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节瓜(Benincasa hispida Cogn.Vat.chieh-qua How.)又名毛瓜,冬瓜的变种,是我国华南地区栽培面积最大的瓜类之一。为加快节瓜育种的进程,更好地利用雌性系材料,本文对节瓜雌性遗传规律、雌性性状分子标记、雌性系诱雄技术、雌性系材料的创新和利用等方面做了广泛的和深入的研究,取得以下结果和结论。
1.利用节瓜雌性系K36、强雄系G、强雌系K4和D等配制节瓜杂交组合K36×G1,K36×K4,K36×D,K4×D,构建相应的F2和BC1群体。在对前人关于雌性划分的各种标准研究基础上,通过对上述亲本与相关世代雌性实际的表现进行各种测算,建立了以雌花率(FR)(FR=雌花数/雌花数+雄花数)来划分雌性强弱的标准,并应用于全雌性相关基因的数学模型建立。
2.在分析节瓜组合K36×G1的F2群体的雌花率呈双峰混合分布、BC1群体遗传率呈单峰分布的基础上,认为节瓜雌性是与一对或两对主基因相关,并表现为部分显性或隐性。用IECM算法估计不同遗传模型的AIC值和极大似然函数值,筛选出节瓜雌花率最适遗传模型,进一步应用植物数量性状混合遗传模型“主基因+多基因多世代联合分析方法”进行联合分析,估算出主基因和多基因遗传参数。经计算得出节瓜雌性遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型(E-O)的遗传模式,表明节瓜雌性由2对主基因控制,主基因遗传率为94.68%。AA/aa决定雌性,即是决定雌性是否出现的基因,当有aa基因存在时雌性表现较强;另一对(BB/bb)基因主要是对雌性化程度起修饰的作用,其遗传效应较小。强雌对强雄为不完全隐性,即aa基因为不完全隐性,AA/aa、BB/bb两对基因还存在多种相互作用使得雌性表现为加强或减弱。
3.利用节瓜雌性系K36和强雄系G1杂交构建F2分离群体,研究节瓜雌性的AFLP分子标记技术和应用BSA法标记雌性相关基因。建立了提取节瓜基因组DNA的改良CTAB法和节瓜AFLP分析体系;通过64对引物组合对两个基因池进行扩增,筛选出6对在全雌和弱雌DNA基因池间表现出多态性的引物,应用于对F2群体研究,获得一个和雌性基因连锁的分子标记EM-450,在80%全雌单株中出现,20%以下弱雌单株中出现该条带,40%正常单株出现这一条带;并成功地转为SCAR标记,用SCAR双引物检测节瓜全雌亲本K36、强雄亲本G1和F2分离群体的单株,结果表明在全雌亲本K36中扩增出388bp大小条带的特异片段,强雄亲本中没有扩增出该条带。在F2单株中全雌株和强雌株(雌花率0.6-1)35个单株中29株扩增出该条带;强雄单株(雌花率0-0.22)28株中23株没有扩增出该条带;该标记至少可以用于回交转移隐性雌性基因时的雌性单株辅助选择,加快雌性系选育进程。
4.根据黄瓜ACC合酶同源序列,设计合成引物扩增节瓜基因组DNA,未能扩增出雌性系特异目的条带,表明节瓜雌性性状的发生和ACC合酶没有相关性。
5.应用诱雄剂赤霉素和硫代硫酸银对节瓜全雌系K36进行了不同浓度、不同强度、不同发育期和不同季节的诱雄对比试验,发现赤霉素对节瓜全雌系有较好的诱雄效果,最佳喷施时期为第三真叶期;春季的诱雄效果比夏季好,在春季,赤霉素1.7mmol·L-1处理节瓜全雌系诱雄效果较好,诱导的雄花数已完全能够满足生产需要,对节瓜植株的不良影响相对较小;在夏季,赤霉素2.3mmol·L-1处理诱导的雄花数已基本能够满足生产需要。
6.进行了雌性系的创新技术研究,创新了节瓜雌性系:探索了用节瓜雌性系作母本,抗病的材料作回交亲本,通过杂交、回交转育获得基因重组自交系材料,再结合田间自然鉴定和苗期生理测定、苗期多代人工接种和大田成株期自然抗病性鉴定的雌性系创新技术,创新了抗病性、抗逆性强的节瓜抗病雌性系K4、K36和耐寒雌性系5-1-1。
7.在研究秋水仙素诱变节瓜多倍体的相关因素基础上,得出0.2%秋水仙素羊毛脂膏处理节瓜强雌系有较好的诱变效果,株系的变异率达20%以上;并应用秋水仙素诱导节瓜强雌系D,对变异的四倍体自交定向雌性化选育,结合抗病性鉴定创新出抗病性、抗逆性强的四倍体节瓜强雌系C30。
8.利用创新的优良雌性系K4、K36、5-1-1和四倍体强雌系C30与优良节瓜材料配制组合,经配合力测定,抗病性、抗逆性鉴定、品质比较分析和品种比较试验,选育出抗病、抗逆性强的雌型一代杂种和无子节瓜优良新组合。