發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 13:30

【摘要】：橡膠樹是多年生的木本植物,也是最重要的產(chǎn)膠經(jīng)濟(jì)作物。橡膠樹常規(guī)育種周期長,培育一個(gè)品種約需30年,因此育種學(xué)家一直在尋找橡膠樹高產(chǎn)無性系的早期預(yù)測(cè)方法來縮短育種周期。本研究的目的是基于愈傷組織乳管發(fā)生頻率和天然橡膠產(chǎn)量的相關(guān)性,發(fā)展出新的產(chǎn)量早期預(yù)測(cè)方法,以期達(dá)到縮短橡膠樹育種周期的目的。乳管細(xì)胞是高度特化的植物細(xì)胞,也是天然橡膠合成和貯存的唯一場(chǎng)所。不同類型乳管間的形態(tài)和功能依然不清楚,但這些信息對(duì)橡膠樹育種和生產(chǎn)具有重要意義。橡膠樹乳管不僅存在于莖干樹皮中,而且也存在于葉片、葉柄、幼嫩枝條和根中。我們?cè)谙鹉z樹愈傷組織中也發(fā)現(xiàn)乳管。本研究系統(tǒng)研究了橡膠樹樹皮兩種乳管和愈傷乳管的形態(tài)差異,比較樹皮乳管和愈傷乳管發(fā)生頻率以及它們與產(chǎn)量的相關(guān)性。本研究的主要研究結(jié)果如下:一、橡膠樹愈傷組織誘導(dǎo)和植株再生從橡膠樹花藥、幼嫩枝條、幼嫩葉柄誘導(dǎo)出愈傷組織,從花藥愈傷通過體胚發(fā)生途徑再生了植株。愈傷組織誘導(dǎo)率和體胚發(fā)生率均依賴于基因型。高產(chǎn)品種熱研7-33-97的愈傷組織比低產(chǎn)品種的長得快。擁有較高橡膠產(chǎn)量的品種其體胚發(fā)生和植株再生能力均較強(qiáng)。這些結(jié)果說明愈傷組織特征與產(chǎn)膠潛力之間可能存在相關(guān)關(guān)系。二、橡膠樹體內(nèi)體外乳管類型的細(xì)胞形態(tài)學(xué)比較對(duì)來源于花藥、幼嫩枝條、葉柄的愈傷組織中的乳管細(xì)胞與樹皮中的初生、次生乳管細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)比較,結(jié)果表明初生乳管是不分枝、無節(jié)且聯(lián)結(jié)的乳管,當(dāng)其發(fā)育成熟時(shí)細(xì)胞側(cè)壁呈現(xiàn)凹凸不平形態(tài)。次生乳管擁有光滑的細(xì)胞壁,其端壁溶解、細(xì)胞質(zhì)融合,屬于有節(jié)聯(lián)結(jié)類型乳管。愈傷組織中乳管細(xì)胞表現(xiàn)為一種新的乳管類型,不同于植物中其它類型乳管,因此可排除它們來源于外植體中的乳管。它們形態(tài)上與次生乳管更相似,也擁有光滑的側(cè)壁和溶解的端壁,細(xì)胞壁相對(duì)厚度也相似。三、橡膠樹MADS-box基因家族全基因組鑒定、特征及它們參與乳管發(fā)育的研究通過對(duì)橡膠樹轉(zhuǎn)錄組和基因組數(shù)據(jù)庫的挖掘,發(fā)現(xiàn)97個(gè)MADS-box基因。93.8%的基因能匹配到橡膠樹基因組的scaffold中,與當(dāng)前發(fā)布的橡膠樹基因組序列版本的覆蓋率(93.8%)是一致的。系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明,橡膠樹的II型ADSbox基因較擬南芥和水稻的相應(yīng)同源基因有更多的重復(fù),因此橡膠樹大部分ADSbox基因(70個(gè),占72.2%)屬于II型亞家族基因。而擬南芥和水稻MADS-box基因?qū)儆贗I型亞家族基因所占的比例不高,分別只有43.7%和56.8%。而且在橡膠樹70個(gè)II型基因中69個(gè)檢測(cè)到轉(zhuǎn)錄本,它們主要在花中表達(dá),還有一些主要在乳管中表達(dá),說明它們?cè)谌楣芎突òl(fā)育中起重要作用。橡膠樹MADS-box基因?qū)儆贗型的數(shù)量較少,僅有27個(gè)(占27.8%),比擬南芥和水稻的相應(yīng)同源基因少很多。橡膠樹大部分I型基因(15個(gè),占55.6%)是沉默的,它們可能是假基因。II型基因高的出生率和低的死亡率和I型基因低的出生率和高的死亡率的特點(diǎn)可能與橡膠樹特殊的發(fā)育需要相對(duì)應(yīng),例如乳管系統(tǒng)發(fā)育及順式聚異戊二烯(橡膠)的合成。此外,橡膠樹中還存在一些非典型的MIKC*因子(例如位于S進(jìn)化枝的HbMADS1、位于P進(jìn)化枝的HbMADS20)。這些基因與典型的MIKC*基因在序列上有較大差異,它們參與乳管發(fā)育和橡膠生物合成,而在擬南芥和水稻中是不需要的。四、通過細(xì)胞標(biāo)記輔助育種來加速橡膠樹育種進(jìn)程:比較分析橡膠樹體內(nèi)體外乳管類型和它們與橡膠產(chǎn)量的相關(guān)性對(duì)來源于嫩莖的愈傷組織中的乳管細(xì)胞、成齡樹樹干樹皮的次生乳管與相應(yīng)母樹橡膠產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析,以期建立一種新型的高產(chǎn)無性系早期預(yù)測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,愈傷組織中乳管的密度與樹皮中乳管列數(shù)均高度依賴于基因型,它們與產(chǎn)量均極顯著相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為R=0.846(P0.002)、R=0.899(P0.002))。由于雜交后代群體的幼苗能誘導(dǎo)出愈傷組織,因此愈傷組織中乳管細(xì)胞的密度可作為一種早期選擇標(biāo)記用于雜交后代高產(chǎn)株系的篩選,從而縮短育種周期。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S794.1
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本文編號(hào)：2707978