沃柑实生后代三倍体发掘及遗传鉴定

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培育无核果实是柑橘的主要育种目标之一。沃柑果实高糖低酸,品质优良,是近年深受消费者和种植者欢迎的晚熟品种,但其果实有籽,甚至多籽,极大地影响了其商品性。三倍体由于减数分裂异常,不能形成正常的雌雄配子,为天然的无核品种。果树中的天然三倍体多通过实生选种和芽变选种的方式获得。从单胚性二倍体沃柑的实生苗中挖掘自然产生的三倍体为一条选育无核沃柑新品种的重要途径。本研究以沃柑实生后代为试材,筛选并创建沃柑实生后代三倍体群体,并分析其遗传来源,解析天然三倍体的形成机制,将为生产上解决沃柑多籽问题、培育兼具沃柑优良性状的无核新品种奠定材料基础,同时对于多倍体育种也具有指导意义。取得的主要研究结果如下:(1)沃柑实生后代三倍体的筛选。连续三年从广西南宁采摘沃柑果实,收获种子共144000粒,通过大小、重量筛选出11337粒小种进行催芽和实生播种,种子平均发芽率36.3%;待实生幼苗长至2~3片真叶大小时,基于多倍体与二倍体幼苗时期的形态学特征差异,利用“观根辨叶看油胞”进行形态学初选,结合流式细胞仪和根尖染色体计数法鉴定倍性,共获得沃柑实生后代三倍体株系98个,形态疑似待倍性检测的三倍体株系15个,三倍体群体发生率2.8%。(2)沃柑三倍体后代的遗传来源分析。利用筛选出的14对SSR引物对沃柑及其93个三倍体子代进行了遗传分析,并结合2对在沃柑和候选父本间有明显差异条带的SSR引物进一步分析,在三倍体子代中均仅能检测到与沃柑带型相同的条带;进一步利用36对S-RNase引物进行遗传分析,发现所检测的93株三倍体子代均出现沃柑S基因型S11/SM,其中2个株系还出现了候选父本砂糖橘的S基因型S22,表明这两个株系为沃柑与砂糖橘杂交产生的三倍体子代,且由2n雌配子受精形成,其余91个株系可能为沃柑自交产生的同源三倍体。(3)不同倍性沃柑植株性状比较分析。与同时期沃柑二倍体幼苗相比,三倍体幼苗呈现生长缓慢,节间距变短,矮化明显,主根短粗,须根少,叶色浓绿且叶片较厚的特点。为了评估不同倍性材料之间抗性能力的差异,以筛选出的沃柑同源三倍体、异源三倍体、二倍体为试材,利用实时荧光定量PCR对7个涉及干旱、盐、ABA和低温等胁迫响应相关的基因的表达水平进行了分析。结果显示,与二倍体植株相比,三倍体植株中多个基因尤其是Cit COMT、Cit GRAS的表达均显著上调,且在异源三倍体中的表达量显著高于同源三倍体,表明多倍体化后的植株抗逆能力在转录组水平上表现增强,异源三倍体由于杂种优势在一定程度上表现出比同源三倍体更强的抗性。
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