黃瓜單性結(jié)實(shí)性生理和遺傳分析及分子標(biāo)記研究.pdf

1、黃瓜(Cucumis sativus L.)是我國(guó)重要的蔬菜作物，單性結(jié)實(shí)性是黃瓜與產(chǎn)量有關(guān)的重要經(jīng)濟(jì)性狀，也是保護(hù)地專用黃瓜品種選育主要的育種目標(biāo)之一。正確評(píng)價(jià)黃瓜種質(zhì)資源單性結(jié)實(shí)性、深入理解其生理機(jī)制與遺傳規(guī)律、篩選與單性結(jié)實(shí)性緊密連鎖的分子標(biāo)記，是黃瓜遺傳改良的基礎(chǔ)。本文在對(duì)75份黃瓜種質(zhì)資源單性結(jié)實(shí)性系統(tǒng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，基于單性結(jié)實(shí)性穩(wěn)定的歐洲溫室型雌性系‘6401’和雌雄同株自交系‘6457’與非單性結(jié)實(shí)自交系‘6429’和‘6

2、426’，采用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳分析方法，對(duì)黃瓜單性結(jié)實(shí)性進(jìn)行了多世代聯(lián)合分析；并對(duì)‘6457'中自然發(fā)生的超級(jí)子房的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律和內(nèi)源激素進(jìn)行了研究；采用BSA法篩選了與黃瓜單性結(jié)實(shí)性相關(guān)的分子標(biāo)記，以期為黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳改良提供依據(jù)。取得了以下主要結(jié)果：
　　 1黃瓜種質(zhì)資源單性結(jié)實(shí)性評(píng)價(jià)
　　 河北昌黎春季日光溫室條件下，75份黃瓜種質(zhì)資源單性結(jié)實(shí)性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，單性結(jié)實(shí)率在0～100％呈連續(xù)分布

3、，不同黃瓜種質(zhì)資源單性結(jié)實(shí)性間存在極顯著差異。75份種質(zhì)資源中，強(qiáng)單性結(jié)實(shí)材料40份，占53.3％，中等單性結(jié)實(shí)材料24份，占32％，弱單性結(jié)實(shí)材料11份，占14.7％。其中的24份品種資源中，強(qiáng)單性結(jié)實(shí)品種20份，占83.3％，其余為中等單性結(jié)實(shí)。黃瓜單性結(jié)實(shí)性強(qiáng)弱表現(xiàn)為座果率的差異，一般隨著節(jié)位的升高而增強(qiáng)，其評(píng)價(jià)工作可側(cè)重于20節(jié)內(nèi)的低節(jié)位。
　　 南京春季塑料大棚條件下，55份黃瓜種質(zhì)資源單性結(jié)實(shí)性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，單性結(jié)實(shí)

4、座果率≥70％的種質(zhì)資源4份，40％～70％的種質(zhì)資源28份，低于40％的種質(zhì)資源23份。獲得了單性結(jié)實(shí)性相對(duì)穩(wěn)定種質(zhì)4份，為黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳與育種奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　 2黃瓜超級(jí)子房生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及其內(nèi)源激素的研究
　　 春季日光溫室條件下，對(duì)‘6457’栽培群體中自然發(fā)生的超級(jí)子房生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及其內(nèi)源激素研究結(jié)果表明，開(kāi)花當(dāng)天超級(jí)子房長(zhǎng)度在9cm以上，平均長(zhǎng)度為14.4cm，占74.6％，典型超級(jí)子房長(zhǎng)度為13.0

5、～17.0cm;開(kāi)花當(dāng)天正常子房長(zhǎng)度在9cm以下，平均長(zhǎng)度為5.8cm，占25.4％，典型正常子房長(zhǎng)度為5.0～7.0cm。開(kāi)花當(dāng)天超級(jí)子房長(zhǎng)度是正常子房長(zhǎng)度的3倍左右，超級(jí)子房株率為64％。超級(jí)子房與正常子房（果實(shí)）發(fā)育速度和雌蕊發(fā)育進(jìn)程基本一致，但比正常子房延遲開(kāi)花4～5d。超級(jí)子房形成的生理機(jī)制可能與高水平的內(nèi)源GA3含量以及較高的ZT/ABA和GA3/ABA有關(guān)。
　　 不同濃度的TDZ(10mg/L、5mg/L、2.5

6、mg/L、1.25mg/L、0mg/L)處理均能有效誘導(dǎo)黃瓜超級(jí)子房的發(fā)生。其中，2.5mg/L的TDZ處理效果最佳，使開(kāi)花當(dāng)天平均子房長(zhǎng)度為11.2cm，比對(duì)照延遲開(kāi)花4～5d，超級(jí)子房百分率達(dá)75％，且有效促進(jìn)了果實(shí)的快速發(fā)育，處理后第11d果實(shí)長(zhǎng)度為23.6cm，遠(yuǎn)大于對(duì)照(13.2cm)。
　　 3黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳分析
　　 對(duì)單性結(jié)實(shí)雌性系‘6401’與非單性結(jié)實(shí)自交系‘6429’、‘6426’雜交組合6世代

7、群體的單性結(jié)實(shí)性遺傳分析表明，在不同遺傳背景下，全雌黃瓜單性結(jié)實(shí)性均表現(xiàn)為不完全隱性遺傳，受2對(duì)加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因控制（E-1-1模型）。兩組合第一主基因顯性效應(yīng)、主基因顯性×顯性互作效應(yīng)以及多基因效應(yīng)較大。Bl、B2、F2主基因遺傳率分別為0.6％～51.1％、59.6％～75.4％、41.3％～71.4％，相應(yīng)的多基因遺傳率分別為0.2％～19.9％、0.0％～12.7％、3.2％～35.5％。
　　

8、 對(duì)雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)自交系‘6457’與非單性結(jié)實(shí)自交系‘6429’、‘6426’構(gòu)建的6個(gè)世代遺傳分析表明，不同遺傳背景和季節(jié)下，雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)性均受2對(duì)主基因+多基因控制( E-1-0，E-1-2)。不同季節(jié)F1的遺傳傾向不同，兩對(duì)主基因的加性效應(yīng)值均較大。B1、B2、F2主基因遺傳率分別為72.2％～88.8％、52.5％～93.1％、88.6％～95.4％，相應(yīng)的多基因遺傳率分別為0.0％～11.2％、0.0％～43.

9、1％、0.0％～1.5％。
　　 以單性結(jié)實(shí)自交系‘6401’、‘6457’與非單性結(jié)實(shí)自交系‘6429’雜交組合的4世代聯(lián)合分析結(jié)果表明，同一遺傳背景下，全雌黃瓜和雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)性均受2對(duì)不完全隱性主基因+多基因控制。全雌黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳受2對(duì)加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因控制（E-1-0模型），F(xiàn)2的主基因的遺傳率為83.5％；雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳受2對(duì)加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多

10、基因控制（E-1-1模型），F(xiàn)2的主基因的遺傳率為42.1％。
　　 基于強(qiáng)單性結(jié)實(shí)黃瓜自交系‘6457’與非單性結(jié)實(shí)自交系‘6429’構(gòu)建的4世代群體，對(duì)南京江寧和河北昌黎兩地黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，不同生態(tài)環(huán)境下，雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)性遺傳均符合E-l-1模型，受2對(duì)加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因控制，存在基因型與環(huán)境互作效應(yīng)。不同環(huán)境條件下F1的遺傳傾向和遺傳參數(shù)不同，F(xiàn)E的主基因遺傳率為4

11、2.1％～97.5％。
　　 強(qiáng)單性結(jié)實(shí)性黃瓜品種選育以雙親均為強(qiáng)單性結(jié)實(shí)為宜，常規(guī)雜交育種早期世代選擇有效。
　　 4黃瓜單性結(jié)實(shí)性相關(guān)的分子標(biāo)記研究
　　 基于雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)自交系‘6457’和非單性結(jié)實(shí)自交系‘6429’為親本構(gòu)建的F2分離群體，采用BSA方法篩選與黃瓜單性結(jié)實(shí)性連鎖的AFLP分子標(biāo)記。結(jié)果表明，引物E41/M47在非單性結(jié)實(shí)池中擴(kuò)增出一條分子量約為325bp的特異條帶。經(jīng)F2單株驗(yàn)證

12、，該特異條帶能在大多數(shù)非單性結(jié)實(shí)單株中穩(wěn)定出現(xiàn)。用MapMaker3.0軟件進(jìn)行連鎖分析表明，該特異條帶與黃瓜非單性結(jié)實(shí)基因存在連鎖關(guān)系，遺傳距離為9.7cM，命名為AGG/CAA325。
　　 基于同一群體，獲得了與雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)性連鎖的ISSR分子標(biāo)記，其遺傳距離為27.5cM，命名為I75580;此外，還獲得了與雌雄同株黃瓜單性結(jié)實(shí)性相關(guān)的SSR特異片段CSWTA06350。
　　 以黃瓜單性結(jié)實(shí)雌性系‘64