摘要
百百合(Lilium spp.)是重要的商品花卉，然而其花粉量大，目前主栽的切花、盆花和园林绿化品种由于开放时花粉污染的问题，从而影响其观赏价值。因此，培育无花粉的百合新品种是目前百合育种的方向之一。本研究以花药畸形不散粉的亚洲百合品种‘华尔兹’和雄蕊瓣化品种‘婚纱’为母本，构建亚洲百合雄蕊变异分离群体，并依据不同花药类型的转录组数据开发育性相关的分子标记。为了后续进行基因的功能验证，以八氢番茄红素脱氢酶（Phytoene desaturase，PDS)为指示基因，以烟草脆裂病毒(Tobacco fragile virus,TRV)为载体，构建了亚洲百合的病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)体系，并通过百合C类花器官特征基因AGAMOUS（AG1）进行验证。本研究的主要结果如下: (1)通过石蜡切片对花药畸形不散粉品种‘华尔兹’的花药进行组织学观察，发现‘华尔兹’的花粉败育发生在减数分裂阶段，由于绒毡层提前发生降解，致使小孢子发育异常，从而导致了‘华尔兹’不育。 (2)为构建亚洲百合雄蕊变异分离群体，以花药畸形不散粉品种‘华尔兹’及雄蕊瓣化品种‘婚纱’为母本，探究31个杂交组合的亲和性。结果显示，以‘华尔兹’为母本时，所有组合平均有胚率为18.22％;以‘婚纱’为母本的所有组合平均有胚率为14.90％;表明‘华尔兹’和‘婚纱’均为很好的母本材料。获得亚洲百合雄蕊变异后代群体，雄蕊性状出现分离，包含正常花药、花药正常但不开裂、及无花药等五种类型;其中‘华尔兹’ב雷恩’无花粉类型占比达67.7％、‘华尔兹’ב红旗’无花粉类型占比为63.9％。 (3)依据不同花药类型的转录组数据，筛选与花药发生和发育相关的基因;选出这些基因中所包含的SSR位点，根据这些位点初步开发了186对引物;通过多态性筛选，选出10对核心引物。通过在分离群体不同花药类型的63份百合样品中进行扩增，其中的27号引物可以区分正常花药和无花药的类型，其中31份正常花药的百合样品鉴定准确率在66.7％以上，32份无花药的百合样品鉴定准确率在75％以上。 (4)为了在百合中快速开展基因功能研究，研究了亚洲百合的TRV-VIGS体系。结果显示，以鳞片为材料时，宜采用注射法侵染，最佳菌液浓度(OD600)为1.0，PDS沉默效率为20％,说明该体系可用于百合的功能验证。由此构建百合花器官发育基因AG1的沉默载体，在种球冷藏期间从正上部注射花芽;沉默植株出现雌蕊畸形的花部性状，出现沉默性状的比例为26.7％,且AG1基因的表达量被显著抑制;这表明AG1基因可能参与亚洲百合雌蕊的发育。
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