马铃薯高效染色体加倍方法建立与抗寒资源创制

利用不同秋水仙素处理浓度、处理方式、处理时间对马铃薯试管苗茎段进行处理,研究了不同处理组合对试管苗成活率和加倍效率的影响,筛选获得了马铃薯染色体加倍优化处理组合。结果表明, 0.1%秋水仙素浓度在120转min^–1的条件下处理马铃薯试管苗茎段3 d的加倍效率最高,该处理方法结合摇床转动处理,使秋水仙素与处理茎段接触更充分,较其他马铃薯染色体加倍技术具有加倍率更高、加倍时间更短且操作简便等优点,为马铃薯倍性操作提供了高效方法。同时,加倍的种间杂种材料农艺性状与原始二倍体相比,加倍获得的四倍体材料在植株株高、茎粗、花瓣大小及花粉粒大小等方面均有明显增强,且抗寒能力和二倍体种间杂种相当,较普通马铃薯栽培种显著增强,可为马铃薯栽培种的抗寒遗传改良提供良好的材料基础。     

马铃薯苗期抗寒能力直接评价体系的建立与应用

通过不同温度处理马铃薯苗期植株,以评价叶片损伤程度为标准,建立马铃薯苗期抗寒能力的直接评价体系,并利用该评价体系和电解质渗漏法,对40份马铃薯材料进行抗寒能力测定和相关分析。结果显示,两种方法间具有极显著的直线相关关系(Y=8.65+1.75X,r=0.86,P<0.01),说明苗期抗寒能力直接评价体系可准确高效地评价马铃薯抗寒能力;同时也筛选获得了21份具有较好抗寒能力的马铃薯材料,为后期马铃薯抗寒相关研究和抗寒育种提供了材料保障。     

rDNA和端粒重复序列鉴定马铃薯和茄子体细胞杂种染色体丢失和融合

植物体细胞杂交是植物种质资源创制的重要方法。体细胞杂种在原生质体再生的过程中染色体会产生非常多的遗传变异。研究体细胞杂种的染色体行为为马铃薯体细胞杂种的创制和利用提供理论基础。本研究采用rDNA和端粒重复序列作为探针进行原位杂交(fluorescence in situ hybridization),并结合基因组原位杂交(genomic in situ hybridization),对马铃薯和茄子体细胞杂种染色体组成和变异进行了分析。原位杂交结果表明,体细胞杂种中存在马铃薯和茄子融合的染色体和双着丝粒染色体,并发现部分融合染色体是由马铃薯和茄子2号染色体末端对末端融合得到的。重排的双着丝粒染色体的着丝粒一个来源于马铃薯,一个来源于茄子。此外,体细胞杂种中来源于茄子的5S rDNA在体细胞杂种再生及稳定的过程中全部丢失。研究结果表明马铃薯与茄子在进行体细胞杂交的过程中,染色体是不稳定的,容易造成融合后代出现双着丝粒和染色体重排等现象。体细胞杂种的染色体会通过染色体重排、双着丝粒、rDNA均一化等多种形式使其染色体趋于稳定。     

马铃薯抗寒种质资源分类及其利用

马铃薯(Solanum tuberosum)作为最重要的粮食作物之一,在全世界范围内被广泛种植,但马铃薯栽培种均不耐低温霜冻且马铃薯栽培种种内几乎没有遗传变异,在生产过程中通常遭受霜冻而导致严重减产甚至绝收。马铃薯野生种中具有丰富的抗寒种质资源,部分野生种材料耐低温霜冻能力强并且能通过短暂的冷驯化使耐低温霜冻性得到进一步提高,是改良普通栽培品种耐冻性的重要种质资源。已有研究表明至少在35个马铃薯野生种中发现有耐低温霜冻的无性系存在。在所有具有强抗寒能力野生种当中,S. commersonii和S. acaule被认为是抗寒能力最强的2个野生种,是改良马铃薯耐冻性的重要基因资源。随着近年来气候变化加剧,极端天气愈来愈频繁,引进马铃薯野生种质资源并评价其耐冻能力,挖掘植物自身的耐冻基因,解析耐冻机制,进而培育耐低温霜冻的马铃薯品种尤显必要。