途径再生植株的过程。2.子房培养再生植株的鉴定与性状观察再生植株的鉴定包括倍性鉴定和纯合性检验。本文通过流式细胞测定和根尖染色体计数鉴定再生植株倍性,其中染色体利用DAPI染色和FISH探针标记后可准确计数。SSR检验时,在筛选多态性标记的基础上进行再生植株同质性检验,增加了结果的可靠性。在3种供体材料黄瓜未授粉子房培养中获得再生植株,再生植株经过验证分别为单倍体、双单倍体和同源四倍体。对胚囊再生植株的成苗率进行了统计,成苗率在0.1%~1%之间。对移栽田间的单倍体、双单倍体和同源四倍体的叶片、花、果实进行对比观察,不同倍性植株的表型存在差异,再生植株自交留种存在困难,在驯化移栽前,应当将部分植株组培保存。3.再生植株起源观察与激素含量测定本实验通过石蜡切片观察、激素含量测定探究胚囊再生植株形成过程及相关生理变化。石蜡切片观察到子房不同发育阶段的胚囊成熟状态不同,开花当天、开花前2d可以观察到成熟的胚囊,开花前4 d胚囊未成熟,开花前6 d的胚珠还未形成珠被并且没有形成成熟胚囊。而同一子房的上、中、下部位胚囊成熟状态不存在明显的区别。在MS和Z培养基中培养5和17 d时胚囊已经发育。在MS、Z、T培养基中,培养的2、5、8、11、14和17 d进行激素含量测定,发现GA、IAA含量随培养天数呈现先降低后升高的趋势,并在培养8 d时达到最低,17 d时GA含量比2d时更高,但IAA含量无明显变化。
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