60Co-γ射线辐射花粉授粉诱导黄瓜单倍体研究

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黄瓜(CucumissativusL.)是一种世界性蔬菜作物,其种植历史已有3000多年。杂种优势利用是现代品种选育的重要方向,优良杂种F1代选育的前提是基于大量稳定自交系的选配与筛选,利用辐射花粉授粉结合胚培养技术诱导蔬菜作物的单倍体/双单倍体是现代植物育种的重要手段,可以在较短时间内快速获得大批稳定纯合的自交系,从而加速杂种F1品种的选育进程。但这种技术在黄瓜单倍体的诱导中仍存在诸多问题,比如不同基因型花粉粒对60Co-γ射线辐射剂量的敏感性差异,胚拯救工作任务繁重而单倍体诱导率低,部分结果重复性差等。为优化辐射花粉授粉诱导黄瓜单倍体的技术体系,加速育种进程,本研究以4个不同基因型黄瓜为花粉供试材料(‘18393’、‘18026’、‘18394’和‘18011’),分析了 60Co-γ 射线辐射剂量(150 Gy、175 Gy和200 Gy)对供试材料的花粉生活力、花粉管生长情况以及坐果率的影响。除此之外,还以3个不同基因型组合为供试材料(‘19532 × 19026’、‘19465× 19026’和‘19026 × 19464’),尝试分析了 60Co-γ 射线辐射剂量(175 Gy 和 200 Gy)对基因型组合的饱满种子数、植株再生率和单倍体诱导率的影响,采用流式细胞仪、保卫细胞叶绿体数计数等方式鉴定再生植株的倍性水平,并通过比较不同果实部位、不同状态种子的单倍体诱导率,明确适宜胚拯救的种子类型及其集中部位。具体研究结果如下:1 60Co-γ射线辐射对不同基因型黄瓜材料的花粉生活力、花粉管生长和坐果率的影响在本研究中,Y射线辐射对4种供试材料的花粉粒外壁和外观形态没有明显影响,但4种供试材料花粉经3个辐射剂量辐射后的活力、离体萌发率与未辐射花粉相比都显著降低。其中,‘18026’的花粉活力、萌发率的降低幅度均低于其他3种供试材料。此外,花粉活体萌发和花粉管伸长观察发现,不同辐射剂量下,4种供试材料的花粉均能够在柱头上正常萌发并形成花粉管,但其花粉管生长速度随着辐射剂量的升高而降低,4种供试材料之间无显著差异。对于坐果率,4种供试材料的分析结果显示,辐射花粉坐果率与未辐射花粉坐果率之间差异显著,其中,供试材料‘18393’坐果率的降低幅度最大,为26.09%(200 Gy),‘18026’坐果率的降低幅度最小,为10.63%(200 Gy)。综上所述,‘18026’的花粉对60Co-γ射线辐照的抗性高于其他3种供试材料,主要表现在花粉的生活力和坐果率上,可考虑将该材料作为花粉供体用于后续单倍体研究试验。2辐射花粉授粉诱导黄瓜单倍体研究本研究一共获得了 89株单倍体,其中,85株来源于果实头部半饱满种子和瘪种子,通过比较不同果实部位、不同状态种子的单倍体诱导率发现,果实头部的半饱满种子和瘪种子更易于产生单倍体。3个基因型组合的饱满种子数、植株再生率和单倍体诱导率均随辐射剂量的升高而降低。其中,基因型组合3(‘19026 × 19464’)的饱满种子数、植株再生率和单倍体诱导率显著高于其他组合,表明该基因型组合更适合此技术诱导黄瓜单倍体。另外,通过观察发现,再生植株的形成途径主要包括胚状体途径和愈伤组织途径。
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