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水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用及克服方法与流程

花匠小妙招
2024-11-07 21:59

1.本发明属于植物育种技术领域，具体涉及水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用及克服方法。

背景技术：

2.植物远缘杂交(distant hybridization)指分类学上物种以上分类单位的个体之间交配，包括不同种间、属间植物，甚至更高分类阶元物种之间的杂交。通过远缘杂交障碍，可以扩大栽培作物的基因库，甚至将野生植物中的优异抗病抗逆基因，转移到栽培种中，创制新的种质资源。
3.但是，远缘杂交常存在生殖隔离，主要体现在以下几个方面：受精前障碍和受精后障碍。受精前障碍(pro
‑
zygotic barriers)是指2个可育的物种进行授粉后，其受精过程完全不能进行，即存在不亲和现象；受精后障碍(post
‑
zygotic barriers)是指杂种胚败育，远缘杂交能够完成双受精作用，但不能正常发育，雄配子释放延迟等，即花粉管穿过胚珠后，雄配子才释放出来，于是雄配子与雌配子就不能相遇，因此无法融合，也称为杂交不谐和(incongruity)。
4.远缘花粉与柱头的不亲和，是远缘杂交的第一个障碍，这在很大程度上限制了远缘杂交育种的进展。因此，探索高效的广泛适用的克服远缘杂交不亲和的方法是远缘杂交育种的重要组成部分之一。目前生产上曾经尝试过的克服远缘杂交花粉与柱头的不亲和的方法有以下几种：亲本选择，确定适当母本，广泛测交；桥梁法；染色体预先加倍；采用特殊的授粉方法重复授粉；柱头手术；理化因素或激素处理，射线处理：比如γ射线照花粉再授粉。化学或激素处理：ga、萘乙酸、硼酸、吲哚乙酸等；生物技术，试管受精。但是以上方法效率低下。育种研究中主要利用蕾期授粉克服柱头不亲和，但是有很多远缘杂交即使用蕾期也不能克服花粉与柱头的不亲和，导致远缘花粉管不能在柱头上生长，阻碍了杂交种的获得。因此，急需寻找一种更高效的具有广谱性的克服远缘杂交不亲和性的方法。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用及克服方法，使用水杨酸钠喷施柱头，可以降低柱头活性氧含量，减少对远缘花粉的抑制，促进十字花科植物远缘花粉的萌发、生长、进入柱头并完成受精过程。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用。
8.优选的，所述十字花科植物包括大白菜、甘蓝和欧洲山芥。
9.本发明提供了一种克服十字花科植物远缘杂交不亲和性的方法，包括以下步骤：选择晴天上午，向十字花科植物的花序上喷施两次水杨酸钠水溶液，第二次喷施后授粉。
10.优选的，所述水杨酸钠水溶液的浓度为1～8mm。
11.优选的，所述水杨酸钠水溶液两次喷施的时间间隔为30min。
12.有益效果：本发明提供了水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用，还提供了一种克服十字花科植物远缘杂交不亲和性的方法。在本发明中，远缘花粉能使十字花科植物的柱头产生高浓度的活性氧(reactive oxygen species，ros)，水杨酸钠作为活性氧清除剂，用水杨酸钠喷施花期柱头后再授种间远缘花粉(以甘蓝为例)，发现能克服大白菜花期柱头与甘蓝的种间杂交不亲和，促进甘蓝花粉及欧洲山芥在大白菜花期柱头上萌发、生长、进入柱头并完成受精过程。用水杨酸钠喷施大白菜蕾期后再授属间远缘花粉(欧洲山芥)，发现能克服大白菜蕾期柱头与欧洲山芥的属间杂交不亲和，促进欧洲山芥在大白菜蕾期柱头上萌发、生长、进入柱头并完成受精过程。本发明所述方法操作简单方便，易于推广，克服远缘杂交障碍的效果显著，对植物伤害性小。
附图说明
13.图1为水杨酸钠(na
‑
sa)抑制种内自花花粉(si)及甘蓝花粉(isi)诱导的大白菜柱头活性氧的升高；
14.图2为喷施水杨酸钠对大白菜大白菜花期柱头(
♀
)与甘蓝(
♂
)远缘杂交花粉管生长的影响；
15.图3为喷施水杨酸钠后大白菜花期柱头(
♀
)与甘蓝(
♂
)远缘杂交的果荚长度；
16.图4为喷施水杨酸钠后大白菜花期柱头(
♀
)与甘蓝(
♂
)远缘杂交后每个果荚内的膨大胚珠数；
17.图5为喷施水杨酸钠后大白菜蕾期柱头(
♀
)与欧洲山芥(
♂
)远缘杂交花粉管的生长；
18.图6为喷施水杨酸钠后大白菜蕾期柱头(
♀
)与欧洲山芥(
♂
)远缘杂交后每个果荚内的膨大胚珠数。
具体实施方式
19.本发明提供了水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用。
20.本发明所述水杨酸钠作为活性氧清除剂，而十字花科植物在接受远缘物种的花粉时，柱头产生高浓度的活性氧，用水杨酸钠喷施花期柱头后再授种间远缘花粉，发现能克服十字花科植物的远缘杂交不亲和性，促进远缘植物花粉在十字花科植物花期柱头上萌发、生长、进入柱头并完成受精过程(图1)。本发明所述十字花科植物优选包括大白菜、甘蓝和欧洲山芥。
21.本发明提供了一种克服十字花科植物远缘杂交不亲和性的方法，包括以下步骤：选择晴天上午，向十字花科植物的花序上喷施两次水杨酸钠水溶液，第二次喷施后授粉。
22.本发明所述水杨酸钠水溶液的浓度优选为1～8mm。本发明所述水杨酸钠水溶液两次喷施的时间间隔优选为30min。
23.下面结合实施例对本发明提供的水杨酸钠在克服十字花科植物远缘杂交不亲和性中的应用及克服方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
24.实施例1
25.大白菜在喷施水杨酸钠前一天摘除已经开放的花，套收种袋。第二天上午对新开的花去雄，然后喷施2次水杨酸钠溶液(水杨酸钠浓度为3mm、5mm、8mm)，间隔30min，第二次喷施后授甘蓝花粉，套收种带防止污染其他花粉。12天后进行果荚解剖，统计果荚内膨大胚珠数。
26.结果如图1～图4及表1所示。喷施水杨酸钠后授甘蓝花粉，抑制了自交不亲和花粉与远缘杂交不亲和花粉引起的柱头ros升高(详情见图1)；使穿过大白菜柱头的平均甘蓝花粉管数由原来的0增加到130、110、50(详情见图2)；使果荚长度由原来的0mm分别提高到16mm、12mm、10mm(详情见图3)；使果荚内膨大胚珠数由原来的0增加为10、9、7(详情见图4)；使膨大胚珠百分数由原来的0％增加到51.29％、44.92％、46.14％(详情见表1)。
27.表1喷施水杨酸钠后大白菜花期柱头(
♀
)与甘蓝(
♂
)远缘杂交膨大胚珠率
[0028][0029]
实施例2
[0030]
大白菜在喷施水杨酸钠前一天摘除已经开放的花，套收种袋。第二天上午对未开放的花蕾去雄，喷施2次水杨酸钠溶液(水杨酸钠浓度为1mm、3mm、5mm)，间隔30min，第二次喷施后授欧洲山芥花粉，套收种带防止污染其他花粉。12天后进行果荚解剖，统计果荚内膨大胚珠数。
[0031]
结果如图5～图6及表2所示。大白菜蕾期柱头(
♀
)喷施水杨酸钠后与欧洲山芥(
♂
)远缘杂交，使穿过柱头的欧洲山芥花粉管数由原来的0增加到22、38(详情见图5)；使果荚内膨大胚珠数由原来的0增加为1.2、0.9、1.0个(详情见图6)；使膨大胚珠百分数由原来的0％增加为5.28％、6.12％、1.96％(详情见表2)。
[0032]
表2喷施水杨酸钠后大白菜蕾期柱头(
♀
)喷施水杨酸钠后与欧洲山芥(
♂
)远缘杂交膨大胚珠率
[0033][0034]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。