湖北海棠(Malus hupehensis Rehd.)无融合生殖遗传分析与胚发育模式研究

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为筛选适宜亲本材料，探索利用无融合生殖习性选育实生矮化砧的新途径，本文以湖北海棠系、M系、B系等无融合及矮化资源配制亲本组合，培育F1分离群体，研究苹果属无融合生殖习性遗传倾向、胚发育生物学特性等，通过砧穗组合试验，鉴定了无融合生殖砧木的整齐度在苗木繁育与果园建立上的田间表现，分析了无融合生殖习性的实践利用价值，为砧木选育提供参考，主要结果如下:
　　1.实生苗培育与杂种F1的筛选鉴定
　　以湖北海棠系，M系、B系等为亲本配置5个杂交组，获杂交种子3182粒，培育实生苗2372株，平均成苗率74.5％;筛选平邑甜茶F1代115株，筛选泰山海棠F1代82株，平均杂种百分比8.3％。
　　2.无融合生殖习性的遗传机制
　　遗传倾向分析:无融合生殖基因在F1代中发生分离，其中无融合生殖类型（无融合生殖率＞50％）占41.7％，有性生殖类型（无融合生殖率＜20％）占41.7％，中间型（20％＜无融合生殖率＜50％）占16.7％。无融合生殖基因为显性，以主效单基因质量遗传为主，也有数量遗传效应。
　　主效基因型:35株四倍体皆为无融合生殖型，10株二倍体皆为有性生殖型，三倍体中有性生殖型加上中间型与无融合生殖型数量比接近1∶2。无融合生殖基因位于湖北海中三组染色体中的一组。无融合生殖基因型为‘Aaa’;‘A’代表无融合生殖基因，为显性;‘a’代表有性生殖基因，为隐性。
　　3.无融合生殖习性的生产应用评价
　　苗木繁育一致性鉴定:种子萌芽率:平邑甜茶87.5％、泰山海棠86.5％，山定子77.5％、小黄海棠73.2％;成苗率:平邑甜茶76.5％、泰山海棠76.0％、山定子73.5％、小黄海棠72.6％;苗木的整齐度:平邑甜茶93.2％，泰山海棠86.2％、山定子73.2％、小黄海棠64.5％。无融合生殖砧木使接穗生长一致性表现更好，无融合能力越强，苗木变异率越低，整齐度越好。
　　建园整齐度鉴定:8至15年生富士、嘎拉等砧穗组合试验表明:在株高、干径、冠径、新梢长等方面，平邑甜茶的整齐度分别为99.3％、97.5％、95％、85.8％、平均达到94.4％，山定子的整齐度分别为87.0％、86.3％、80.8％、68.5％，平均为80.7％;株间产量整齐度:平邑甜茶为82.8％，山定子为72.3％;耐逆性整齐度:平邑甜茶为92.5％，山定子为88.5％。平邑甜茶作砧木的成龄果园较山定子砧有更好的整齐度。
　　4.无融合生殖胚囊发育模式分析
　　湖北海棠胚囊的发育分为二个阶段，第一阶段是有性胚的发育，但在发育过程中逐渐败育，之后启动第二阶段，即无性胚的发育。
　　胚囊发育切片观察:花前7-9d胚囊中的胚珠原基胎座上开始膨大，孢原细胞经数次分裂逐步发育成大孢子母细胞、二分体时期，平邑甜茶、泰山海棠分别有45％、30％开始停滞发育，至花前3-5d进入四分体时期平邑甜茶、泰山海棠的胚的细胞核分别有近50％、45％降解、消失至败育;盛花期平邑甜茶、泰山海棠分别有5％、23％的有性胚囊的能发育到7细胞8核的成熟胚囊。
　　有性胚的发育模式:花前7-9d胚囊开始进行减数分裂，启动有性胚的发育，花前5-7d后少数胚进入二分体发育时期，花前3-5d进入四分体发育时期，花前3d至盛花期约88.57％的有性胚发育停滞最后失败，其余11.43％的胚完成发育，并形成n=2x、n=x二种可育性雌配子。
　　无性胚的发育模式:在有性胚发育完成之后，败育后的胚囊在盛花期至花后1-3d后启动无性胚发育，3-5d后发育形成2n=3x雌配子。约2.03％的2n配子为有性配子可以结合雄配子，其中平邑甜茶的有性2n胚囊发生机率为2.21％，泰山海棠的有性2n胚囊发生机率为1.54％，剩余91.8％、74.5％的无性2n胚囊直接发育成与母株基因型相同的种胚。
　　5.配子发育模式与合子形成途径
　　配子发育模式:胚囊母细胞有二种不同的配子发生途径，其中经减数分裂产生n=x配子的概率为4.10％，产生n=2x的概率为5.27％;不经减数分裂直接产生2n=3x配子的概率为90.6％，而其中又有2.03％的2n配子可以受精发育成为有性配子，其余88.57％的2n配子不需受精直接发育成胚。
　　平邑甜茶胚囊母细胞在自然条件下产生n=x、n=2x及2n三种有性配子的机率分别为1.07％、4.92％、2.21％;泰山海棠分别为17.2％、6.44％、1.54％，泰山海棠产生n配子的概率是平邑甜茶的16.07倍。
　　合子形成途径:湖北海棠系的胚囊母细胞经有性途径有减数分裂行为，并可以产生4种配子，即:A、a、Aa、aa，与雄配子结合产生Aa、aa、Aaa、aaa三种合子，无融合生殖基因随n=x、n=2x和2n=3x三种配子分离;非减数分裂的2n配子可以直接发育成胚，其中平邑甜茶可以产生91.8％的无性2n配子，泰山海棠能产生74.5％的无性2n配子;少数有性2n配子与雄配子结合，形成2n+n=4x型后代。

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作者
杨锋;
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作者单位

河北农业大学;

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授予单位河北农业大学;
学科果树学
授予学位硕士
导师姓名孙建设,邵建柱;
年度 2015
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类海棠类;遗传育种;
关键词
湖北海棠; 无融合生殖; 遗传分析; 胚发育模式;

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