【毕业学位论文】（Word原稿）辣椒胞质雄性不育恢复性的遗传分析与定位及其应用的研究蔬菜遗传与育种博士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 辣椒胞质雄性不育恢复性的遗传分析与定位及其应用的研究 of .） of .） 要 辣椒 （ .） 是一种世界范围内的重要蔬菜作物。 2000 年以来，中国每年的播种面积约 130 万 椒 的杂交优势明显， 杂交品种在辣椒生产上广泛应用。目前，在辣椒生产上鲜食辣椒商业品种中，杂交种约占了 90%，然而，现在的辣椒杂交种子生产还主要依靠劳动密集型的人工去雄和人工授粉。应用胞质雄性不育三系配套制种 可以降低劳动力成本、提高种子纯度、保护知识产权。但辣椒 胞质雄性不育恢复系转育一直是辣椒育种的难点，一个核基因控制恢复性的 学说不足以解释所有育种中的问题，需要深入地理解 辣椒 胞质雄性不育恢复性的遗传机制，并有效地指导育种。为此，本论文对辣椒的胞质雄性不育恢复性的遗传分析、 关克隆及其在育种中的应用进行了研究。 1对 辣椒胞质雄性不育恢复性进行了遗传分析。 利用从辣椒品种 “ （ .） （ 保持系）与 “ （ .） （ 恢复系）的 培得到的双单倍体群体 及其双亲 与 “ 77013A” （ 胞质雄性不育系）测交，研究辣椒胞质雄性不育恢复 性的遗传机制。材料分别在温室、露地种植，采用 3 种方法调查和评价测交群体的育性表现。两种栽培方式、三种调查方法的调查数据表现了显著相关，相关系数为 差分析表明，环境与基因型均是育性方差的显著来源。采用不同的环境和育性调查方法，间。测交群体的遗传表现是连续分布的，揭示了胞质雄性不育的数量遗传特性。利用的方法估计了控制辣椒胞质不育恢复性的分离遗传因子的数目，结果表明， 34 个遗传因子参与了花粉生成的遗传控制， 58 个遗传因子参与了种 子形成 的遗传控制。 2 对辣椒胞质雄性不育恢复性进行了 位。 椒胞质雄性不育（ 恢复性是由多个基因控制的并受温度等环境因素的影响。本研究以 “ （ .）（ 持系）和 “ （ .）（ 复系） 建的含 114 个单株的 体及其双亲与 “ 77013A” （ .）的测交群体为试材，测交后代的育性分别在 温室和露地通过与花粉数和种子数相关的 3 种方法来评价，利用 行 析。结果一个主效 定位于 色体，该位点对所有的性状评价显著，解释性状表型差异的 20%69%；此外还检测到 4 个微效 别位于 连锁群 ，解释了表型差异的 7%17%。除了 2 个微效的 ，其他所有提高育性的位点均来自于恢复性的亲本 “ 。 3 利用分子标记辅助选择的方法进行了辣椒胞质雄性不育恢复性的转育。以恢复性材料 “ 湘潭晚 ” （ .）和优良甜椒保持系 “ 83（ .）为材料。利用本课题开发的 记 “转育群体进行辅助选择，利用测交鉴定恢复性情况，进行回交转育，转育的过程中调查回交材料的节位、果实大小，回交 4 代后自交 2 代，调查选择株系测交的果实大小、产量，以 “ 中椒 5 号 ” 作对照。结果 选出 4 个恢复系 测交果型 指数分别为 10.9 1.3 9.3 10.5 “中椒 5 号 ” 11.1 测交 “ 中椒 5 号 ” 151g）， 测交 平均小区产量分别达到了 “中椒 5 号 ”的 恢复性达到 84%、 71%和 62%。 利用相关信息进行了辣椒恢复相关基因的同源克隆。以辣椒材料 “ （ .） 和 “ （ .）为材料。根据文献报道的恢复基因 5端保守序列以及 前发现的 因多是 族成员） 保守 序列（作3端引物）设计引物，对材料基因组进行扩增。对获得的序列克隆后测序， 测序结果用 搜索同源序列，分别采用 个命令在整个蛋白、核酸数据库中进行比对，分析克隆片段的功能。结果从 “ 和 “ 扩增产物中克隆了 11 个产物分别测序；从 “ 扩增获得的分子量约 1,200基因序列产物 “ ，同水稻 （ . ） 中的 1 个 源 率达 因此推测该 序列 可能同辣椒胞质雄性不育恢复性有关系。 关键词 ： 辣椒 ， 胞质雄性不育 ， 育性恢复 ， 遗传分析 ， 位 ， 同源克隆 ， 恢复系选育 ， 分子标记辅助选择 .) is a in .3 ha 000. of to of At 0% of is on of of be by of 1 of of a in of of in So a of of MS is In of MS 1. s in of by 77013A, a a 14 of 1 () of of of in of DH of in of on of in of of MS et to in PI N) to in of MS be of of of MS in 2. of s in is of on 7013A a 14 1 of to or TL on 6. It in 0% 9% of V on on 5, Y3 % 7% of of at of of a 3. MS in A a MS 83as a as by o. 5 as in of by of 121, 121, 161 161, of 0.9 11.3 9.3 0.5 of 151g), 5, 84%, 71%, 2% of 4. to MS in by f as on of PR 3 to by CR 1 of a 1,200CR an PR in .), be to MS in .); of 录 第一章 绪论 . 1 1 辣椒 . 1 椒产业的重要性 . 1 椒的分类 . 1 椒的起源与传播 . 2 椒的核型和种间可交配性 . 3 2 辣椒的遗传与育种 . 5 椒遗传与育 种研究的起始 . 5 椒的育种种质资源 . 5 种方法的研究 . 5 3 辣椒分子遗传与育种 . 6 椒重要园艺性状的分子遗传定位 . 7 椒遗传图谱 . 12 4 辣椒的雄性不育 . 17 性不育的分类 . 17 质雄性不育的获得途径 . 18 质雄性不育的生理学研究 . 19 质雄性不育和育性恢复的遗传基础 . 20 辣椒胞质雄性不育恢复性 . 22 椒雄性不育恢复性的遗传育种 . 22 5 意义 . 23 椒遗传图谱和遗传定位研究的意义 . 23 椒胞质雄性不育恢复性的研究意义 . 23 6 问题与展望 . 24 第二章 辣椒胞质雄性不育恢复系的遗传分析 . 26 1 材料与方法 . 26 料 . 26 性调查 . 27 据分析 . 27 2 结果与分析 . 27 栽培方式和 3 种调查方法的相关性分析 . 27 交群体的育性分布 . 29 亲和测交后代的育性分析 . 30 复性的遗传分析 . 32 3 讨论 . 33 第三章 辣椒胞质雄性不育恢复性的 析 . 36 1 材料与方法 . 36 物材料和遗传图谱 . 36 间试验安排及育性调查 . 37 据分析 . 37 2 结果与分析 . 38 查性状之间的相关性和恢复性的遗传力分析 . 38 复 性的遗传作图 . 38 3 讨论 . 41 第四章 甜椒胞质雄性不育恢复系的转育 . 43 1 材料与方法 . 43 料 . 43 剂 . 45 法 . 45 2 结果与分析 . 47 子标记辅助选择 . 47 育过程中主要园艺性状的情况 . 48 育结果 . 55 3 讨论 . 58 用遗传学规律进行选择 . 58 子标记辅助选择 . 58 椒恢复系的选育 . 58 第五章 辣椒胞质雄性不育恢复性相关基因同源克隆 . 60 1 材料与方法 . 62 物材料 . 62 源扩增 . 62 系和扩增程序 . 62 列分析 . 62 2 结果与分析 . 62 增结果 . 62 序 结果初步分析 . 63 关系 . 63 3 讨论 . 67 第六章 结论与综合讨论 . 68 1 辣椒胞质不育恢复性到底是几个基因控制的 . 68 2 微效 释的几个问题 . 68 3 育成的甜椒恢复系的意义和应用前景 . 68 4 辣椒主效恢复基因是否是 族成员 . 69 5 后续工作 . 69 参考文献 . 70 致谢 . 79 作者简历 . 80 中国农业科学院博士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1 辣椒 椒产业的重要性 辣椒（ .），又名番椒、海椒、辣子、辣茄等，是一种重要的蔬菜作物，广泛栽培于南北美、欧洲、亚洲、大洋洲等世界各地。辣椒的 营养价值很高，其中辣椒的维生素 番茄的 7 15 倍；辣椒中的辣椒素是主要的辣味来源，可以佐膳、增进食欲、帮助消化、促进血液循环、还有药理作用；辣椒还富含多种对人体有益的维生素和矿物质。辣椒深受人们的喜爱。中国是世界上辣椒的栽培面积最大的国家。自 1998 年，辣椒成为中国播种面积第二大的蔬菜作物。 2002 年，辣椒在中国的播种面积已达约 130 万 量 2,819 万 t（农业部统计资料， 2003）。在世界上，欧洲、北美、亚洲的中北部居民习惯消费味甜不辣的辣椒（ 而东南 亚、中国的西部和南部的部分地区、中南美、地中海等部分地区习惯于消费味辣的辣椒。在中国，多数南方居民偏爱辣味的辣椒（ 而多数北方人更喜欢甜椒。由于辣椒的适应性强、栽培区域广泛、辣椒种植的经济效益和社会效益都很高，对于中国蔬菜市场的周年供应有重要意义。 表 1列出了 2004年世界上主要的辣椒生产国的辣椒的产量和播种面积（ ），中国的辣椒播种面积和产量分别是 602,500 12,028,000t，足以显示辣椒在中国蔬菜生产中的重要作用以及中国在世界辣椒生 产中的重要地位。 表 1 2004 年世界辣椒生产 in 004 国家 量 t） 单产 kg/ 播种面积 2,028,000 19,