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芥蓝和结球甘蓝分别与甘蓝型油菜杂交的后代结实性及Rfo传递效率比较.pdf

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芥蓝和结球甘蓝分别与甘蓝型油菜杂交的后代结实性及Rfo传递效率比较.pdf

p园艺学报, 2018, 45 1 61– 70. Acta Horticulturae Sinica nbsp; doi 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0557; http //www. ahs. ac. cn nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 61 收稿日期 2017– 09– 05; 修回日期 2017– 10– 16 基金项目 国家重点研发计划项目( 2016YFD0101702, 2016YFD0100204) ;国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目( CARS-25) ;农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室项目 nbsp;* 同等贡献作者 nbsp;** 通信作者 nbsp;Author for correspondence( E-mail ; ) nbsp;芥蓝和结球甘蓝分别与甘蓝型油菜杂交的后代结实性及 Rfo 传递效率比较 nbsp;于海龙*,李志远*,杨丽梅,刘玉梅,庄 nbsp;木,吕红豪,李占省,方智远**,张扬勇**(中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081) nbsp;摘 nbsp;要 为明确甘蓝与甘蓝型油菜种间杂交的生殖隔离程度是否与甘蓝的变种类型有关, 以 2 份 Ogura CMS 芥蓝和 4 份 Ogura CMS 结球甘蓝为母本,分别与 2 份含有 Ogura CMS 育性恢复基因 Rfo 的甘蓝型油菜杂交,获得的种间杂种加倍后,再分别与母本芥蓝和结球甘蓝回交,调查 F1、 BC1两个世代材料的结实性和 Rfo 基因的传递效率。结果表明,芥蓝与甘蓝型油菜种间杂交 F1代、 BC1代的亲和指数都显著高于结球甘蓝( P nbsp;300) ,有活力的花粉颜色深红,花粉粒饱满,计算 3 个视野的平均值。 nbsp;利用于海龙等( 2015)开发的芥蓝与甘蓝型油菜之间的 32 对 SSR 多态性背景标记,对 Rfo 阳性单株的遗传背景进行分析。 PCR 反应体系 ( 20 μL) 10 Buffer(含 Mg2) 2 μL, dNTP( 2.5 mmol L-1)1.6 μL,上 、下 游 引 物( 10 μmol L-1)各 0.8 μL, Taq 酶( 5 U μL-1) 0.2 μL,模 板 DNA( 20 ng μL-1)5 μL, ddH2O 9.6 μL。 PCR 反应程序 94 ℃预变性 5 min; 94 ℃变性 30 s,合适的退火温度(依引物的 Tm值设定) 30 s, 72 ℃延伸 45 s, 35 个循环; 72 ℃延伸 7 min; 4 ℃保存。 PCR 扩增产物用8聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,恒压 160 V、 1.5 h,快速银染法染色。 nbsp;统计带型并计算遗传回复率。遗传背景回复率反映的是回交群体中,单株遗传物质回复到轮回亲本的程度。基于分子标记的遗传背景回复率计算采用公式 G( g) [L X( g)] /( 2L) ,其中 GYu Hailong, Li Zhiyuan, Yang Limei, Liu Yumei, Zhuang Mu, L Honghao, Li Zhansheng, Fang Zhiyuan, Zhang Yangyong. Comparison of seed-setting and the transmission rate of Rfo during the distant hybridization between two Brassica oleracea varieties and B. napus . 64 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 1 61– 70. ( g)指在回交 g 代的遗传背景回复率, X( g)指在回交 g 代表现为轮回亲本带型的分子标记数量;L 指用于分析的分子标记数量( Hospital amp; Chet, 1992) 。 nbsp;1.5 nbsp;数据统计和分析 nbsp;数据统计和计算利用 Microsoft Office Excel 2003,不同组合间方差分析和显著性检验均使用SPSS 11.0 软件( SPSS, Chicago, IL, USA) 。 nbsp;2 nbsp;结果与分析 nbsp;2.1 nbsp;两个甘蓝变种与甘蓝型油菜远缘杂交的结实性及 Rfo 基因传递效率比较 nbsp;利用人工蕾期授粉方法,将芥蓝和结球甘蓝不育材料分别与甘蓝型油菜 RF1 和 RF2 杂交,在没有进行胚挽救的情况下,多数组合获得了少量种子(表 1) 。芥蓝与甘蓝型油菜杂交组合的亲和指数均显著高于结球甘蓝,为其 2 7 倍,亲和指数均高于 0.010,以 JL2 RF2 结实性最好,为 0.0151。结球甘蓝 nbsp; 甘蓝型油菜所有组合,亲和指数均低于 0.010,以 GL3 RF1 亲和指数最低,为 0.0018。 nbsp;胚挽救过程中比较发现,不同组合间每种荚成熟胚数有差异,芥蓝和甘蓝型油菜杂交组合每种荚成活胚数均多于结球甘蓝与甘蓝型油菜杂交组合(表 1) 。 nbsp;与杂交后采取胚挽救相对比,有性杂交的授粉花数多,大多数基因型上获得的成苗数略多于胚挽救(表 1) ,但每朵花的成苗率则是胚挽救的效率远高于有性杂交。两种条件下芥蓝与甘蓝型油菜4 个杂交组合共获得成苗 21 株,结球甘蓝与甘蓝型油菜 8 个杂交组合共获得成苗 10 株。经倍性鉴定所有后代均为三倍体植株(图 1) 。利用 Rfo 特异标记对获得的种间杂种进行筛选,芥蓝与甘蓝型油菜杂交获得的 21 株成苗中有 7 株为 Rfo 阳性(编号 YL1 YL7) , Rfo 基因的传递效率为 33;而结球甘蓝杂交获得的 10 株成苗中仅有 1 株经检测为 Rfo 阳性(编号 YL8) , Rfo 基因的传递效率为 10。 nbsp;表 1 nbsp;芥蓝、结球甘蓝与甘蓝型油菜种间杂交的结实性比较 Table 1 nbsp;Seed setting comparison of the interspecific cross between Chinese kale or cabbage and B. napus 组合类型 nbsp;Combination type 杂交组合 nbsp;Cross combination有性杂交(未经过胚挽救) nbsp;Hand pollination( without embryo rescue) nbsp;人工授粉 nbsp; 胚挽救 nbsp;Hand pollination with embryo rescue 授粉花数 nbsp;Number of nbsp;pollinated flowers 种子数 nbsp;Number of seeds 亲和指数 nbsp;Compatibility nbsp;index 成苗数 nbsp;Number of viable plants 子房数 nbsp;Number of pods cultured 剥离幼胚数 nbsp;Number of nbsp;embryos nbsp;excised 每种荚胚数 nbsp;Number of nbsp;embryos per nbsp;pod 成苗数 nbsp;Number of viable plants 芥蓝 nbsp; 甘蓝型油菜 nbsp; Chinese kale B. napus JL1 RF1 1 933 22 0.0115 0.0003 a 4 60 420 7.00 2 JL2 RF1 1 340 16 0.0117 0.0012 a 3 60 324 5.40 2 结球甘蓝 nbsp; 甘蓝型 nbsp;油菜 nbsp;Cabbage B. napus GL1 RF1 563 3 0.0048 0.0025 b 0 60 234 3.90 1 GL2 RF1 792 3 0.0036 0.0020 b 0 60 123 2.05 0 GL3 RF1 393 1 0.0018 0.0018 b 1 60 243 4.05 1 GL4 RF1 921 4 0.0043 0.0008 b 1 60 136 2.27 0 芥蓝 nbsp; 甘蓝型油菜 nbsp;Chinese kale B. napus JL1 RF2 2 652 38 0.0145 0.0010 a 6 60 428 7.13 0 JL2 RF2 1 472 19 0.0151 0.0045 a 3 60 546 9.10 1 结球甘蓝 nbsp; 甘蓝型 nbsp;GL1 RF2 672 2 0.0028 0.0014 b 1 60 134 2.23 1 油菜 nbsp;GL2 RF2 261 1 0.0027 0.0027 b 0 60 148 2.47 0 Cabbage B. napus GL3 RF2 783 4 0.0058 0.0021 b 1 60 223 3.72 1 GL4 RF2 542 3 0.0062 0.0013 b 1 60 267 4.45 1 注数值后不同小写字母表示处理间差异达 0.05 显著水平( LSD 法) 。下同。 nbsp;Note Values followed by the same superscript letters indicate significant difference at 0.05 level, based on the least significant difference test. The same below. 于海龙,李志远,杨丽梅,刘玉梅,庄 木,吕红豪,李占省,方智远,张扬勇 . 芥蓝和结球甘蓝分别与甘蓝型油菜杂交的后代结实性及 Rfo 传递效率比较 . 园艺学报, 2018, 45 1 61– 70. nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 65 图 1 nbsp;种间杂种倍性(相对 DNA 含量)分析 M1 代表细胞分裂周期 G0/G1期; M2 代表细胞分裂周期 G2/M 期。 nbsp;Fig. 1 nbsp;Ploidy identification( relative nuclear DNA contents) of interspecific hybrids M1 represents the G0/G1phase of cell division cycle; M2 represents the G2/M phase of cell division cycle. 2.2 nbsp;BC1回交后代的获得和两个甘蓝变种材料回交结实性比较 nbsp;为克服种间杂种染色体配对障碍,提高杂种回交后代结实性,在 Rfo 阳性种间杂种单株中利用秋水仙素对芥蓝与甘蓝型油菜种间杂种单株 YL2 和结球甘蓝与甘蓝型油菜种间杂种单株 YL8 进行处理,分别获得加倍单株 YL2-3 和 YL8-2,倍性鉴定均为六倍体植株(图 1) ,花粉活力在 95以上。 nbsp;利用芥蓝不育材料 JL1、 JL4、 JL6 和结球甘蓝不育材料 GL1、 G939、 G944、 G949 为母本,以加倍后的单株 YL2-3 和 YL8-2 为父本进一步回交。如表 2 所示, 3 份芥蓝材料 JL1、 JL4、 JL6 与YL2-3 回交(人工授粉,未进行胚挽救) ,共获得种子 109 粒,播种后获得成苗 65 株。 4 份结球甘蓝材料 GL1、 G939、 G944、 G949 与 YL8-2 回交(人工授粉,未进行胚挽救)共获得种子 35 粒,成苗 17 株。差异显著性分析结果表明,芥蓝的回交亲和指数均显著高于结球甘蓝( P lt; 0.05) 。 nbsp;此外,比较不同芥蓝材料发现,以杂交种 JL6 当母本与 YL2-3 结实性最好,亲和指数为 0.0312;同样比较不同结球甘蓝材料也发现,两个杂交种当母本的组合( G949 YL8-2 和 G939 YL8-2)的结实性最好,亲和指数均为 0.0111。这表明在两个甘蓝变种内,利用杂交种材料当母本进行回交时,较多代回交材料更易获得后代,除个别基因型外( G944) ,同一变种内,杂交种和多代回交不育系之间的亲和指数具有显著差异( P lt; 0.05) 。 nbsp;人工授粉结合胚挽救手段,不同基因型间每种荚成活胚数具有差异。结球甘蓝材料回交的每种荚成活胚数( 2.07 3.90)均低于芥蓝( 5.54 7.22) 。 nbsp;利用 Rfo 特异标记对获得的种间杂种进行筛选,芥蓝回交获得的 97 株成苗中有 26 株为阳性,Yu Hailong, Li Zhiyuan, Yang Limei, Liu Yumei, Zhuang Mu, L Honghao, Li Zhansheng, Fang Zhiyuan, Zhang Yangyong. Comparison of seed-setting and the transmission rate of Rfo during the distant hybridization between two Brassica oleracea varieties and B. napus . 66 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 1 61– 70. Rfo 基因的传递效率为 27,对应 3 个芥蓝材料 JL1、 JL4、 JL6 的传递效率分别是 51.25、 26.1、25.7;而结球甘蓝回交获得的 25 株成苗中仅有 2 株为 Rfo 阳性, Rfo 基因的传递效率为 8,对应4 个结球甘蓝材料 GL1、 G939、 G944 和 G949 的传递效率分别是 0、 10、 0 和 20。 nbsp;表 2 nbsp;芥蓝、结球甘蓝与六倍体种间杂种回交的结实性比较 Table 2 nbsp;Seed setting comparison of Chinese kale or cabbage backcrossed with its hexaploid hybrid 2.3 nbsp;BC1代 Rfo 阳性单株的花粉活力及遗传背景分析 nbsp;芥蓝与种间杂种 YL2-3(六倍体) 回交获得的 26 株 BC1代 Rfo 阳性单株经倍性鉴定均为四倍体,花粉活力在 35.93 87.37之间,平均为 67.1;不同单株间育性花粉的活力不同,单株 14Y19花药花粉饱满, 花粉活力最高 (图 2, a、 c; 表 3) 。 两株结球甘蓝 BC1代 Rfo 阳性单株 15Y1 和 15Y4,倍性鉴定为四倍体,花药附着花粉较少,花粉活力较低,分别为 26.53和 35.27(图 2, b、 d;表3) 。差异显著性分析表明,除个别单株( 14Y18 和 14Y35)外,芥蓝回交获得的 BC1代 Rfo 阳性单株花粉活力都显著优于结球甘蓝回交获得的 2 株 Rfo 阳性单株( P lt; 0.05;表 3) 。 nbsp;图 2 nbsp;芥蓝和结球甘蓝 BC1代 Rfo 阳性单株花期育性表现和花粉活力测定 nbsp;a芥蓝 BC1代 Rfo 阳性单株 14Y19; b结球甘蓝 BC1代 Rfo 阳性单株 15Y4; c 14Y19 花粉染色( 87.37) ; d 15Y4 花粉染色( 35.27) 。 nbsp;Fig. 2 nbsp;Fertility perance and pollen viability of Rfo-positive BC1individuals of Chinese kale and cabbage a Fertility perance of 14Y19; b Fertility perance of 15Y4; c Pollen viability of 14Y19( 87.37) ; d Pollen viability of 15Y4( 35.27) . 组合类型 nbsp;Combination type 杂交组合 nbsp;Cross combination 有性杂交(未经过胚挽救) nbsp;Hand pollination( without embryo rescue) nbsp;人工授粉 nbsp; 胚挽救 nbsp;Hand pollination with embryo rescue 授粉花数 nbsp;Number of pollinated lowers 种子数Number of seeds亲和指数 nbsp;Compatibility nbsp;index 成苗数 nbsp;Number of viable plants 子房数 nbsp;Number of pods nbsp;cultured 剥离幼胚数 nbsp;Number of nbsp;embryos excised 每种荚胚数 nbsp;Number of nbsp;embryos per pod 成苗数Number of viable plants 芥蓝 nbsp;(芥蓝 nbsp; 甘蓝型油 nbsp;菜, 6x) Chinese kale nbsp;( Chinese kale B. napus)JL1 YL2-3 1 423 26 0.0180 0.0007 c 11 345 1 912 5.54 nbsp;5 JL4 YL2-3 1 652 42 0.0258 0.0020 b 31 634 3 568 5.63 nbsp;15 JL6 YL2-3 1 332 41 0.0312 0.0009 a 23 451 3 256 7.22 nbsp;12 结球甘蓝 nbsp;(结球甘蓝 nbsp; GL1 YL8-2 523 3 0.0058 0.0003 e 2 108 224 2.07 nbsp;1 甘蓝型油菜, 6x) nbsp;G939 YL8-2 1 254 14 0.0111 0.0005 d 8 89 203 2.28 nbsp;2 Cabbage ( Cabbage B. G944 YL8-2 842 5 0.0060 0.0012 e 3 178 464 2.61 nbsp;4 napus) nbsp;G949 YL8-2 1 266 13 0.0111 0.0012 d 4 102 398 3.90 nbsp;1 于海龙,李志远,杨丽梅,刘玉梅,庄 木,吕红豪,李占省,方智远,张扬勇 . 芥蓝和结球甘蓝分别与甘蓝型油菜杂交的后代结实性及 Rfo 传递效率比较 . 园艺学报, 2018, 45 1 61– 70. nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 67 表 3 nbsp;BC1回交后代 Rfo 阳性单株的花粉活力及遗传背景回复率比较 nbsp;Table 3 nbsp;Pollen viability and RRGB comparison of Rfo-positive BC1individuals 组合类型 nbsp;Combination type 杂交组合 nbsp;Cross combination BC1代恢复单株 nbsp;Fertility-restored BC1individual 花粉活力 / Pollen viability 遗传回复率 nbsp; Recovering ratio ofgenetic background芥蓝 nbsp;(芥蓝 nbsp; 甘蓝型油菜, 6x) nbsp;Chinese kale ( Chinese kale B. napus) nbsp;JL1 YL2-3 14Y18 39.23 3.22 0.75 nbsp;14Y23 82.53 2.17 * 0.59 nbsp;14Y25 51.53 3.23 * 0.56 nbsp;14Y35 35.93 3.80 0.56 nbsp;14Y41 50.17 1.91 * 0.50 nbsp;JL2 YL2-3 14Y2 60.17 2.70 * 0.56 nbsp;14Y3 80.80 3.47 * 0.53 nbsp;14Y5 72.70 2.70 * 0.53 nbsp;14Y6 64.37 0.62 * 0.59 nbsp;14Y8 59.67 4.01 * 0.56 nbsp;14Y14 59.10 1.80 * 0.56 nbsp;14Y17 55.90 2.33 * 0.53 nbsp;14Y20 52.57 3.15 * 0.59 nbsp;14Y24 53.97 0.28 * 0.50 nbsp;14Y36 66.03 0.84 * 0.50 nbsp;14Y38 75.27 0.64 * 0.50 nbsp;14Y45 76.90 0.65 * 0.63 nbsp;JL6 YL2-3 14Y9 69.37 2.13 * 0.59 nbsp;14Y10 67.47 0.76 * 0.56 nbsp;14Y12 82.13 2.89 * 0.50 nbsp;14Y15 82.10 1.68 * 0.56 nbsp;14Y19 87.37 0.34 * 0.50 nbsp;14Y26 75.93 2.01 * 0.50 nbsp;14Y27 75.80 1.81 * 0.50 nbsp;14Y29 85.43 0.67 * 0.53 nbsp;14Y37 78.23 2.28 * 0.84 nbsp;结球甘蓝 nbsp;(结球甘蓝 nbsp; 甘蓝型油菜, 6x) nbsp;G949 YL8-2 15Y1 26.53 1.17 0.53 nbsp;Cabbage ( Cabbage B. napus) nbsp;G939 YL8-2 15Y4 35.27 1.59 0.59 nbsp;* 表示该单株花粉活力与结球甘蓝回交获得单株 15Y1 和 15Y4 在 P 0.05 水平存在显著差异( LSD 法) 。 nbsp;* represents the pollen viability of BC1individuals obtained from CKR have significant difference comparing with the individuals obtained from CR at P 0.05, based on the least significant difference test. 在遗传背景方面,芥蓝回交获得的 26 株 Rfo 阳性单株遗传回复率在 0.50 0.84 之间,平均值为0.56,其中单株 14Y37 遗传背景回复率最高( 0.84) ,有 8 个单株遗传回复率为 0.50,意味着在所有标记都呈现杂合带型。 两株结球甘蓝 BC1代 Rfo 阳性单株 15Y1 和 15Y4 遗传背景回复率分别为 0.53和 0.59。 nbsp;3 nbsp;讨论 nbsp;芸薹属( Brassica)作物类型多、变异广泛,野生资源丰富。但不同种之间的优良性状无法通过常规有性杂交手段进行转移,因此远缘杂交逐渐发展成为芸薹属作物种质资源创新、背景拓展、遗传改良的重要手段之一( Ayotte et al., 1987; Kalloo, 1992; Ripley amp; Beversdorf, 2003; Saal et al.,Yu Hailong, Li Zhiyuan, Yang Limei, Liu Yumei, Zhuang Mu, L Honghao, Li Zhansheng, Fang Zhiyuan, Zhang Yangyong. Comparison of seed-setting and the transmission rate of Rfo during the distant hybridization between two Brassica oleracea varieties and B. napus . 68 nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 1 61– 70. 2004; Budahn et al., 2008; Wen et al., 2008;梅家琴, 2011; Ding et al., 2013; Li et al., 2013) 。由于远缘杂交亲本属于不同种、属,因此在远缘杂交中会遇到不同类型的生殖隔离,如异源花粉不亲和,花粉管萌发缓慢,受精后胚败育(戴华军 nbsp;等, 2010) 。前人研究表明,芸薹属作物远缘杂交的不亲和性主要与杂交亲本基因型、杂交组合方式和回交代数有关,并且具有部分同源染色体组的两个亲本的亲和性较强(孟金陵, 1987;邓婧和李栒, 2006;林超 nbsp;等, 2007;祝朋芳 nbsp;等, 2011) 。徐书法等( 2004)在研究白菜、芥菜和甘蓝型油菜远缘杂交时,发现根用芥菜和甘蓝型油菜与白菜间的杂交亲和性较强,而叶用芥菜与白菜间杂交亲和性较弱,且远缘杂交亲和性受正反交影响。李勤菲等( 2016)利用甘蓝型油菜作母本与不同类型结球甘蓝及野生甘蓝杂交,结果表明栽培甘蓝与甘蓝型油菜杂交结实性和野生甘蓝类型与甘蓝型油菜杂交的结实性之间差异不显著。本研究选取甘蓝的两个变种芥蓝和结球甘蓝,分别与甘蓝型油菜进行远缘杂交,对芥蓝和结球甘蓝获得的杂种后代结实性进行比较,结果表明芥蓝材料与甘蓝型油菜远缘杂交和 BC1回交的亲和指数、 Rfo 基因传递效率都显著高于结球甘蓝材料( P lt; 0.05) 。在试验中发现,结实性差异可能是与胚的败育时间有关,芥蓝和甘蓝型油菜杂交组合杂种胚大规模败育时期在授粉 20 d 后,而结球甘蓝与甘蓝型油菜授粉 10 d 时, 胚就开始大量败育。芥蓝杂种胚败育时间较晚,胚珠发育过程中营养物质积累较多,可能会导致胚珠更易存活。而外源基因 Rfo 在甘蓝变种芥蓝中传递效率高于结球甘蓝,推测可能是由于芥蓝为一年生作物,较二年生的结球甘蓝更容易接受外源片段。此外,芥蓝相对于结球甘蓝,更容易通过春化,一年可繁殖 2 代,可加快转育速度,因此芥蓝可作为结球甘蓝与甘蓝型油菜杂交的桥梁材料,加速甘蓝型油菜中优异性状的转育进程。 nbsp;前人研究表明,对甘蓝和甘蓝型油菜获得的种间杂种( AnCnCo)进行染色体加倍处理,再与甘蓝型油菜( AnAnCnCn)和白菜类蔬菜( ArAr)杂交可提高其结实性,每荚种子粒数达到 5 10 粒( Li et al., 2013;刘瑶 nbsp;等, 2015) 。本研究中期望通过染色体加倍获得六倍体,提高其花粉育性及与后续回交的结实性。 比较两世代结实性, 差异显著性分析表明, 利用芥蓝 JL1 和结球甘蓝 GL1 为母本,六倍体的种间杂种为父本,回交后其亲和指数( 0.018, 0.006,表 2)均显著高于芥蓝 JL1 和结球甘蓝 GL1与甘蓝型油菜进行种间杂交的亲和指数 (表 1) , 但仍无法正常自然结实, 且远低于 Li等 ( 2013)和刘瑶等( 2015)关于 AnAnCnCnCoCo与 ArAr和 AnAnCnCn杂交的结实性研究。推测这可能是由于甘蓝类蔬菜( CoCo)中存在某些抑制杂交亲和的位点,使得甘蓝类蔬菜与其他芸薹属蔬菜杂交很难得到后代( Nasrallah et al., 2007) 。此外,本研究中还发现利用杂交种为母本与六倍体种间杂种进行回交,较多代回交不育材料更易获得后代,这可能是因为杂交种生长势旺盛,胚的成活率更高,有利于回交后代的获得。因此建议今后远缘杂交试验选取杂交种材料与甘蓝型油菜进行杂交或后续回交。 nbsp;背景选择是指在回交中选择与轮回亲本性状相似的后代,利用分子标记进行全基因组选择可以大大缩短育种年限,较传统农艺性状选择方法可缩短 2 3 代( Tanksley et al., 1989) 。研究表明,回交世代中在不加选择的情况下,供体亲本基因组所占比例的期望值为( 1/2)n1,轮回亲本的回复率期望值为 1– ( 1/2)n1,其中 n 表示回交代数( Hospital amp; Chet, 1992;董冬, 2011) 。而在本研究中,芥蓝 BC1代 Rfo 阳性单株遗传回复率平均值仅为 0.56(期望值 0.75) ,这可能是由于染色体加倍后,两套 C 染色体组配对和分离不均衡导致, Cn染色体组不易和 Co染色体组配对。因此多数标记仍为杂合带型,甚至部分单株所有标记都为杂合带型( 14Y24、 14Y36、 14Y38、 14Y19、 14Y26、14Y27、 14Y41) 。前人研究中,常规回交群体中通常每条染色体选择两个以上标记,平均每 10 cM选择一个可用标记,就可将不同单株的遗传背景区分( Fehr, 1987; Frisch et al., 1999) 。而在本研于海龙,李志远,杨丽梅,刘玉梅,庄 木,吕红豪,李占省,方智远,张扬勇 . 芥蓝和结球甘蓝分别与甘蓝型油菜杂交的后代结实性及 Rfo 传递效率比较 . 园艺学报, 2018, 45 1 61– 70. nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; nbsp; 69 究中,选用差异背景标记的数量应适当加密,建议每条染色体选择 5 10 个标记。鉴于这种染色体遗传背景的回复率比正常的回交转育要低,在后续的回交转育还需要扩大群体,以期能从中筛选出回复率更高的单株,从而加速优异性状的转育进程。 nbsp;References Ayotte R, Harney P M, Machado V S. 1987. 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