基本信息
- 项目名称：
- 枇杷特异种质资源的创建及其特性分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以枇杷天然三倍体为材料，对其花粉离体萌发，及与二倍体有性杂交，并对所获得的杂交后代进行染色体数目和GISH鉴定，SC0T分子标记和形态学比较分析，获得了2n=34、42、44、45、46、49、51、68的杂交后代，其中二倍体2株、三倍体1株、四倍体2株、非整倍体13株，证明了三倍体枇杷具有育性，并为枇杷进一步育种工作提供了宝贵种质资源，填补了木本果树三倍体育性研究的空白。
- 详细介绍：
- 以枇杷天然三倍体株系‘黄肉’G320为材料，通过对其花粉离体萌发，以及与二倍体‘大五星’枇杷有性杂交，并对所获得的杂交后代进行了染色体数目和GISH鉴定，以及SCoT分子标记与形态学比较分析。其结果显示：（1）三倍体G320花粉离体萌发率为2.5%；（2）以三倍体为父本的杂交为未获得种子，而以三倍体为母本共获得12个果实与18粒种子，平均为1-2粒/果；（3）所获杂种根尖染色体数分别为2n=34、42、44、45、46、49、51、68，既有二倍体(2株)、三倍体（1株）、四倍体（2株）又有非整倍体类型（13株）。非整倍体类型中以染色体数2n=44为最多（6株），其次为2n=42（4株）；（4）以亲本之一基因组DNA为探针，另一亲本基因组DNA为封阻对杂种染色体进行GISH分析，其结果显示18个杂种根尖染色体中均有17条染色体来源于父本即‘大五星’二倍体，其它的均来源于三倍体父母本即‘黄肉’G320，染色体条数有17、25、27、28、29、32、34和51，表明三倍体母本提供的配子除了单倍性、二倍性配子和三倍性配子（未减数2n配子），还有非整倍体配子（5）利用spss18.0软件对9个杂种单株形态学聚类分析， 大体可将杂种后代分为两个大类。（6）对9个杂种植株的SCoT分子标记，从8个选择性引物共扩增出60条带，其中差异条带32条，多态性比例53.3%，其相似系数在0.87～0.98之间，其遗传关系非常紧密。本实验从花粉萌发率和有性杂交的结果证明了三倍体枇杷具有一定育性，并成功获得了系列倍体枇杷新种质，为系统研究三倍体育性和开展枇杷育种工作开辟了新的途径，具有重要的理论和实际意义。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的： 1.为培养可能具抗病，抗虫，早熟，可食率高，加工成本低等优良枇杷新品种提供宝贵种质； 2.为其他植物三倍体育性研究也提供借鉴参考； 3.通过重要经济价值的枇杷帮助农民致富增收。 思路： 对枇杷天然三倍体‘黄肉’G320花粉离体萌发，及与二倍体‘大五星’有性杂交，并对所获得的杂交后代进行染色体数目和GISH鉴定，及SC0T分子标记与形态学比较分析，为枇杷育种工作提供借鉴和参考。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：证明了三倍体枇杷具有育性，对其他植物育种也具科学指导意义。 先进性：对三倍体枇杷育性的探讨，弥补了木本果树三倍体育性研究的空白，具有明显的创新性及先进性。 独特创新： 选题：经典理论认为，三倍体是高度不育，本研究证明其具有育性给其他植物育种也带来了创新思路； 材料：实验材料为本实验室实生筛选天然三倍体枇杷； 方法：首次将SCoT方法用于该杂交后代单株进行遗传学分析。
应用价值和现实意义
- 1.获得了二倍体，三倍体，四倍体及非整倍体等不同类型的宝贵种质资源； 2.所获杂种单株可为后续枇杷育种工作如改善果实品质，提高抗病抗虫害能力，调节不同成熟期，增加产量，提高可食率，降低加工成本等等提供重要种质，为进一步开放和利用打下基础； 3.枇杷上市时间为淡季，深受广大消费者喜爱。若大面积种质，可促进政府带动农民政府增收，具极高经济价值。
学术论文摘要
- 以枇杷天然三倍体株系‘黄肉’G320为材料，进行花粉离体萌发检测；与 ‘大五星’ 二倍体枇杷杂交，对所获后代进行染色体数目和GISH鉴定，形态学与SCoT分子标记比较分析。结果显示：（1）G320花粉离体萌发率2.5%；（2）三倍体作父本未获得种子，三倍体作母本获12个果实（种子18粒），1-2粒/果；（3）所获后代根尖染色体数为2n=34、42、44、45、46、49、51、68，其中二倍体2株、三倍体1株、四倍体2株、非整倍体类型13株。非整倍体类型中以2n=44最多（6株），次为2n=42（4株）；（4）GISH分析显示所有后代有17条染色体均来源于二倍体父本，其它则来源于三倍体母本，染色体条数有17、25、27、28、29、32、34和51，这表明三倍体母本的配子有1x、2 x、3 x和非整倍体型；（5）对杂种单株形态学聚类分析，可将其分为两大类。（6）SCoT分子标记表明，9个存活单株间相似系数为0.87～0.98，遗传关系紧密。本作品证实三倍体枇杷具一定育性，并获得不同倍性枇杷新种质，为系统研究三倍体育性开展育种工作开辟了新途径，具有重要理论价值和实际意义。
获奖情况
- 本文刚刚完成，尚未发表，论文发表准备中。
鉴定结果
- 探讨了枇杷三倍体育性，获得二倍体2株、三倍体1株、四倍体2株及有非整倍体类型13株。非整倍体类型中以2n=44为最多（6株），其次为2n=42（4株），为后续枇杷育种提供了宝贵材料。
参考文献
- 1.去壁低渗火焰干燥法。陈瑞阳, 宋文芹, 李秀兰. 植物有丝分裂染色体制片的新方法[J]. 植物学报. 1979, 21(3): 297-298. 2.基因原位杂交技术。李懋学, 张赞平. 作物染色体及其研究技术[M]. 北京: 中国农业出版社. 1996. 23-39. 王文奎, 戴思兰. 染色体原位杂交技术在植物亲缘关系中的应用[J]. 北京林业大学学报. 2000, 22(6): 100-104. 3. 目标起始密码子多态性(Start codon targeted polymorphism，SCoT)标记。 Collard B C Y, MACKILL D J. Start codon targeted (SCoT) polymorphism: a simple, novel DNA marker technique for generating gene-targeted markers in plants[J]. Plant Mol.Biol.Rep. 2009, 27(1): 86-93. 4. 熊发前, 唐荣华, 陈忠良, 潘玲华, 庄伟建. 目标起始密码子多态性(SCoT):一种基于翻译起始位点的目的基因标记新技术[J]. 分子植物育种, 2009, 7(3): 635-638.
同类课题研究水平概述
- 目前,果树方面关于三倍体育性的研在究涉及较少,仅有在藤本植物葡萄及草本植物香蕉有所涉及,在对三倍体葡萄育性研究中,其花粉萌发率为0-5.88%,平均萌发率为0.24%,而三倍体枇杷G320的平均花粉离体萌发率约为2.5%,远远高于三倍体葡萄。在三倍体葡萄与二倍体、四倍体进行的有性杂交中,由胚珠发育成种子并长成不同的三倍体杂交植株的百分率为0.1%-2.3%,得到的8棵非整倍体植株中仅有1苗生长正常,其余多是刚发芽便死亡,或者生长缓慢,通过三倍体葡萄实验,得到了父本育性与母本育性无关的结论;同时,尽管父母本育性很低，但仍然能得到非整倍体植株。三倍体香蕉育性研究也证明了雌配子的育性程度与雄配子育性程度无关，且雌配子的育性明显高于雄配子育性，因此，我们由本试验结果可以推测三倍体枇杷是可育的，再者由于以三倍体枇杷为母本时，只有可育的雌配子才能够使其完成受精并发育成苗，所以通过二倍体枇杷为父本检测的配子育性应该是相对较为准确的。 作为木本果树，三倍体枇杷育性的探讨，无疑为木本植物在三倍体育性以及更高育性的研究领域奠定了基础，具有极其重要的意义，同时也丰富和发展了关于植物三倍体育性的研究与利用，这将对创造新的种质资源以及植物的起源演化途径的研究起到重要作用。另外，关于植物三倍体杂交后代的形态学、细胞学和遗传学系统研究较少，SCoT分子标记技术在枇杷上的应用尚属国内外首次，而这对于进一步开发和利用三倍体杂交后代具有重要的指导意义。
