一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法技术

本发明专利技术公开了一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法，利用激光照射柱头的授粉区域，控制激光的强度和照射时间，不完全破坏柱头授粉区域，降低了柱头对花粉特异性的识别，从而使芍药胚珠完成受精，有效解决了牡丹花粉与芍药柱头的亲和问题，从而使受精过程正常完成，有效促进不同遗传资源融合，进一步丰富种质资源的遗传多样性，为进一步选育出优良的牡丹新品种奠定了基础。同时这一方法，也可以在其它存在柱头不亲和的植物远缘杂交工作中加以探索应用。

【技术实现步骤摘要】
一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法
本专利技术涉及植物远缘杂交
，尤其涉及一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法。
技术介绍
在植物育种过程中，利用亲缘关系较远的种、属间进行远缘杂交，比种内品种间的常规有性杂交，可产生更加丰富的遗传变异，不仅是种质创新的有效途径之一，而且在物种的形成、演化及系统发育等生物学问题的研究上，具有重要的理论意义。但在植物长期的进化过程中，形成了各种隔离机制，远缘杂交难度很大，远缘杂交的不亲和性及杂种的不育性是导致植物远缘杂交育种进展缓慢的主要原因，同时也是亟待研究解决的重要问题。牡丹、芍药同属芍药科芍药属，但分属两个不同的组，牡丹与芍药被誉为“花中二杰”，是我国的传统名花，花型多变，花色艳丽，具有较高的观赏价值和生产价值，在国内外花卉市场中占有重要地位。我国是牡丹起源与分布中心，种植规模和品种数量均居世界第一，丰富的种质资源应该为开展杂交育种提供了极为有利的条件，通过杂交育种已选育出一系列具有较高观赏价值、抗寒、抗病等特点的新品种，但长期以来，我们的育种工作仅仅局限在品种(群)间进行，育种方式也主要是芽变与实生选种及不定向的混合杂交，鲜有远缘杂交的研究报道。牡丹与芍药二者间杂交属于组间的远缘杂交，这种组间杂交长期以来被认为极具挑战性，与大多数植物远缘杂交一样，牡丹与芍药的远缘杂交往往表现出杂交不亲和、胚败育以及杂种不育的特性，随着近些年来国外组间远缘杂交的不断成功，我国学者也开始在芍药属组间杂交方面进行一些有益的尝试。牡丹与芍药的杂交育种自1948年取得成功以来，用作母本的芍药，除日本芍药品种“花相殿”以外，均为欧洲形成的一个实生品系，尽管该品系从未命名，但是育种工作者现在基本上全部在用这一品系的实生后代作为母本，在其它芍药品种、品系上的杂交工作均未见报导。主要原因就是芍药与牡丹亲缘关系较远，其它芍药品系与牡丹杂交时亲和力差，存在生殖隔离现象更严重，几乎难以见到哪怕是败育的胚珠，杂交授粉完成后，所有胚珠看不到发育迹象，原因就在于芍药的柱头与牡丹的花粉亲和力极差，几乎不可能进入受精过程。以牡丹芍药的组间杂交为例，授粉时以芍药为母本，牡丹为父本进行人工杂交时，完成授粉过程后，由于柱头的不亲和，母本芍药的胚珠无法受精，不能正常完成发育。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法，利用激光照射柱头的授粉区域，控制激光的强度和照射时间，不完全破坏柱头授粉区域，降低了柱头对花粉特异性的识别，从而使芍药胚珠完成受精，宏观表现为芍药胚珠膨大发育。大部分胚珠在发育中后期存在中途败育，但部分正常的发育证明激光照射这种方法可以克服柱头的不亲和所导致母本芍药的胚珠无法受精，不能正常完成发育的问题。有效利用优良的遗传资源，进一步丰富种质资源的遗传多样性，为进一步选育出优良的牡丹新品种奠定了基础。本专利技术所采用的技术方案为：一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法，包括以下步骤：步骤一、去雄；在母本芍药即将开放的前一天，人工剥开花蕾，用镊子拔除雄蕊，注意要彻底拔干净；同时去雄时要注意遮挡，并迅速完成工作，套上育种袋隔离；步骤二、激光辐照柱头；去雄后，第二天上午十点，打开育种袋观察，如果柱头上出现明显的粘液，即可对柱头进行激光照射；每朵芍药花一般有5个柱头，只做两个柱头，其余柱头去掉；步骤三、授粉；柱头完成激光照射后，立即进行授粉，用毛笔蘸取目标牡丹花粉，轻轻点到处理后的柱头上，立刻套上育种袋隔离；步骤四、芍药花期结束后，一般为完成授粉约一周后，去除套袋，做好标记；步骤五、加强生长期的保育工作，保证母本生长健壮良好,确保果实发育正常；步骤六、种子成熟后及时采收果实，并剥开果实检查种子成熟情况。所述步骤二中辐照光源选用532-650纳米、8毫瓦的绿色激光，经凸透镜聚焦成点状，在柱头分泌粘液的区域均匀来回扫描30秒。所述步骤三中授粉完成后不再进行复粉。其中步骤一中用镊子拔除雄蕊，注意要彻底拔干净，是为了避免残留的花药成熟散粉，造成花粉污染。在去雄同时要注意遮挡，并迅速完成工作，套上育种袋隔离，是为了防止环境中的花粉造成污染。其中步骤二中去雄后，第二天上午十点，打开育种袋观察，如果柱头上出现明显的粘液，即可对柱头进行激光照射；辐照光源选用532-650纳米、8毫瓦的绿色激光，经凸透镜聚焦成点状，在柱头分泌粘液的区域均匀来回扫描30秒。采用激光辐照柱头来克服远缘杂交过程中柱头不亲合，其原因是由于激光的高能量破坏了柱头表面的识别蛋白，使其部分失去功能，从而使远缘种的花粉管突破柱头的防御机制完成授粉。其中步骤二中每朵芍药花一般有5个柱头，只留两个柱头进行激光照射，其余柱头去掉；是为了减少柱头在非隔离状态下的暴露时间，从而减少空气中花粉的污染。其中步骤三中柱头完成激光照射后，立即进行授粉，用毛笔蘸取目标牡丹花粉，轻轻点到处理后的柱头上，立刻套上育种袋隔离；上午十点时柱头开始分泌粘液时，完成柱头激光照射及花粉的授粉工作，这是因为这个阶段是牡丹杂交育种工作中授粉的最佳时段，是一天中柱头分泌粘液的旺盛时段，优选的花粉容易受到粘液刺激萌发形成花粉管，进入子房，完成受精过程。授粉完成后不再进行复粉主要是因为芍药柱头授粉区较长且成熟时间不一致，每次授粉均需处理，反复的复粉会增加暴露时间，造成后代形成假杂种的几率成几何倍数增长。其中步骤四芍药花期结束后，一般为完成授粉约一周后，去除套袋，做好标记；是为了防止混乱丢失。其中步骤六中种子成熟后及时采收果实，并剥开果实检查种子成熟情况；一般芍药牡丹杂交经激光辐照柱头后，胚珠发育率可增加20-50倍，依据父母本不同胚珠发育率的增幅存在显著差异性，果实成熟时果荚中可以发现许多发育中途败育的胚珠，大小不一，这一特征明显区别于未经激光辐照柱头处理的果实。本专利技术的有益效果为：本专利技术利用激光照射柱头的授粉区域，控制激光的强度和照射时间，不完全破坏柱头授粉区域，降低了柱头对花粉特异性的识别，从而使芍药胚珠完成受精，有效解决了牡丹花粉与芍药柱头的亲和问题，从而使受精过程正常完成，有效促进不同遗传资源融合，进一步丰富种质资源的遗传多样性，为进一步选育出优良的牡丹新品种奠定了基础。同时这一方法，也可以在其它存在柱头不亲和的植物远缘杂交工作中加以探索应用。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。使用本专利技术的方法可进行多种牡丹芍药的远缘杂交育种，以下结合实例对本专利技术具体实施方式作进一步详细说明。实施例1分别选择生长势强、枝繁叶茂、枝干健壮的牡丹和芍药作为试验材料，选择芍药B63作为母本和黄牡丹(Paeoniadelavayi)作为父本进行杂交，使用本专利技术的克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】
1.一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法，其特征在于：/n步骤一、去雄：在母本芍药即将开放的前一天，人工剥开花蕾，用镊子拔除雄蕊，注意要彻底拔干净；同时去雄时要注意遮挡，并迅速完成工作，套上育种袋隔离；/n步骤二、激光辐照柱头：去雄后，第二天上午十点，打开育种袋观察，如果柱头上出现明显的粘液，即可对柱头进行激光照射；每朵芍药花一般有5个柱头，只做两个柱头，其余柱头去掉；/n步骤三、授粉：柱头完成激光照射后，立即进行授粉，用毛笔蘸取目标牡丹花粉，轻轻点到处理后的柱头上，立刻套上育种袋隔离；/n步骤四、芍药花期结束后，一般为完成授粉约一周后，去除套袋，做好标记；/n步骤五、加强生长期的保育工作，保证母本生长健壮良好,确保果实发育正常；/n步骤六、种子成熟后及时采收果实，并剥开果实检查种子成熟情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种克服植物远缘杂交柱头不亲和的方法，其特征在于：
步骤一、去雄：在母本芍药即将开放的前一天，人工剥开花蕾，用镊子拔除雄蕊，注意要彻底拔干净；同时去雄时要注意遮挡，并迅速完成工作，套上育种袋隔离；
步骤二、激光辐照柱头：去雄后，第二天上午十点，打开育种袋观察，如果柱头上出现明显的粘液，即可对柱头进行激光照射；每朵芍药花一般有5个柱头，只做两个柱头，其余柱头去掉；
步骤三、授粉：柱头完成激光照射后，立即进行授粉，用毛笔蘸取目标牡丹花粉，轻轻点到处理后的柱头上，立刻套上育种袋隔离；
步骤四、芍药花期结束后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马会萍，彭正锋，李军，胡晓亮，杨海静，冀含乐，王晓辉，卢林，韩鲲，丁建兰，
申请(专利权)人：洛阳农林科学院，
类型：发明
国别省市：河南;41