花椰菜—黑芥体细胞杂交获得抗黑腐病异附加系新材料

 以花椰菜—黑芥体细胞杂种的自交及回交后代为材料,建立了结合抗病性人工接种鉴定,流式细胞仪DNA含量分析,B基因组特异分子标记和染色体原位杂交的大规模群体分析技术,在50份高代自交及回交材料中筛选获得了20份形态学特征偏向花椰菜,30份呈花椰菜—黑芥中间类型的材料。细胞DNA含量检测（FLC）及染色体计数结果表明,偏花椰菜的类型,DNA含量基本在2.24 pg · cell^-1以下,染色体数在28条以下。经连续3年黑腐病病菌人工接种鉴定,获得高抗株系12个,抗性株系17个,占全部受试材料的14%。对其中3个（PFCN29 BC3-3-5、PFCN16-1 S2BC3-107和PFCN14-1 S1BC4-123）形态偏花椰菜且高抗黑腐病的植株进行基因组原位杂交,结果显示其分别为花椰菜染色体组附加了2、7和8条黑芥染色体的异附加系材料。这些植株可以用于后续的研究和作为育种桥梁材料,进一步获得黑腐病抗性的单体附加系或渐渗系。本研究表明通过体细胞杂交转育野生优异抗性资源,创新甘蓝类蔬菜育种种质的可行性。     

花椰菜—黑芥渐渗系和异附加系的获得与分析

 以花椰菜—黑芥体细胞杂种自交及回交后代为材料,结合形态学特征,分子标记和荧光原 位杂交（FISH）等群体分析技术,在16 份高代回交及自交材料中筛选获得了花椰菜类型渐渗系材料12 份,偏花椰菜类型异附加系材料4 份。形态学调查及FISH 分析表明：12 份渐渗系材料除茎、叶等营养器 官特征与花椰菜近似外,已具有较正常的花球形成,染色体数为18 条,均来源于花椰菜;植株花粉母细 胞减数分裂行为基本正常。SSR 和AFLP 分子标记检测表明,渐渗系材料除扩增到数量不等的黑芥多态 性位点外,还扩增到埃塞俄比亚芥特异的多态性位点和少量新位点,另外发现渐渗系材料有丢失亲本花 椰菜多态性位点的现象。FISH 分析4 份异附加系材料的染色体组成,结果显示：PFCN29BC2S1-4 为9 条 花椰菜染色体附加8 条黑芥染色体;PFCN15-2S1BC5-6-2 和PFCN29BC4-37-7 为16 条花椰菜染色体分别 附加7 条和14 条黑芥染色体;PFCN29BC4-38-5 为花椰菜染色体附加了5 ~ 7 条黑芥染色体。     

芥蓝与菜薹杂种后代对TuMV的抗性

研究了芥蓝以及芥蓝×菜薹种间杂种后代对芜菁花叶病毒(TuMV)油菜株系的抗性。结果表明,芥蓝对广州地区TuMV油菜株系具有近于免疫的抗性。芥蓝×菜薹种间杂种回交后代抗TuMV油菜株系的选择效应受回交亲本影响很大:用抗病品种与杂种回交的后代,经两次系统选择后,已获得16个经济性状较好的白菜抗病品系;但用感病品种与杂种回交两代之后,抗病性明显下降,经两代系统选择未能获得抗病的菜薹品系。     

花椰菜—黑芥体细胞杂种的性状演变和对黑腐病抗性的转育

以对黑腐病(Black rot)感病的花椰菜(Brassica oleracea L.var.botrytis L.,2n=18,CC)‘Korso’和抗病的黑芥(B.nigra,black mustard,2n=16,BB)‘G1/1’的体细胞杂种(简称PFCN,protoplast fusion of cauliflower and Brassica nigra)高代自交及回交后代为材料,根据表型特征将其分为4大类:性状介于花椰菜和黑芥之间的中间型材料(M)、向花椰菜过渡的过渡型(M-K)、偏花椰菜型(-K)和花椰菜型(K)。连续5年的黑腐病人工接种鉴定结果显示:‘Korso’的病情指数在44~57之间,表现为耐病到感病;‘G1/1’在12~32之间,表现为抗病,从M、M-K、-K至K型,杂种后代病情指数总体上呈逐渐升高的趋势,其中M型和M-K型材料表现为高抗至抗病,-K型材料表现为抗病至耐病,K型材料表现为耐病。对2014年的15份典型-K至K型材料进行了形态演变及黑腐病抗性变化追溯:总体上,偏花椰菜的形态转变发生在S1BC4、S5、S1BC3和BC3(S为自交,BC为回交)世代中,伴随着形态的转变,黑腐病病情指数急剧升高;同一年中来源相同或者相近的株系病情指数相差不多。2015年进一步对2014年25个单株的自交后代进行黑腐病抗病性跟踪鉴定:整体上病情指数呈下降趋势,仅少数株系表现上升;来源相同的衍生株系变化趋势几乎一致,且差异不大,说明这些材料系内对黑腐病抗病性逐年趋于稳定。目前获得了6份相对于受体亲本‘Korso’表现出了对黑腐病抗性显著提高的材料:PFCN14-15-4.1、PFCN14-15-5.1、PFCN14-29-1.1和PFCN14-29-1.2,连续3年病情指数呈下降趋势,并最终稳定在30左右;PFCN14-14-1.1和PFCN14-14-1.2则连续6年保持在20~38之间。     

白菜与甘蓝的种间杂交及其杂种后代的研究

利用杂交授粉后子房离体培养的方法克服了白菜与甘蓝的种间不亲和性,并获得二倍体和四倍体的杂种后代。对杂种后代进行形态观察、核型研究、同工酶分析和回交试验。杂种后代的形态性状介于两亲本之间,较偏向父本。二倍体杂种有明显的生长优势,根尖细胞染色体数为19。四倍体杂种生长发育较迟缓,根尖细胞染色体数为38。杂种后代过氧化物酶同工酶表现为“偏母本的互补型”,并在二倍体杂种中出现新的酶带。杂种后代高度不育,用白菜花粉回交二倍体杂种有低度的育性,用甘蓝花粉回交则不育。回交试验与同工酶分析的结果给我们以启示,应是由于杂种细胞质基因作用的结果。     

采用花药培养育成四倍体白菜新品系

离体培养白菜(Brassica Pekinensis Rupr)花药产生花粉植株,为白菜单倍体育种提供材料。在花粉植株诱导过程中,某些小孢子在雄核发育期间产生某些染色体数目的加倍。进而长成四倍体白菜植株,并获得种子,通过1981～83年连续三年的田间观察,性状稳定,其根尖染色体镜检2n=40,为四倍体白菜植株。     

结球甘蓝染色体片段替换系构建

以结球甘蓝(Brassica oleracea L. var. capitata)育种骨干亲本R2-P2(圆球形,抽薹晚,硫苷含量低,高感黑腐病、枯萎病和霜霉病)为轮回亲本,以野生甘蓝自交系R4-P1(不结球,抽薹早,蜡质厚,硫苷含量高,对黑腐病、枯萎病和霜霉病等多种病害具有抗性)为供体亲本,通过连续回交、自交和分子标记辅助选择,构建出一套由163个具有R2-P2遗传背景且具有R4-P1供体染色体片段单株组成的染色体片段替换系(Chromosome segment substitution line)。该替换系群体具有102个染色体替换片段,均匀分布在1～9号染色体上,平均每个株系携带1.3个染色体片段,平均替换长度为5.62 Mb。替换片段总长度为573.74 Mb,覆盖亲本R4-P1全基因组的73.4%,其中单片段替换片段总长度为139.91 Mb,覆盖全基因组的26.5%,双片段替换片段总长231.41Mb,覆盖亲本R4-P1全基因组的43.82%,含有3个替换片段总长度为201.3 Mb,覆盖供体亲本基因组25.98%。     

天然四倍体枇杷‘B431’减数分裂观察及育性分析

通过流式细胞术和染色体制片确定枇杷天然实生筛选株系‘B431’为四倍体。采用改良涂片法观察了其花粉母细胞减数分裂过程,离体萌发法和人工杂交分析其育性,染色体计数法检测了其后代的染色体数。结果表明:天然四倍体枇杷‘B431’减数分裂过程中染色体存在异常行为;染色体配对以二价体为主,也可见少量单价体和部分多价体;减数分裂进程中出现板外染色体、早熟染色体、落后染色体、染色体桥、微核和极少的三极体等异常现象;四分体时期有二分体、三分体、多分体和微核等异常现象。四倍体枇杷‘B431’育性低于二倍体,但其花粉活力达到66.29%±2.22%,杂交结实率与二倍体差异不显著,仍有较高的育性,其与二倍体的杂交后代三倍体率达到66.67%,可以作为三倍体创制的核心亲本。     

报刊摘录

Ogura不育源不结球白菜雄性不育系转育研究”通过成果鉴定由苏州市蔬菜种子公司和苏州市蔬菜研究所承担的“Ogura不育源不结球白菜雄性不育系转育研究”于2001年12月25日通过了江苏省科技厅主持的成果鉴定,该项研究成果达到国际先进水平。该研究是将Ogura萝卜胞质不育源转育到不结球白菜品种香青菜后,其植株继续保持了不育率和不育度为100%,雄蕊退化成花瓣,无花丝,无花药,无花粉,并且成功地解决了Ogura不育源不育系植株在低温条件下的黄化和蜜腺退化等缺陷,并具有稳定的遗传性,在自然授粉条件下制得优良杂交种子。经多代回交转育,其杂种后…     

利用DAD1反义片段转化创建菜薹可调控雄性不育材料

 菜薹因为没有好的雄性不育材料或自交不亲和系,至今尚无一代杂种用于生产,根据拟南芥及白菜型油菜的花药不开裂基因DAD1的保守序列设计引物,扩增菜薹的DAD1基因片段（DAD1F）,构建反义DAD1F植物表达载体,用农杆菌介导法转化菜薹,对转基因植株进行分子检测,鉴定其雄性不育性并进行育性恢复试验.克隆得到的菜薹的DAD1基因片段大小为678 bp,命名为BrcpDAD1F,其序列与拟南芥和白菜型油菜的DAD1高度同源,同源率分别为88％和99％;共得到了12株转基因植株,有6株在转录水平上得到表达,表现为雄性不育,花器官畸形,花粉活力低,萌发率不到10％,且开花后不能结角果或结空角果,或者得到极少种子但种子不萌发;用对照的花粉给转基因植株授粉可使其正常结实.以500 μmol·L^-1茉莉酸甲酯处理可使其雄性不育得到恢复,花粉可以在柱头和培养基上萌发,具有受精能力。T₁代可育株与不育株的比例都呈1:3分离, T₂代不同株系的育性分离比例不同,有些株系继续呈1:3的分离,有些株系全是可育株或全是不育株,说明反义抑制呈单基因稳定遗传。     

几种类型甘蓝雄性不育的研究与显性不育系的利用

隐性不育材料83121ms，不育株率仅50％。黑芥胞质不育材料CMSN78091不育花不能完全开放，蜜腺小。萝卜胞质不育材料CMSR1409等及其转育后代开花结实性状不良，且低温下叶色黄化，以上3类不育材料在甘蓝实际育种中应用困难。改良的萝卜胞质不育材料CMSR29551等及其转育后代低温下叶色不黄化，在其转育后代中筛选出几份开花结实性状较好的不育系，但多代回交后不育系配制的F1杂种优势弱，应用有局限性。改良的萝卜胞质不育系CMSR3625等，植株性状、开花结实特性及配合力均较好，有较好的应用前景。显性雄性不育系不育性及经济性状优良，已配制出中甘16号和中甘17号两个优良杂种一代，并通过全国农作物品种审定委员会审定。     

芜菁Ogura胞质不育系的选育初报

Ogura胞质不育甘蓝型油菜(Brassica napus L．)不育源植株苗期不黄化，蜜腺发育正常，表现为全不育。采用本实验室选育的芜菁(B．campestris ssP．rapifera Sinsk)优良自交系‘耐病98-1’和‘白蔓菁’为回交父本，2000年开始将不育源和回交亲本进行杂交和多代回交选择，并对F1，BC1，BC2和BC3植株植物学性状，特别是直根膨大情况，包括直根大小、形状和颜色，育性特征，蜜腺发育情况，花粉生活乃以及亲和指数等进行观察鉴定。     

甘蓝与白菜种间杂交的双二倍体后代

作者利用胚培养法获得甘蓝与白菜种间杂种和杂种后代。有意义的是由幼胚发育成的胼胝体中获得双二倍体的后代。在本实验中对于杂种和双二倍体杂种后代所表现的性状和细胞学(染色体)的现象进行了观察和比较,并且对于甘蓝的基因组(CC)和白菜的基因组(AA)之间的亲合性(Affinity)作了一些探讨。     

大白菜Ogura胞质雄性不育恢复材料的创制与检测

针对白菜类蔬菜(Brassica rapa L.)中缺乏Ogura胞质雄性不育育性恢复材料的问题,利用远缘杂交技术将恢复基因Rfo从甘蓝型油菜导入大白菜中,利用种间杂交种不断与不育系进行回交,已分别获得BC₁、BC₂和BC₃代育性恢复材料。同时,利用形态学、细胞遗传学、分子生物学手段对所创制的材料进行检测,利用恢复基因Rfo特异性引物扩增,最后筛选获得了一株育性稳定、形态特征接近大白菜、染色体数目为20的BC₃单株。利用所创制BC₃单株进行Ogura雄性不育大白菜商品杂交种恢复测试,结合表型及恢复基因Rfo、不育基因orf138特异性引物检测,结果表明,所创制恢复系恢复基因有效。     

芸薹属作物小孢子技术的发展与应用

1游离小孢子培养技术的发展 被子植物的花药中,细胞按染色体的倍性可分为两类:一类是单倍体细胞,即由花药中的花粉母细胞减数分裂后形成的小孢子(未成熟花粉);另一类是二倍体细胞,如药隔、药壁及花丝等组织.1950年Tulecke首次成功地培养了数种裸子植物的成熟花粉粒,发现在特定的培养基上,一些花粉可以不按正常的发育途径发育成成熟花粉,而是形成愈伤组织,1964年印度学者Guha和Ma heshuari首次报道从毛蔓陀罗花药培养中获得了单倍体植株.1972年Sharp等用看护培养法培养番茄的离体花粉,获得单倍体无性繁殖系.1973年Nitsch等首先成功应用游离小孢子培养技术获得毛蔓陀罗的小孢子胚与再生株.1982年,德国的Lichter等人成功诱导出甘蓝型油菜(Brassica napus L.)小孢子胚及再生植株.自此芸薹属作物游离小孢子培养技术进入快速发展阶段.在芸薹属作物中,小孢子培养已在埃塞俄比亚芥、黑芥、大白菜、结球甘蓝、小白菜和芜菁等蔬菜上获得成功.1989年日本学者Sato首次报道成功地诱导出大白菜游离小孢子胚和再生植株.1992年国内学者曹鸣庆等报道大白菜游离小孢子培养获得成功.目前,游离小孢子培养技术已经涉及芸薹属的6个主要栽培种.     

桃花器4个性状的遗传倾向

利用15个杂交组合的866个后代植株对桃花器的花型、花粉育性、花径大小和雌雄蕊高度比等4个性状的遗传倾向进行了分析,并鉴定了亲本品种花型和花粉育性的基因型。结果表明,花型和花粉育性均由单基因控制,其中铃型花对蔷薇型花、花粉可育对花粉不稔均为完全显性;桃花径大小性状可能由花型基因Sh和微效多基因共同控制;雌雄蕊等高×雌蕊高(正反交)、雌雄蕊等高×雌雄蕊等高和雌蕊低×雌蕊高的3种杂交类型中,其杂种后代均以雌雄蕊等高的株系占优势。     

苹果属四倍性皱叶矮生株系小孢子败育过程的解剖观察

为了研究平邑甜茶与扎矮山定子杂交后代中四倍性皱叶矮生株系10#和23#植株的雄性不育表现和细胞学特征,在观测花朵形态基础上,采用石蜡切片法显微观察了四倍性皱叶矮生株系及父本扎矮山定子(对照)的小孢子发生和败育过程。结果表明,10#和23#株系能产生雄蕊,但在初花期就出现花药干瘪现象,也没有显现花粉。显微观察发现:10#和23#株系在小孢子母细胞的形态特征和发育过程上与对照没有明显区别,它们的小孢子母细胞也能进行减数分裂并形成形态正常的二分体和四分体,但未能形成单核花粉粒;到开花前它们的花药均表现空囊现象;因此,10#和23#株系的小孢子败育时期是在四分体到单核花粉粒期间。     

甘蓝原生质体无性系的变异

对结球甘蓝(Brassica oleracea L.var.capitata)一代杂种‘报春’的叶肉原生质体再生植株进行了染色体倍性、气孔保卫细胞中叶绿体数目以及形态的观察研究。结果表明,原生质体再生植株中,除了存在正常二倍体外,还存在四倍体、非整倍体以及混倍体。染色体倍性与叶片下表皮非叶脉部分气孔保卫细胞中的叶绿体数目是明显的相关性,二倍体和四倍体植株的叶绿体平均数相差一倍。再生植株的外部形态也有明显的变异。     

添加甘蓝8号染色体片段的大白菜易位系的获得及其遗传稳定性分析

为创建大白菜—结球甘蓝易位系,以大白菜—结球甘蓝8号单体异附加系(AC8)为材料,对其摘去已开放花朵的花枝进行60Co-γ辐射,然后取新开放花朵花粉授与AC8,获得M1植株,再将M1与AC8亲本大白菜‘85-1’进行回交,对其回交后代进行小孢子离体培养获得DH系。利用286个结球甘蓝相对于大白菜特异的In Del分子标记对DH系植株进行鉴定,结合细胞学观察获得添加甘蓝8号染色体片段的大白菜易位系‘AT8-1’。对易位系‘AT8-1’进行自交,与‘85-1’回交,与大白菜高代自交系‘14-28’和‘14-36’杂交,对其后代进行In Del分子标记鉴定,结果表明该易位系中甘蓝染色体片段不稳定,该片段完整保留率在自交后代群体为61.1%,回交后代群体为26.3%,两个杂交后代群体分别为24.2%与30.0%。后代群体中均未见易位片段变小的植株。     

黄瓜未授粉子房培养获得同源四倍体

为获得稳定纯合的同源四倍体黄瓜材料,采用多种分化培养基对黄瓜(Cucumis sativus L.)未授粉子房培养形成的胚进行培养。结果共获得33个再生植株,经染色体计数后发现7株为同源四倍体植株(2n=4x=28)。利用SSR手段对获得的同源四倍体植株进行了同质性鉴定,发现均为纯合子。利用形态学观察和染色体计数法对同源四倍体单株自交后代的遗传稳定性进行了研究,结果表明自交后代倍性没有发生变异。对此类型同源四倍体植株和经秋水仙素诱导获得的同源四倍体植株分别进行了花粉可染率、花粉萌发率及自交结籽数的观察,发现前者具有高的育性,自交结籽数为15～34粒。上述结果表明,黄瓜未授粉子房培养是获得同源四倍体的一条途径,获得的稳定纯合且育性好的同源四倍体材料可作为特异资源用于黄瓜倍性育种。