百日草重要观赏性状杂交育种及雄性育性BSr-Seq分析

摘要

百日草(Zinnia elegan Jacq.)属于菊科百日草属，是夏秋花卉中优良的一年生草本花卉，具有花期长、花量大、重瓣性强且花色鲜艳绚丽等优点，已广泛应用于国内外的园林绿化。然而，株型矮化的雄性不育两用系较少见，因而很大程度上限制了百日草矮化品种的育种工作。此外，采用分子标记辅助育种技术可以缩短选育周期，提高育种效率，降低育种成本，在一定程度上有助于改变育种工作滞后的现状。本试验一方面对亲本雄性不育两用系的花色和矮化进行了转育，并开展了7×7完全双列杂交试验，探究百日草重要观赏性状的配合力、遗传力及遗传规律;另一方面，利用混合池转录组测序(Bulked segregant RNA-Seq，BSR-Seq)对可育池和不育池的RNA-Seq数据进行差异表达Unigenes分析，并设计和筛选了与育性基因相关的CAPS标记引物。主要研究结果如下:
　　1.亲本雄性不育两用系花色及矮化转育(1)雄性不育两用系粉红花色转育结果表明:经过杂交转育和3代选育获得可育株全为粉红色，株高矮化基本稳定(总37株仅1株大于30cm)，育性1∶1分离稳定的雄性不育两用系(FMah001AB)。(2)深红色中株雄性不育两用系花色矮化双重转育结果表明:经过杂交转育和1代选育获得76.9％的单株株高小于30cm，52.9％的可育株为红色，育性1∶1分离稳定的雄性不育两用系(AMS5001AB)。
　　2.7×7完全双列杂交优势育种(1)杂种优势分析，重要观赏性状中花头数、分枝数和纵切舌状花轮数具有较强的正向杂种优势，株高未表现出超亲优势，可见百日草具有培育出花朵和分枝繁多、重瓣性强、株高矮化品种的潜力。(2)配合力分析，百日草一般配合力和特殊配合力对杂交后代的作用是相互独立的，但两者与杂交组合重要观赏性状的平均表现具有一定的相关性。另外，特殊配合力与超亲优势、中亲优势间呈极显著正相关关系。(3)遗传力分析，重要观赏性状中株高、花径、花梗长和舌状花轮数的遗传主要受基因的加性效应控制，遗传传递能力强，适合进行早世代选择;花头数、分枝数和株幅的遗传主要受基因的非加性效应控制，表型易受环境影响，遗传不稳定，适合采用杂交优势育种。(4)亲本和杂交组合应用价值评估，亲本材料J18是优良的切花亲本，A5F是优良的盆花亲本;杂交组合中J18×A5M(株高30.0em、花径10.5cm)是优良的大花盆花，A5F×Mah001B（株高28.7cm、盛花期花头数11-12）是优良的多花盆花，A1GH×J18(株高75.1cm、花径11.1cm)是优良的大花切花，S5×A1GH（株高79.7cm、盛花期花头数11-13）优良的多花切花。
　　3.质量性状遗传规律分析(1)花色遗传规律，存在质量性状遗传规律，粉红色相对橙黄色为显性，玫红色相对橙黄色、粉红色和红色为显性;同时粉红色与橙黄色、深红色与橙黄色呈数量性状遗传规律，且粉红色与红色和橙黄色以及玫红色与橙黄色、粉红色和红色存在加性效应。(2)育性遗传规律，雄性不育受一对隐性核基因控制，可育(Msms):不育(msms)为1∶1。(3)瓣型遗传规律，丝瓣相对平瓣和管瓣为显性，平瓣相对管瓣为显性。
　　4.百日草雄性育性BSR-Seq初步分析分析混合池转录组测序数据结果显示可育池和不育池有283条差异表达Unigenes，其中48条(16.96％)Unigenes获得显著GO富集，富集结果表明它们主要参与了次生代谢物质、苯基丙酸类物质和花粉壁组装的生物过程。另外，根据两池间SNP位点频率差异随机设计了40对CAPS标记引物，其中4对在可育池和不育池间存在多态性。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 植物杂种优势及其应用

1．1．1 杂种优势概述

1．1．2 杂种优势遗传基础理论

1．1．3 园林植物中杂种优势的应用

1．2 植物雄性不育研究概况

1．2．1 植物雄性不育概述

1．2．2 植物雄性不育的分类

1．2．3 植物雄性不育的获得

1．2．4 植物细胞核雄性不育的遗传机理与分子机制

1．3 植物雄性不育基因定位

1．3．1 植物细胞核雄性不育基因定位研究进展

1．3．2 BSR-Seq技术及其在基因定位上的应用

1．4 百日草育种研究进展

1．5 本研究目的与意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．2．1 亲本雄性不育两用系花色和矮化转育

2．2．2 7×7完全双列杂交育种

2．2．3 雄性不育两用系BSR-Seq分析

2．2．4 技术路线

3 结果与分析

3．1 亲本雄性不育两用系花色和矮化转育

3．1．1 矮化雄性不育两用系粉红花色转育

3．1．1 深红色中株雄性不育两用系花色和矮化双重转育

3．2 7×7完全双列杂交育种

3．2．1 杂种优势分析

3．2．2 配合力分析

3．2．3 杂交组合应用价值评价

3．2．4 重要观赏性状配合力与杂种优势相关性分析

3．2．5 遗传力分析

3．2．6 质量性状遗传规律分析

3．2 雄性不育两用系BSR-Seq分析

3．2．1 兄妹交群体育性性状分离情况统计

3．2．2 可育池和不育池RNA电泳检测结果

3．2．3 可育池和不育池RNA-Seq数据统计

3．2．4 转录本拼接结果

3．2．5 雄性可育池和不育池差异表达Unigenes分析

3．2．6 多态性CAPS标记筛选结果

4 讨论

4．1 亲本雄性不育两用系的花色和矮化转育

4．2．1 重要观赏性状杂种优势

4．2．2 重要观赏性状配合力与杂种优势间关系

4．2．3 重要观赏性状遗传力

4．2．4 亲本及杂交组合的应用价值评价

4．3 质量性状遗传规律

4．4 雄性不育两用系BSR-Seq分析

参考文献

附录

附图

致谢

攻读学位期间发表的学术论文