洋蔥雄性不育系的選育與分子標(biāo)記篩選及鱗莖休眠的生理機(jī)制研究.pdf

1、洋蔥(Allium cepa L.)屬百合科蔥屬二年生植物，是世界上主要蔬菜種類(lèi)之一，也是我國(guó)主要的栽培和出口品種。目前生產(chǎn)上主要以引進(jìn)國(guó)外雜交品種為主，生產(chǎn)成本據(jù)高不下，而洋蔥是開(kāi)展雄性不育系選育和利用最早的蔬菜種類(lèi)之一，因此本研究在前人研究基礎(chǔ)上，圍繞洋蔥雄性不育系的選育和雜優(yōu)利用，分別對(duì)洋蔥種質(zhì)資源的遺傳多樣性、雄性不育基因的分子標(biāo)記篩選、洋蔥鱗莖休眠的生理生化機(jī)理等方面進(jìn)行了研究，目標(biāo)是選育出耐貯存、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的洋蔥雜交新品種，為

2、出口創(chuàng)匯生產(chǎn)提供有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雜交品種，降低生產(chǎn)成本，提高出口創(chuàng)匯競(jìng)爭(zhēng)力。主要研究成果如下： 1、洋蔥種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究 本文從數(shù)量性狀水平和DNA水平上分別對(duì)48份洋蔥種質(zhì)資源材料(DNA水平上另外增加了3份中日照白皮品種和i份長(zhǎng)日照紫皮品種，共52份材料。)進(jìn)行了聚類(lèi)分析。結(jié)果表明：按照數(shù)量性狀的聚類(lèi)分析中，主成分分析選擇了產(chǎn)量因子、綜合因子、生物量因子和鱗莖因子4個(gè)主成分因子，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)75.3

3、4％。聚類(lèi)分析將洋蔥種質(zhì)資源按熟性和產(chǎn)量分為3類(lèi)，分別為早熟中產(chǎn)、中晚熟中產(chǎn)和高產(chǎn)類(lèi)。按照基因組的RAPD分析，在遺傳距離為0.15時(shí)，52份材料被分為2類(lèi)，一類(lèi)是長(zhǎng)日照類(lèi)型，另一類(lèi)是中日照類(lèi)型，這和洋蔥生態(tài)學(xué)上的分類(lèi)一致；在遺傳距離為0.132時(shí)，所有的中日照資源被分為4類(lèi)，分別為早熟中產(chǎn)類(lèi)、中熟或晚熟中產(chǎn)類(lèi)、中晚熟高產(chǎn)類(lèi)和早熟高產(chǎn)類(lèi)。比較這兩個(gè)聚類(lèi)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)采用分子標(biāo)記做的洋蔥資源聚類(lèi)分析和用數(shù)量性狀做的聚類(lèi)分析可以相互借鑒，分

4、子聚類(lèi)比數(shù)量聚類(lèi)更精確。 2、洋蔥雄性不育系的選育與分子標(biāo)記篩選 1997年春，在9905采種田中，發(fā)現(xiàn)了雄性不育株，當(dāng)年用9905的其他5個(gè)自交系分別授粉，收獲的種子種成株系。1999年從不育株率高的株系中選擇優(yōu)株與相應(yīng)原群體的可育株成對(duì)雜交，同時(shí)父本自交，連續(xù)3代選擇。S9902-20-39-1與相應(yīng)父本授粉，不育株率、不育度均為100％，簡(jiǎn)稱(chēng)101A，相應(yīng)父本簡(jiǎn)稱(chēng)101B，分子鑒定證實(shí)101A的不育類(lèi)型為細(xì)

5、胞質(zhì)s型雄性不育，細(xì)胞學(xué)觀察表明雄性不育的小孢子發(fā)育敗育時(shí)期在四分體階段。用洋蔥雄性不育系101A配制了15個(gè)雜交組合，所有的雜交組合表現(xiàn)出較強(qiáng)的超親優(yōu)勢(shì)。綜合熟性、豐產(chǎn)性、抗病性、品質(zhì)、耐貯存等經(jīng) 濟(jì)性狀，篩選出0212(101A×547)、 0218(101A×419)、0224(101A×61)等3個(gè)組合進(jìn)一步推廣示范。 采用正交設(shè)計(jì)，建立了洋蔥RAPD-PCR優(yōu)化反應(yīng)體系，在此基礎(chǔ)上，對(duì)洋蔥雄性不育系10

6、1A及其保持系101B基因組DNA進(jìn)行RAPD分析，在不育系中獲得了一條穩(wěn)定擴(kuò)增的片段AK<,1400>，序列測(cè)定結(jié)果表明， AK<,1400>序列全長(zhǎng)為1360 bp，其編碼的氨基酸序列與水稻(Oryza sativa)的GA<,3>基因(AP005256.3，GI：50508703)序列有59％的同源性和75％的相似性。根據(jù)序列測(cè)定結(jié)果設(shè)計(jì)了一對(duì)特異引物，將AK<,1400>轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的SCAR標(biāo)記。 3、洋蔥鱗莖休眠的

7、生理機(jī)制研究 研究了早、中、晚熟三個(gè)洋蔥品種的休眠強(qiáng)度和鱗莖農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析以及在休眠期間的生理生化動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，洋蔥鱗莖的休眠強(qiáng)度和鱗莖橫莖、鱗莖重、可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與鱗莖縱莖呈顯著負(fù)相關(guān)，和干物質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)。說(shuō)明洋蔥鱗莖越大、越重、可溶性糖含量越高，洋蔥鱗莖休眠程度越差，即耐貯性越差，鱗莖干物質(zhì)含量越高，耐貯性越好。 洋蔥鱗莖的其他性狀中，鱗莖重和鱗莖橫莖、縱莖分別達(dá)到極

8、顯著和顯著正相關(guān)；和干物質(zhì)含量、還原糖含量分別達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)，這也解釋了洋蔥鱗莖干物質(zhì)含量高時(shí)，鱗莖反而小而且產(chǎn)量低的原因；和可溶性糖含量、Vc含量分別達(dá)到極顯著正相關(guān)。 三種類(lèi)型洋蔥中，晚熟品種生理休眠期最長(zhǎng)，達(dá)67d左右，早熟品種最短達(dá)37d。呼吸強(qiáng)度、可溶性蛋白、SOD、POD在生理休眠期結(jié)束前都有一個(gè)快速升高再降低的過(guò)程，可溶性糖含量的變化在生理休眠期結(jié)束后急速下降。IAA和ABA的表現(xiàn)相反，休眠前期，ABA含

9、量最高，而IAA含量極低，在生理休眠結(jié)束前，ABA含量急劇下降而IAA含量急劇上升。從各種生理生化指標(biāo)分布看，均為內(nèi)層>中層>外層。總之，洋蔥收獲后，高水平的ABA、低水平的I從、較低的可溶性蛋白含量和可溶性糖含量有利于休眠的維持。 使用外源脫落酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)10μmol／L的外源脫落酸處理效果最好，其貯存100d后的鱗莖發(fā)芽率只有2.9％，比對(duì)照低63.8％。進(jìn)一步對(duì)誘導(dǎo)后洋蔥不同部位可溶性蛋白、可溶性糖含量和POD、SO