贵州野生枇杷资源评价及三倍体无核抗病种质创新研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XFJ1988
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本研究以贵州野生(半野生)枇杷为试材,通过叶片形态学、孢粉学、遗传多样性和抗灰斑病研究对其进行种质资源评价。同时,结合12个枇杷属植物野生近缘种和7个主要栽培品种在此基础上对贵州野生枇杷在枇杷属植物中的分类地位进行探讨。最后,对贵州野生枇杷种子进行天然三倍体实生筛选和天然四倍体枇杷B4/31(♂)×贵州野生(♀)获得杂交后代,以期通过“一步法”获得遗传多样性高的三倍体无核抗病新种质。主要研究结果如下:  1.资源调查与收集。2010~2013年,每年5月和11月通过对贵州省8个县(市)的213份野生种质进行实地调查,观察分析了该群落所处的生境条件及其形态学特征。结果显示,贵州野生枇杷对土壤条件适应能力极强,甚至可在岩石缝隙中生长,调查样本生长于喀斯特地区,该地区石漠化严重,地表无法贮存水分,且土壤少。其形态特征为树体高大,叶背茸毛多为灰棕色或锈色,花序大,坐果率高。  2.通过叶片形态分析、孢粉学研究和SSR分子标记对贵州野生枇杷进行种质资源评价及其分类地位的探讨。  3.枇杷灰斑病病原菌的分离鉴定及其与常用杀菌剂的相互作用研究。共采集疑似枇杷灰斑病病标15份,采用组织块分离法分离致病菌,结合形态学和ITS-rDNA分子鉴定相结合的方法鉴定病原菌。明确了拟盘多孢毛属中Pestalotiopsis eriobotrifolia(Guba) Chen et Cao是引起枇杷灰斑病的优势病原菌。利用光学显微镜、SEM观察了该菌的分生孢子形态:呈纺锤形,直立或略偏向一侧。由5细胞,4个隔膜组成,最顶端和最底端细胞透明,第二、四个细胞呈浅棕色,第三个细胞呈深褐色,两两细胞间隔明显。顶胞上端着生2~4根鞭毛,鞭毛长约10~30μm,基胞着生1根脚毛,长约2~10μm。利用原子力显微镜(Atomic forcemicroscope,AFM)观察了常用杀菌剂多菌灵与枇杷灰斑病菌分生孢子的相互作用过程以及不同浓度多菌灵对其形貌形态的影响。结果表明,孢子表面凹槽数目随多菌灵浓度增加而增加,且孢子体积逐渐减小,直至孢子明显皱缩。当浓度达48mg/L时,孢子壁破裂,第2,3,4个细胞出现孔洞,但隔膜以及着生于顶胞及基胞上的鞭毛未受任何影响。本试验还为下一步利用AFM测量枇杷叶片和枇杷灰斑病的解离力以进一步研究枇杷-灰斑病的互作机制提供了技术支持。  4.贵州野生枇杷抗灰斑病研究。  (1)野外调查了213份贵州野生种质对枇杷灰斑病的抗性,鉴定出高抗材料12份(如GC18、GC23、GC56等),抗病材料88份(如GC01等),中抗材料89份,感病材料20份,高感材料4份。其中高抗和抗病材料分别占样本总数的7.04%和41.31%,可见贵州野生枇杷中蕴含大量枇杷灰斑病的抗源。  (2)结合田间调查和室内人工接种试验对保存于西南大学枇杷种质资源圃的15份贵州野生种质、9个栽培品种、2个野生近缘种和10份多倍体种质进行了对灰斑病的抗性评价。结果表明,无论在田间自然发病和室内人工接种条件下,抗性评价结果完全或基本一致。共鉴定出高抗材料4份,抗病材料13份,占供试材料总数的43.59%。不同种质类型间抗性差异明显,由高抗、抗性材料所占各种质类型样本总数比例可推断,贵州野生(50.50%)、野生近缘种(100%)和多倍体种质(50.00%)的抗灰斑病能力明显强于栽培品种(22.22%),其中贵州野生种质中表现高抗和抗的比例与野外调查结果基本一致。  5.新种质创制及其鉴定。  (1)天然三倍体实生筛选。对贵州野生枇杷的2310粒种子,成功检测出3株天然三倍体,发生频率为0.13%;  (2)异倍性杂交。以‘龙泉1号’天然四倍体B4/31为母本,贵州GC01、GC18、GC23和GC56为父本进行了杂交试验,4个杂交组合共获得的种子数目为150粒,平均发芽率90.57%,植株当年平均成活率为67.50%,植株第二年平均成活率为64.53%。  (3)倍性鉴定与基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析。利用去壁低渗-火焰干燥法从杂交后代中成功检测到46株三倍体,22株非整倍体;以杂交父本贵州野生种质基因组DNA为探针,母本天然四倍体B4/31为封阻,对不同倍性杂交后代进行GISH分析,结果显示,不同倍性杂交后代均有17条外源染色体来自父本贵州野生种质,确认其是真杂种。此外,杂交后代中的非整倍体来自父本的染色体条数同样也为17条,可推测非整倍体的产生可能是由于减数分裂过程中四倍体的不均等分裂而形成。  (4)新种质抗灰斑病鉴定。结合田间调查和室内人工接种对不同倍性杂交后代进行抗灰斑病评价,共鉴定出高抗种质3份,分别是B4/31×GC18杂交后代6号、B4/31×GC56杂交后代15号和27号。各组合表现抗性的后代数量大小为B4/31×GC56> B4/31×GC01> B4/31×GC23> B4/31×GC18,分别获得抗性种质8、6、5和3份。本试验共获得对枇杷灰斑病表现高抗或抗的种质25份,其中三倍体共21份。  综上,本研究利用叶片形态学分析、孢粉学研究和SSR分子标记对贵州野生(半野生)枇杷进行了系统地种质资源评价,并明确了其在枇杷属植物中的分类地位;对贵州野生种质进行抗病性评价,发掘出大量的枇杷灰斑病抗源;通过“一步法”共获得21份三倍体无核抗灰斑病的枇杷新种质,为枇杷无核抗病育种奠定了基础。
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