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完全雄性柿种质的分类学地位及其作为花粉供体的应用潜力研究

作　者: 黄瑜芳
导　师: 罗正荣; 张青林
学　校: 华中农业大学
专　业: 园艺学
关键词: 完全雄性柿种质 cpDNA nSSR 花粉生物学特性 RO2 亲缘关系甜柿育种
分类号: S665.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

完全雄性柿种质是20世纪90年代中期华中农业大学在湖北省大别山地区发现的特异柿属植物,全株仅开雄花为其最大特征,不同于栽培柿(Diospyros kaki Thunb.)品种一般仅开雌花或雌雄同株异花的特性。但其属柿种还是属柿属植物的新物种,与同一分布地的中国原产完全甜柿(简称“中国甜柿”或C-PCNA)间的亲缘关系,以及其作为专用授粉品种和完全甜柿育种亲本的应用价值,迄今尚未完全明确。本文利用叶绿体DNA (cpDNA)片段序列和核基因组SSR (nSSR)分子标记对其进行分类学地位探讨的基础上,系统评价其花粉生物学特性,杂交亲和性及其F1代中与完全甜柿自然脱涩性状连锁的R02标记的分离情况。主要研究结果如下：1.18份柿属材料(包括7份完全雄性种质以及7个柿属不同种)4个叶绿体基因片段matK, psbA-trnH, trnL-trnF和trnL intron序列分析表明,7份完全雄性种质的各片段序列与柿(D. kaki Thunb.)及其变种野柿(D. kaki var. silvestris Mak.)完全相同,而区别于其他5个近缘种。利用邻接法(NJ法)、最大似然法(ML法)和最大简约法(MP法)构建的系统发育树中,7个种得到分别区分,而供试7份完全雄性种质与D. kaki Thunb.聚为一类。据此可判断完全雄性种质属于柿属柿种(D. kaki Thunb.),并非柿属新的物种。2.采用26对nSSR引物探讨完全雄性柿种质与中国、日本甜涩柿品种间的亲缘关系。结果表明,雄株1号、雄株2号、雄株3号、雄株8号和雄株9号与中国甜柿‘罗田甜柿’聚为一类；而雄株11号与4份中国原产完全涩柿聚为同组；雄株10号被聚类至日本原产完全甜柿(简称“日本甜柿”或J-PCNA)组。上述结果可能发映其各自的起源途径,但其确切的遗传关系还需作进一步探讨。3.花粉生物学特性观察显示,供试7份完全雄性种质花粉量相对较高；花粉离体萌发率在不同年份间相对稳定,与‘禅寺丸’相当而高于其他供试具雄花的品种。花粉柱头萌发观察结果表明,完全雄性种质与‘90-3-99’(C-PCNA)和‘前川次郎’(J-PCNA)表现柱头亲和。因此,供试完全雄性种质可能具有作为授粉品种的基本条件。4.以一个与中国原产完全甜柿自然脱涩性状连锁的DNA标记(R02)对供试完全雄性种质进行SCAR-PCR分析,结果显示雄株1号、雄株2号、雄株3号、雄株8号和雄株10号具有特征带,可能说明其与中国甜柿带有相同或相似的自然脱涩基因,因而有作为完全甜柿育种亲本的应用潜力。而雄株9号和雄株11号无此特征标记,可能说明其具有不同的起源和遗传背景。5.包括‘磨盘柿’×雄株1号、‘罗田甜柿’×雄株1号、‘磨盘柿’×雄株2号、‘罗田甜柿’×雄株8号、‘恭城水柿’×雄株8号和‘阳丰’×雄株8号等6个杂交组合共授粉650朵雌花,获得396个果实(坐果率29%-85%)；采用胚抢救技术供获得921株胚培苗；对‘磨盘柿’×雄株1号、‘罗田甜柿’×雄株1号、‘磨盘柿’×雄株2号、‘罗田甜柿’×雄株8号、‘恭城水柿’×雄株8号的F1代进行SCAR-PCR分析显示,其带有和不带有R02标记的个体分离比例分别为34：37,78：16,34：34,42：15,41：35。基本符合1：1和3：1的期望分离比,说明供试完全雄性可能带有CPCNA基因(控制显性自然脱涩性状)。综上所述,中国原产完全雄性种质属于柿属柿种(Diospyros kaki Thunb.),部分种质与中国甜柿‘罗田甜柿’亲缘关系较近,可能具有显性自然脱涩性状；此外,其具备作为授粉材料基本要求。因此,其有作为完全甜柿专用授粉品种和遗传改良亲本的应用潜力。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
缩略词表  10-11
1 前言  11-19
  1.1 课题的提出  11-12
  1.2 前人研究进展  12-18
    1.2.1 中国甜柿的鉴定、起源及其亲缘关系研究  12-13
    1.2.2 完全雄性种质的发现、系统发育和花粉各项指标分析  13-14
    1.2.3 植物cpDNA序列在系统发育中的研究进展  14-16
    1.2.4 柿属植物DNA分子标记的研究进展  16
    1.2.5 与中国甜柿自然脱涩性状连锁分子标记的开发和应用  16-18
  1.3 本课题研究内容  18
  1.4 技术路线  18-19
2 试验材料与方法  19-30
  2.1 试验材料  19-23
    2.1.1 植物材料  19-22
      2.1.1.1 完全雄性柿种质亲缘关系分析材料  19-20
      2.1.1.2 花粉生物学特性分析材料  20
      2.1.1.3 完全雄性种质授粉试验  20-22
    2.1.2 主要试剂和仪器设备  22-23
  2.2 试验方法  23-30
    2.2.1 基因组总DNA提取及质量检测  23
      2.2.1.1 CTAB法提取基因组DNA  23
      2.2.1.2 试剂盒法提取基因组DNA  23
    2.2.2 完全雄性柿种质的cpDNA和nSSR分析  23-27
      2.2.2.1 cpDNA片段序列分析  23-26
      2.2.2.2 nSSR分子标记分析  26-27
    2.2.3 完全雄性柿种质的花粉生物学研究  27-29
      2.2.3.1 花粉采集  27
      2.2.3.2 花粉量检测  27
      2.2.3.3 花粉离体萌发率测定  27
      2.2.3.4 花粉亲和性观察  27-28
      2.2.3.5 花粉电镜观察  28
      2.2.3.6 人工授粉  28
      2.2.3.7 胚抢救  28-29
    2.2.4 完全雄性种质及F_1代RO2标记分析  29-30
3 结果与分析  30-41
  3.1 完全雄性种质与柿及其近缘物种的亲缘关系  30-34
    3.1.1 cpDNA片段测序结果与分析  30-32
    3.1.2 nSSR分子标记聚类结果与分析  32-34
  3.2 完全雄性种质花粉生物学特性  34-37
    3.2.1 花粉量  34
    3.2.2 花粉离体萌发率  34-35
    3.2.3 花粉柱头亲和性  35
    3.3.4 花粉表面纹饰  35-37
  3.3 完全雄性种质的RO2标记及其分离比例  37-41
    3.3.1 完全雄性种质RO2标记  37
    3.3.2 完全雄性种质F_1代中RO2分离比例  37-41
4 讨论  41-47
  4.1 完全雄性种质的分类学地位  41-44
  4.2 完全雄性种质作为专用授粉品种的应用潜力  44-45
  4.3 完全雄性种质作为中国甜柿育种亲本的应用潜力  45-46
  4.4 进一步研究建议  46-47
参考文献  47-55
附录  55-71
作者简历及在学期间所取得的科研成果  71-72
致谢  72

完全雄性柿种质的分类学地位及其作为花粉供体的应用潜力研究

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