农业论文栏目提供最新农业论文格式、农业硕士论文范文。详情咨询QQ:4006227154

甜瓜雄性不育苗期早期鉴定方法农业学研究

论文编号:lw201807161638117254 所属栏目:农业论文 发布日期:2018年08月09日 论文作者:www.51lunwen.com

本文是一篇农业学毕业论文,本研究以甜瓜 ms-5 和 HM1-1 各 30 株为亲本配置杂交组合,得到 F1群体,将 F1群体自交得到 650 株 F2分离群体,以 ms-5 及 HM1-1 分别为轮回亲本与 F1回交于 2015 年获得172 株 BC1P1和 70 株 BC1P2群体。经育性调查和卡方测验后发现,甜瓜雄性不育 ms-5 遗传规律符合孟德尔遗传规律,该雄性不育基因由一对单隐性核基因控制。


1 文献综述


1.1 研究目的和意义

甜瓜(Cucumis melo. 2n=24)是葫芦科甜瓜属一年生匍匐或攀援草本植物,世界上约有 3000 多个甜瓜栽培品种。瓜类植物选育主要在于调控光照和昼夜温差,根据果皮厚度可以分为三类:薄皮甜瓜(东方甜瓜品种)、厚皮甜瓜(西方甜瓜品种)和薄厚皮杂交类型甜瓜。中国常见甜瓜栽培品种有香瓜、哈密瓜、橙露、白兰瓜、长香玉、皇后、新密杂系列、金早金、醉仙、伊丽莎白和春蕾等 300 多种。由于甜瓜是喜光照、喜温耐热的品种,故适宜生长在温带至热带地区。目前,甜瓜与西瓜是组成世界瓜类的两大重要品种,根据联合国粮食及农业组织统计数据库(FAOSTAT)统计,近几年,世界甜瓜栽培面积和总产量趋于稳定,每年总产量 0.2 亿吨左右。2014 年,我国甜瓜总产量已占世界 50.04%,与西瓜一起成为世界瓜类生产和消费的第一大国,其次是苏联、西班牙、美国、伊朗、意大利、日本等国家。

甜瓜作为一种人们常年喜爱的甜口水果,不仅水分充足、清热解暑,还能够有效提供人体日常所需的糖类、蛋白质、脂肪、葡萄糖、甜菜茄、维生素 C、有机酸类、胡萝卜素、磷、钠等营养物质。甜瓜中含有一种转化酶,能够将不溶性蛋白质转换成人体所需要的可溶性蛋白质,有助于肾功能优化。2000 多年前,甜瓜的药用价值就已经被记载在《神农本草经》中,其根、茎、叶、花、果实、果皮、种子具有一定药用价值。其中甜瓜茎可以治疗鼻中的息肉,叶可以促进生发,花可以治疗咳嗽和毒疮,皮治牙痛,果柄可治疗消化不良,种子可润肠等,在国内外市场上具有非常显著的销售潜力。

本研究利用甜瓜细胞核雄性不育ms-5与黑龙江省薄皮甜瓜品系HM1-1配置杂交组合,获得 F1、F2及回交群体,分析该雄性不育性状的遗传规律,结合 SLAF-Seq-BSA 测序技术寻找与甜瓜雄性不育性状连锁的分子标记,通过分子标记辅助选择育种的途径获得早期鉴定雄性不育的方法,利用与雄性不育连锁的标记对 34 份甜瓜材料进行苗期鉴定,结合田间表型性状探索雄性不育苗期鉴定方法的准确性。本试验为田间育种工作者提供室内苗期鉴定的方法,为今后甜瓜雄性不育基因克隆提供科学依据,为甜瓜分子育种奠定科研基础;同时,该苗期鉴定方法可减少育种的时间,降低甜瓜生产的经济投入,节省人力物力。

........................


1.2 甜瓜雄性不育遗传规律的研究进展

甜瓜雄性不育的资源非常有限,共有 5 个雄性不育基因被发现。1991 年,Pitrat 指出甜瓜 5 个雄性不育基因分别位于甜瓜连锁图谱上不同的连锁群,基因之间未检测到互作,ms-1 与甜瓜红茎基因连锁,ms-2 与控制叶片黄化基因连锁,但是连锁程度并不紧密,其它 3 个雄性不育表现型随后被相继命名为 ms-3、ms-4 和 ms-5,每一个雄性不育基因控制一种表现型,ms-1 和 ms-2 基因在田间检测中很难通过表型鉴定。ms-2 突变体是在Cantaloup型甜瓜La Jolla 40460的培育过程中发现的具有抗白粉病等优良性状的不育材料,该突变体植株的雄蕊比正常花株雄蕊小,花粉囊略干瘪且不开裂,在光学显微镜下观察其花粉有无情况,结果发现 ms-2 突变体几乎没有花粉,而且人工授粉成功率低于其它植株12 倍左右。遗传规律的研究表明携带 ms-2 突变体姊妹交的 F2群体,雄性可育与雄性不育分离比率为 3:1,并且与 ms-1 配置的杂交组合 F2群体雄性可育与雄性不育的分离比率为 9:7,结果显示 ms-2 与 ms-1 符合两对基因独立遗传规律。ms-3 可通过表型鉴定,Park等利用 ms-3 突变体植株与“TAM Dulce”配置了 F2群体,研究 ms-3 基因的遗传规律,认为其受到一对隐性基因的控制,并找到与其连锁的 SCAR 标记,连锁距离为 2.1cM。Park 等利用 F2群体鉴定 ms-3 遗传规律,认为单隐性核基因控制甜瓜雄性不育 ms-3,该结果与 McCreight 的研究结果吻合,研究结果同样证实 ms-L 和 male sterility–Leesburg 即为ms-3 基因。由于 ms-4 和 ms-5 花器官发育初期雄花的退化,因此很容易通过田间性状进行鉴定。ms-5 突变体最早由美国 Clause 种子公司发现,并应用于杂交一代制种中,但是相关研究未见报到。ms-5 突变体最早于 1966 年在培育抗白粉病材料“PMR45”育种过程中发现,突变体植株的雄花在花蕾发育初期就明显少于可育植株,在雄花或者完全花植株中,花药数目减少空瘪,花粉在减数分裂时期就开始退化。

.........................


2 材料与方法


2.1 分子标记

2.1.1 试验材料

母本,美国研究人员 McCreight 提供的雄性不育突变厚皮甜瓜(雄性不育突变体)ms-5(Cucumis melo L.Cantalupe),植株雄花花粉无活力,并且活力不受环境条件的影响。瓜蔓和果实体态偏小,果实表面有网纹,果肉浅黄色,淡香味。

父本,黑龙江八一农垦大学农学院提供的黑龙江省薄皮甜瓜纯合品系(雄全同株)HM1-1(Cucumis melo L.Muskmelon),分枝多,自然生长发育状态下拥有 2~3 个侧枝,主蔓、子蔓、孙蔓均可座果,果实偏大呈椭圆形,瓜皮绿色,表面有不规则网纹。

配置杂交组合 ms-5×HM1-1 得到 F1群体,将 F1群体自交得到 F2分离群体,F1群体分别于亲本回交得到 BC1P1和 BC1P2,34 份甜瓜材料(见表 2-1)。

........................


2.2 田间试验

2.2.1 试验材料

ms-5、HM1-1、F1和 F2分离群体,以 ms-5 及 HM1-1 分别为轮回亲本与 F1回交于 2015年获得 BC1P1和 BC1P2群体。34 份甜瓜材料(见表 2-1)。厚皮甜瓜材料全雌系 WI998 和7223G,植株的雌花率为 100%,雄花率为 0(即开花类型均为全雌株),不存在基因与环境互作的情况,作为检测花粉育性配置杂交组合的母本材料。

2.2.2 试验内容

2014 年 4 月~2016 年 5 月,在黑龙江八一农垦大学园艺实习基地甜瓜塑料大棚内以ms-5(共 30 株)作母本,与 HM1-1(共 30 株)配置杂交组合,得到 F1群体,将 F1群体自交得到 F2分离群体,以 ms-5 及 HM1-1 分别为轮回亲本与 F1回交于 2016 年获得 BC1P1和 BC1P2群体。调查单株花粉育性,确定甜瓜雄性不育遗传规律。

2017 年 4 月~2017 年 7 月,在黑龙江八一农垦大学北侧园艺实习基地塑料大棚内播种 34 份甜瓜材料、WI998 和 7223G,利用醋酸洋红染色法鉴定 34 份甜瓜材料有无花粉,为进一步验证 34 份甜瓜材料的花粉活力,利用 32 份甜瓜材料(除去 WI998 和 7223G)分别与 WI998 和 7223G 杂交,进行人工授粉,观察果实膨大情况,记录育性特征。

2.2.3 试验方法

田间试验所用 F1、F2群体、BC1P1和 BC1P2群体在黑龙江八一农垦大学实验实习基地温室内育苗,而后定植于该校甜瓜专用试验塑料大棚内,温室内采用塑料营养钵育苗,为增加产量,拌土时加入少量猪粪和微生物混合肥料,同时加入多菌灵(比例 1:10000)预防病虫害发生。定期浇水培育,控制温室内的湿度和温度不宜过高,待苗长出三叶一心,在一周之后将其移栽至塑料大棚,大棚栽培采用大垄双行定植,行距约 0.6m,株距约 0.4m,滴灌栽培,单蔓整枝。

...........................

3 结果与分析........................... 25

3.1 杂交群体和回交群体的构建........................ 25

3.2 甜瓜雄性不育连锁标记的挖掘........................... 25

4 讨论.......................... 35

4.1 杂交群体和回交群体的构建.............................. 35

4.2 甜瓜雄性不育连锁标记的挖掘........................... 35

5 结论............................ 39

5.1 找到与甜瓜雄性不育连锁的分子标记............................ 39

5.2 获得苗期鉴定雄性不育的方法................... 39


4 讨论


4.1 杂交群体和回交群体的构建

由于 ms-5 和 HM1-1 除了在甜瓜育性上有显著不同之外,在果实外形、长度、重量和网纹等生物学特性上也存在明显差异,故本研究以 ms-5×HM1-1 杂交组合对甜瓜雄性不育遗传规律进行研究。亲本杂交后得到 30 株 F1群体、650 株 F2分离群体、172 株 BC1P1和70 株 BC1P2群体,经育性调查和卡方测验后发现,甜瓜雄性不育 ms-5 后代遗传规律符合孟德尔遗传规律,该雄性不育基因由一对单隐性核基因控制,与前人研究结论