苹果多倍体育种体系建立及生物学特性研究

摘要

针对我国苹果主栽品种单一,自主知识产权优良品种贫乏,遗传基础狭窄,育种速度进展缓慢等现实问题,利用2n配子创造新的多倍体种质资源,对多倍体品种的生物学特性开展了广泛研究,其目的是为建立苹果高效多倍体育种体系,加快育种速度开展基础性研究工作,为多倍体品种的开发利用提供技术支撑。本研究的主要结果和结论如下： 1、以“红将军”苹果作试材,对离体叶片诱导再生不定芽。结果表明：试管苗继代培养3～4代,当代培养25～30d,取顶部嫩叶3～4片,叶片近轴面向下接触诱导分化培养基,黑暗培养10～15d后,转入光照培养条件下,再生频率达100％。诱导红将军叶片高频再生的培养基组分是MS+TDZ 1.0mg/L+IAA 0.75 mg/L+蔗糖30g/L,培养基pH值5.8。采用浸渍法诱变叶片再生的秋水仙素的浓度以0.5％,处理时间48h,叶片诱变率为0.6％。混培法以40mg/L和50mg/L的秋水仙素浓度处理效果最好,诱变率分别为0.26％和0.37％。 2、平邑甜茶具有很高的无融合生殖能力,但有少量的有性杂交后代,本试验检测了3054株,有性杂交率为4.7％。有性后代的四倍体植株的无融合特性的遗传,是平邑甜茶的雌2n配子的染色体组整体遗传的结果。石蜡切片发现,平邑甜茶的胚囊具有大孢子母细胞,并有二核胚囊、四核胚囊、八核胚囊各个发育期,但胚囊的发育成熟滞后于盛花期,平邑甜茶的雄花败育不形成小孢子(花粉)。平邑甜茶有部分大孢子母细胞殖可以减数分裂,减数后的胚囊与外源花粉杂交后,形成的三倍体。由于雌2n配子的形成滞后于花期,没有授粉机会的雌2n配子形成了无融合的三倍体种子,自然开放授粉的F1后代形成约2.5％的四倍体。可通过人工选择性杂交,在F1后代中选择四倍体的植株,测定无融合能力、抗逆性和嫁接亲合性,进行无融合砧木资源的创新。 3、利用不同倍性的苹果品种进行杂交授粉,检测杂交F1代倍性分离规律,结果表明,不同倍性品种间杂交,F1代植株多为二倍体,比例在50％以上。四倍体天星×四倍体嘎啦杂交后代中二倍体、三倍体和四倍体的比例分别为18％、54％和18％。二倍体烟富4和四倍体花红杂交F1代中三倍体植株所占比例为47.6％。二倍体与二倍体杂交,三倍体比例约占2.5％；自然开放授粉三倍体后代低于0.25％。三倍体与三倍体品种杂交时可以授粉坐果,但是种子败育率较高。三倍体乔纳金与二倍体品种杂交,平均结籽率为2.5粒,杂交F1代中三倍体所占比例为28.4％。天星×四倍体嘎啦、烟富4×花红是培育三倍体品种的良好杂交组合。多倍体植株倍性不稳定,有自然二倍化的趋势,二倍体是苹果属最稳定的优化倍性状态。生产中应用的乔纳金、陆奥、北斗和北海道9号等三倍体品种都是由母本产生的雌2n配子形成的,染色体组整体源自母本。四倍体天星×四倍体嘎啦杂交三倍体后代染色体组的3个S基因型中的2个S基因是源自母本天星。 4、不同倍性的花粉外观形态、叶绿素含量存在较大差别。不同倍性的苹果品种叶片叶绿素含量差异较大,叶绿素含量随着倍性的提高而降低。二倍体品种主要是三角型花粉,三倍体品种主要是圆型花粉,方型花粉可以作为多倍体的一个分级辅助指标。苹果栽培品种的三、四倍体都有花粉,可以做为授粉品种。花粉粒的含量与倍性无显著相关性。但无融合生殖类型的平邑甜茶、泰山海棠花药中无花粉粒存在。三倍体和四倍体品种花粉萌发孔区别较大,可将四孔花粉作为多倍性分类的辅助指标。三倍体的北海道9号和陆奥的应分划为N3-4P4C5类型。 5、以乔纳金、王林、红富士作干砧,改接优良早熟苹果品种红露,结果表明：不同倍性干砧对红露苹果的果实硬度、含糖量和香气组成有较大影响。富士改接的红露苹果果实硬度最大,可溶性糖含量最高,而乔纳金上果实单果重最大,但硬度与可溶性糖含量最小;不同干砧能显著影响红露果实不同香气类别的含量,其中富士作干砧红露苹果中酯类和醇类含量最高,分别为4.56％和42.93％,乔纳金作干砧的红露果实酯类和醇类含量最低,分别为1.98％和29.76％。选用富士树高接,有利于提高红露果实硬度和风味品质。

目录

论文说明：英文缩写符号及其中英文对照表

声明

摘要

引言

1苹果器官再生技术研究进展

1.1营养器官再生

1.2生殖器官的培养

2多倍体育种研究进展

2.1多倍体资源

2.2植物多倍化的优势

2.3植物多倍性的劣势

2.4多倍体的减数分裂

2.5多倍体与无融合生殖

2.6果树的多倍体特点

2.7果树多倍体育种

2.8多倍体的丰产特性

3染色体加倍性的途径

3.1体细胞自然加倍

3.2有性杂交培育多倍体

3.3诱导形成多倍体

4研究目的意义

第一章“红将军”叶片高频再生体系与加倍研究

l材料与方法

1.1试验材料

1.2叶片接种培养

1.3培养基

1.4培养条件

1.5统计分析

2结果与分析

2.1影响叶片再生不定芽的因素分析

2.2再生不定芽增殖与生根

2.3秋水仙素的加倍效果

3讨论

3.1激素与叶片再生率

3.2黑暗与叶片再生率

3.3取样部位与叶片再生率

3.4诱导浓度、诱导方法与诱变率

第二章平邑甜茶雌2n配子的发生和单性胚囊的发育

1材料与方法

1.1采样和固定

1.2脱水和透明

1.3浸蜡

1.4包埋、修块

1.5切片

1.6脱蜡、染色和封片

1.7倍性观察和镜检拍照

2结果与分析

2.1平邑甜茶F1代2n配子的发生频率

2.2平邑甜茶的胚囊的发育

3讨论

3.1平邑甜茶的起源

3.2有性胚囊的发生和有性后代

3.3无性胚囊的发生与无融合生殖

第三章不同倍性苹果品种杂交F1倍性遗传研究

1材料与方法

1.1品种与杂交

1.2杂交组合

1.3倍性检测

1.4检测等位基因

1.5三倍体的S基因型来源

2结果与分析

2.1不同倍性杂交处理果实特性比较

2.2不同品种杂交结种率的比较

2.3杂交F1代倍性分析

2.4杂交F1代倍性S-基因分析

3讨论

3.1自然授粉结种率明显高于人工授粉

3.2果实大小与饱满种子数量无关

3.3 F1二倍体化趋势

3.4 S-基因分析后代的染色体组的来源

3.5优良的杂交组合

第四章不同倍性苹果的花粉形态和叶绿体含量研究

1材料与方法

1.1选材

1.2方法

2结果与分析

2.1不同倍性品种叶绿素含量分析结果

2.2不同倍性苹果花粉粒的形态分析

2.3不同倍性每花药中的花粉量比较

2.4不同倍性花粉量的电镜照片比较

3讨论

3.1倍性与花粉粒性状的关系

3.2叶绿素与苹果品种倍性的关系

3.3花粉含量与无融合生殖关系分析

第五章不同品种干砧高位嫁接对红露苹果品质的影响

1材料与方法

1.1试验材料

1.2试验方法

2结果与分析

2.1砧木对红露果实糖度和硬度的影响

2.2不同品种高位嫁接对红露苹果果实的香气类别的影响

2.3不同品种高位嫁接对红露果实香气成分种类及其含量的影响

3讨论

结论

本论文研究创新点

参考文献

附录

攻读学位期间发表论文情况

致谢