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八月橘是广东省优良的地方柑橘品种之一,但原有的八月橘由于种子太多削弱了它的竞争力,限制了其进一步发展。导师所在的课题组通过芽变选种选育出了一个优良的无籽芽变株系-无籽八月橘。深入研究无籽八月橘的无籽成因一方面可促进八月橘产业的进一步发展,另一方面在包括柑橘在内的果树无核育种上也具有重要的意义。
本研究以无籽八月橘无性一代(V1)、无籽八月橘无性二代(V2)、有籽八月橘(CK)、无籽沙糖橘、台湾桠柑、春甜橘和清见橘橙为研究材料进行实验。采用改良卡宝品红染色法进行了花粉母细胞减数分裂观察,并且进行了花粉大小形态观察及花粉生活力、发芽力、畸形率和花粉量的分析,用以研究无籽八月橘(V2)的雄性育性;通过酶解压片法研究了无籽八月橘的胚囊育性;用荧光显微镜法观察了无籽八月橘自交(无籽八月橘×无籽八月橘)和异交(无籽八月橘×有籽八月橘、无籽八月橘×无籽沙糖橘)的授粉受精过程,对无籽八月橘的自交和异交亲和性进行了鉴定;通过常规石蜡切片法研究了无籽八月橘自交(无籽八月橘×无籽八月橘)和异交(无籽八月橘×有籽八月橘、无籽八月橘×台湾桠柑)的胚胎发育状况;结合田间人工授粉实验,进一步验证花粉的育性、胚囊的育性、自交亲和性、胚胎发育状况及单性结实能力等。应用SRAP(Sequence-related Amplified Polymorphism,相关序列扩增多态性)分子标记分析了无籽八月橘(V1,V2)和有籽八月橘(CK)的遗传差异及无籽八月橘无性一代、二代之间的遗传稳定性。主要研究结果如下:
1、无籽八月橘(V2)花粉母细胞减数分裂正常,可观察到正常的四分体时期。花粉生活力和发芽力均较强;其花粉形态大小与有籽八月橘的花粉形态大小差异不显著,并不表现畸形和巨大性;其雄配子体发育正常,且育性较强。雄性不育不是无籽八月橘无籽的原因。
2、无籽八月橘(V2)胚囊育性正常,成熟胚囊具一个卵细胞、两个助细胞、三个反足细胞以及一个大的含二个极核的中央细胞。
3、无籽八月橘(V2)自交和异交授粉后花粉管在柱头、花柱和子房中都能正常生长,并能正常进入胚珠实现受精。自交不亲和不是无籽八月橘无籽的原因。
4、无籽八月橘(V2)自交和异交授粉后胚胎发育正常。其自交和异交的胚胎发育正常,授粉后2周出现球形胚和少量心形胚,3周后出现心形胚和鱼雷形胚,4周后全部为鱼雷形胚,5周后发育成子叶胚,7周后子叶胚仍在继续发育成种子,仍具珠柄,最终发育形成饱满种子。
5、田间调查结果进一步表明,以无籽八月橘为父本的两个杂交组合,单果平均种子数均在6粒以上,说明无籽八月橘的花粉育性正常;以无籽八月橘为母本杂交组合,单果平均种子数均在15粒以上,间接说明无籽八月橘的胚囊正常,胚胎发育正常,自交可亲和;无籽八月橘去雄套袋实验,坐果率极低,说明无籽八月橘单性结实能力很弱。
6、对无籽八月橘(Vl、V2)和有籽八月橘(CK)进行了SRAP分析,筛选了153对随机引物,最终筛选出21对有差异条带的引物组合。其中12对引物组合均在无籽八月橘(V1、V2)都扩增出一条相同的特异性条带,而有籽八月橘(CK)缺少这条带;9对引物组合在有籽八月橘(CK)中扩增出一条特异性条带,而在无籽八月橘(V1、V2)中均无带。说明无籽八月橘与有籽八月橘在基因组DNA水平上存在差异,而无籽八月橘(V1、V2)在基因组DNA水平上未见差异,遗传较稳定。
7、综合分析认为无籽八月橘可能是一个温敏型无籽芽变。