番茄胚培养再生技术的建立及其在远缘杂交中应用研究

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番茄是重要的园艺作物,如何加速培育优良的番茄品种一直是番茄育种的重要研究方向。假设每年种植一代,利用常规方法培育新品种一般需要6-8年的时间,为了提高育种效率和缩短育种周期,通常可以通过胚培养将未成熟胚离体培养,从而加速种子成苗。在番茄属中,秘鲁番茄(Lycopersicon peruvianum)与栽培番茄(Lycopersicon esculentum Mill)亲缘关系较远,被认为是番茄最大的遗传多样性储存库。然而,秘鲁番茄与栽培番茄杂交不亲和,利用胚培养技术可以有效克服远缘杂交障碍,从而将野生番茄优良性状导入栽培番茄。本论文旨在研究胚龄、基因型、培养基、激素浓度对胚胎萌发的影响,并探讨其对缩短番茄育种时间的影响,建立可用于番茄快速世代推进(rapid generation advancement,RGA)的胚培养方法。研究结果表明:胚龄7 DAP胚胎处于异养阶段不能萌发,能够萌发的最小胚龄为14DAP,萌发率为34%,14DAP至30DAP,未成熟胚发芽率不断提高,30-35 DAP发芽率达到稳定,为70%左右;基因型效应对幼胚发芽率影响较小,不同基因型的番茄萌发率在45%-53%之间,说明未成熟胚离体培养对栽培番茄具有普适性;MS培养基添加0.2 mg/L IAA+0.6 mg/L ZT+0.5 mg/L GA3,未成熟胚萌发率最高,达到54.8%。正常开花授粉到收获成熟的种子继续播种通常需要75 d,而在授粉后15 d时进行胚离体培养,可减少60 d种子在果实内的发育时间,完整的生育周期共需60 d,以此计算一年可繁育6代,从而显著提高育种效率。因此,本论文建立的胚培养再生技术可显著加速番茄育种进程,为番茄世代快速更新提供了可靠的新方法。在栽培番茄与秘鲁番茄的杂交中,本论文观察到花粉管在授粉24h后可正常延伸至子房,但在成熟的果实中的种子却干瘪无胚,说明远缘杂交的不亲和性很可能是由于杂合胚在发育过程中发生败育造成的。为了克服远缘杂交障碍,本论文利用胚培养再生技术对杂交胚进行离体培养,并力求探索胚龄及激素配方对胚培养成功率的影响。试验结果表明:早期胚的内部分化还未完全具备萌发能力,后期胚发育会发生败育,最终本论文利用30 DAP幼胚在添加0.2 mg/L IAA+0.6 mg/L ZT+0.5 mg/L GA3的MS培养基上成功获得一棵种间杂交苗,并结合分子标记验证了该杂交植株的杂合性。综上所述,本论文建立的胚培养再生技术作为一种辅助育种的方法,不仅可以加速种子成苗,还可以克服远缘杂交的不亲和性,对番茄种质资源的拓宽和利用提供了可靠的方法。
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