甘蓝类蔬菜OguraCMS恢复材料的创制及其遗传构成分析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:lala_
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雄性不育系制种是甘蓝类蔬菜杂交种生产的主要途径。Ogura细胞质雄性不育败育彻底、转育容易,是甘蓝类蔬菜雄性不育系制种中应用最广泛的胞质不育类型。但Ogura细胞质雄性不育的所有后代均为不育类型,Ogura胞质不育的优异资源无法继续自交分离利用。因此,创制甘蓝类蔬菜Ogura细胞质雄性不育的恢复系,对于Ogura不育种质资源的创新与利用具有重要意义。前期研究中,利用远缘杂交结合胚挽救技术,获得了育性恢复的含有Rfo的芥蓝-甘蓝型油菜种间杂种及其加倍后回交BC1代植株。但F1、BC1代恢复材料,仍含有大量的甘蓝型油菜染色体片段,人工授粉无法结实,花粉活力、育性稳定性较差,无法在生产实践中加以利用。  本研究以Ogura CMS芥蓝为回交亲本,分别对芥蓝-甘蓝型油菜种间三倍体单株(YL2)和其加倍的种间六倍体单株进行多代回交,利用标记筛选,结合形态、育性、细胞学观察、倍性和遗传构成分析,最终获得芥蓝(2n=18)的Ogura CMS育性恢复材料,并利用该Ogura CMS育性恢复材料对甘蓝类蔬菜中Ogura CMS优异资源进行转育利用。主要研究结果如下:  1、获得了育性恢复稳定(花粉活力大于 85%)、形态、遗传背景均近于芥蓝,人工授粉可少量结实的(结实率大于0.2粒种子/每种荚)的BC2代、BC3代多倍体植株。以Ogura CMS芥蓝为母本,芥蓝-甘蓝型油菜种间六倍体Rfo阳性单株(AACCCC)为父本,进行多代回交转育,获得了BC2、BC3和BC4代群体。利用标记筛选,结合形态学特征、育性表现和遗传背景分析,在BC2代中筛选获得一株遗传背景(遗传相似系数=0.76)、整体形态特征近于芥蓝、育性恢复较稳定(开花前期花粉活力为 87.07%)、可不利用胚挽救少量自然结实(305粒/4295种荚)的Rfo阳性单株15Q23。对该单株进行两代回交,分别获得了BC3、BC4代Rfo阳性株,Rfo基因可稳定传递。育性观察发现,不同单株间育性存在差异。在BC3代中筛选获得了遗传背景、形态特征近于亲本芥蓝,结实性(0.2粒种子/每种荚)较15Q23显著提升的BC3代Ogura CMS育性恢复材料16Q1-4和16Q1-10。倍性鉴定结果表明,以种间六倍体作为桥梁,利用芥蓝回交获得的后代多为多倍体,但BC4代中可分离出倍性接近二倍体芥蓝的单株。细胞学观察发现, BC4后代在减数分裂时期存在异常的染色体行为。  2、成功获得结实性正常,育性恢复稳定,形态与芥蓝一致,遗传背景近于芥蓝、染色体数为18条的芥蓝Ogura CMS恢复材料。为加快甘蓝型(2n = 18)恢复材料的获得,以Ogura CMS芥蓝为母本,对芥蓝-甘蓝型油菜Ogura CMS种间三倍体(ACC)恢复单株进行多代回交,结合胚挽救、标记筛选,倍性鉴定,筛选获得1株BC1代Rfo阳性株15CMSF-Y1,其形态近于芥蓝,花粉活力介于15%到65%之间,倍性介于亲本芥蓝(二倍体)和种间三倍体中间,染色体为22条。对15CMSF-Y1进一步回交,共获得167株BC2代成苗,其中2株为Rfo阳性(16Q2-11和16Q2-58)。单株16Q2-11育性稳定,花期花粉活力在60%~90%之间,自然结实性较好,平均每种荚4~10粒种子,形态与亲本芥蓝一致,染色体数为18条,但其花粉母细胞减数分裂时期仍存在异常染色体行为。进一步回交后,筛选获得9株BC3代Rfo阳性株,染色体数均为18条,育性稳定(花粉活力>85%),部分花粉母细胞在减数分裂时期染色体间已正常配对与分离。  3、聚合了Ogura CMS恢复基因Rfo、根肿病抗性位点CRb,国内外首次成功恢复了含有CRb基因的Ogura CMS甘蓝类材料的育性。利用新创制的Ogura CMS恢复材料16Q2-11对结球甘蓝含有根肿病抗性位点CRb的Ogura CMS种质资源进行杂交,成功获得11株Ogura CMS育性恢复材料,育性恢复良好,花粉活力大于80%。其中4株含有抗性位点CRb,用根肿菌接种后表现抗病,其花粉育性已恢复,可用于甘蓝型蔬菜抗根肿资源的创制。  4、利用高通量测序技术结合分子标记技术,对种间六倍体和种间三倍体 BC1代、BC2 代遗传组成进行分析。结果表明,种间六倍体(AACCCC)的回交后代较三倍体(ACC)回交后代,遗传构成中保留甘蓝型油菜Cn和An基因组比例较高,且较难消除。重点单株16Q2-11和16Q2-58已回复为C基因组遗传组成形式,多数区段已整合为芥蓝纯合类型(Co/Co),其中C基因组杂合区段(Co/Cn)比例分别为0.36和0.31,甘蓝型油菜的An基因组多数区段已丢失。
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