论文部分内容阅读
辣椒（Capsicum annuum L．）是一种世界范围内的重要蔬菜作物。2000年以来，中国每年的播种面积约130万hm2。辣椒的杂交优势明显，F1代杂交品种在辣椒生产上广泛应用。目前，在辣椒生产上鲜食辣椒商业品种中，杂交种约占了90％，然而，现在的辣椒杂交种子生产还主要依靠劳动密集型的人工去雄和人工授粉。应用胞质雄性不育三系配套制种可以降低劳动力成本、提高种子纯度、保护知识产权。但辣椒胞质雄性不育恢复系转育一直是辣椒育种的难点，一个核基因控制恢复性的学说不足以解释所有育种中的问题，需要深入地理解辣椒胞质雄性不育恢复性的遗传机制，并有效地指导育种。为此，本论文对辣椒的胞质雄性不育恢复性的遗传分析、QTLs定位、相关克隆及其在育种中的应用进行了研究。1．对辣椒胞质雄性不育恢复性进行了遗传分析。利用从辣椒品种“Yolo wonder”（Capsicum annuum L．）（保持系）与“Perennial”（Capsicum annuum L．）（恢复系）的F1花培得到的双单倍体群体及其双亲与“77013A”（胞质雄性不育系）测交，研究辣椒胞质雄性不育恢复性的遗传机制。材料分别在温室、露地种植，采用3种方法调查和评价测交群体的育性表现。两种栽培方式、三种调查方法的调查数据表现了显著相关，相关系数为0.55～0.84。方差分析表明，环境与基因型均是育性方差的显著来源。采用不同的环境和育性调查方法，育性恢复性的狭义遗传力在0.38～0.92之间。测交群体的遗传表现是连续分布的，揭示了胞质雄性不育的数量遗传特性。利用Snape等的方法估计了控制辣椒胞质不育恢复性的分离遗传因子的数目，结果表明，3-4个遗传因子参与了花粉生成的遗传控制，5～8个遗传因子参与了种子形成的遗传控制。2．对辣椒胞质雄性不育恢复性进行了QTLs定位。Peterson辣椒胞质雄性不育（CytoplasmicMale-Sterility）的恢复性是由多个基因控制的并受温度等环境因素的影响。本研究以“Yolo wonder”（Capsicum annuum L．）（CMS保持系）和“Perennial”（Capsicum annuum L．）（CMS恢复系）F1构建的含114个单株的DH群体及其双亲与“77013A”（Capsicum annuum L．）的测交群体为试材，测交后代的育性分别在温室和露地通过与花粉数和种子数相关的3种方法来评价，利用QTL Cartographer（version 1.15）进行QTL分析。结果一个主效QTL被定位于P6染色体，该位点对所有的性状评价显著，解释性状表型差异的20％～69％；此外还检测到4个微效QTL分别位于P5、P2和连锁群PY3和PY1上，解释了表型差异的7％～17％。除了2个微效的QTL外，其他所有提高育性的位点均来自于恢复性的亲本“perennial”。3．利用分子标记辅助选择的方法进行了辣椒胞质雄性不育恢复性的转育。以恢复性材料“湘潭晚”（Capsicum annuum L．）和优良甜椒保持系“83-60”（Capsicum annuum L.）为材料。利用本课题开发的RAPD标记“OPW19-800”对转育群体进行辅助选择，利用测交鉴定恢复性情况，进行回交转育，转育的过程中调查回交材料的节位、果实大小，回交4代后自交2代，调查选择株系测交的果实大小、产量，以“中椒5号”作对照。结果选出4个恢复系BC4（-12-2-1-3）I1，BC4（-12-2-1-4）I1，BC4（-16-2-6-7）I1，BC4（-16-8-2-2）I1，其测交果型指数分别为10.9 cm×7.0cm、11.3 cm×7.7cm、9.3 cm×6.9cm、10.5 cm×6.5cm（“中椒5号”11.1 cm×7.0cm）；测交平均单果重134.0g、166.0g、114.0g、110.0g（“中椒5号”151g），测交平均小区产量分别达到了“中椒5号”的85.5％、79.0％、76.6％、104.8％；恢复性达到91.3％、84％、71％和62％。4．利用相关信息进行了辣椒恢复相关基因的同源克隆。以辣椒材料“Perennial”（Capsicum annuum L．）和“Yolo Wonder”（Capsicum annuum L．）为材料。根据文献报道的恢复基因5’端保守序列以及PPR（PentatricoPeptide Repeat，目前发现的Rf基因多是PPR家族成员）保守序列（作3’端引物）设计引物，对材料基因组进行扩增。对获得的序列克隆后测序，测序结果用BLAST软件在GenBank（www.ncbi.nlm.nih.gov）中搜索同源序列，分别采用Blastx、Blastn两个命令在整个蛋白、核酸数据库中进行比对，分析克隆片段的功能。结果从“Perennial”和“Yolo Wonder”的扩增产物中克隆了11个产物分别测序；从“Yolo Wonder”扩增获得的分子量约1,200bp的基因序列产物——“Y-1500”，同水稻（Oryza sativa L．）中的1个PPR同源率达43.5％，因此推测该序列可能同辣椒胞质雄性不育恢复性有关系。