胚挽救技术创造无核抗病葡萄新种质

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0432

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (11): 22-29.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0432

所属专题：生物技术；植物保护

胚挽救技术创造无核抗病葡萄新种质

刘可可¹(), 李莎莎¹, 骆强伟², 徐炎¹, 王跃进¹()

¹西北农林科技大学园艺学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室/农业部西北地区园艺作物生物与种质创制重点实验室,陕西杨凌 712100
²新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所,新疆鄯善 838200

收稿日期:2021-04-23 修回日期:2021-09-18 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-05-18
通讯作者: 王跃进
作者简介:刘可可,女,1994年出生,河南周口人,硕士研究生,主要从事果树种质资源及生物技术育种研究。通信地址：712100 陕西省杨凌示范区邰城路3号西北农林科技大学南校区园艺学院,E-mail： lkk1224@nwafu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目“中国野生毛葡萄特有芪合成酶基因抗白粉病机理研究”(31872055);国家葡萄产业技术体系建设专项基金“无核材料种质创制”(CARS-29-yc-3)

Breeding New Grape Germplasm of Seedless and Disease Resistance by Embryo Rescue Technique

LIU Keke¹(), LI Shasha¹, LUO Qiangwei², XU Yan¹, WANG Yuejin¹()

¹College of Horticulture, Northwest Agriculture and Forestry University, State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Key Laboratory of Horticultural Plant Germplasm Resource Utilization in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling, Shaanxi 712100
²Development and Research Centre of Grapes and Melons of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Shanshan, Xinjiang 838200

Received:2021-04-23 Revised:2021-09-18 Online:2022-04-15 Published:2022-05-18
Contact: WANG Yuejin

摘要/Abstract

摘要：

为提高无核抗病、优质葡萄新种质的选育效率,以无核欧洲葡萄品种作母本,中国野生刺葡萄‘塘尾’、‘雪峰’、山葡萄‘双优’及欧山杂交品种‘北醇’做父本,利用胚挽救技术对取样时间和培养基进行优化;用分子标记筛选后代的无核与抗病性状。结果表明：（1）15个杂交组合中共获得杂交果实13341个,接种幼胚珠8589枚,幼胚发育胚1338枚,平均胚发育率15.59%,正常成苗234株,平均成苗率2.73%,‘红宝石无核’×‘塘尾’组合胚挽救效果最好,胚发育率为40.17%、成苗率7.76%和成苗植株数178株。（2）‘火焰无核’×北醇’授粉后42天取样,胚发育率(11.37%)和萌发率(3.52%)为最高。‘京可晶’×‘北醇’授粉后38天取样,胚发育率(4.3%)和萌发率(1.08%)为最高。（3）以MM3为基础培养基,外源添加3 mmol/L的腐胺,‘红宝石无核’×‘塘尾’获得胚发育率(55.83%)和成苗率(20%)为最高。（4）4个自然授粉的品种（‘昆香无核’、‘美丽无核’、‘红宝石无核’、‘赫什无核’）,其胚珠在E20A培养基中更有利于幼胚发育率提升。（5）使用葡萄无核标记SCF27-2000和GSLP1-569、抗霜霉病标记S294-369和S382-615及抗白粉病标记OPY13-661进行筛选,杂种后代中有16株同时携带无核且抗霜霉病与抗白粉病特异性条带。该试验为无核葡萄抗病育种提供了新材料,将为进一步开展中国野生葡萄育种相关研究奠定基础。

关键词: 葡萄, 无核, 抗病性, 胚挽救, 分子标记辅助选择

Abstract:

The aim of this study is to improve the breeding efficiency of new seedless grape germplasm with disease resistance and high quality, and lay a foundation for further research on Chinese wild grape germplasms. The seedless European grape varieties were used as the female parent, while the Chinese wild grape germplasms ‘Tangwei’, ‘Xuefeng’, Vitis amurensis Rupr. Cv ‘Shuangyou’, and ‘Beichun’ (Vitis vinifera L. × Vitis amurensis Rupr.) were used as the male parent. The sampling time and culture medium were optimized using embryo rescue techniques, and the progeny were screened for seedless and disease-resistant traits using molecular markers. The results showed that: (1) a total of 13,341 hybrid berries were obtained from 15 hybrid combinations, among which 8,589 young ovules were inoculated, and 1,338 young embryos were developed, with an average embryo development rate of 15.59%; 234 normal seedlings were established, with an average seedling establishment rate of 2.73%; the combination of ‘Ruby Seedless’× ‘Tangwei’ had the best embryo rescue effect with 40.17% embryo development rate, 7.76% seedling establishment rate and 178 obtained plants; (2) at 42 d after pollination, the development rate and germination rate for hybrid embryos of ‘Flame Seedless’ × ‘Beichun’ reached the peak, which were 11.37% and 3.52%, respectively; furthermore, at 38 d after pollination, the development rate and germination rate for hybrid embryos of ‘Jingkejing’ × ‘Beichun’ reached the highest level, which were 4.3% and 1.08%, respectively; (3) the hybrid ovules of ‘Ruby Seedless’ × ‘Tangwei’ were cultured on MM3 medium with exogenous addition of 3 mmol/L putrescine, the embryo development rate and seedling establishment rate achieved the peak level, which were 55.83% and 20%, respectively; (4) the ovules of the four naturally pollinated varieties ‘Ruby Seedless’, ‘Beauty Seedless’, ‘Kunxiang Seedless’ and ‘Heshi Seedless’ were cultured in different embryos development media, and the E20A medium was more conducive to improve the development rate of young embryos; (5) by utilizing the seedless grape markers SCF27-2000 and GSLP1-569, downy mildew-resistant markers S294-369 and S382-615, and powdery mildew-resistant marker OPY13-661 for screening, 16 hybrid offspring simultaneously carried the markers of seedless, downy mildew resistance and powdery mildew resistance. This experiment could provide new materials for resistance breeding of seedless grape varieties.

Key words: grape, seedless, disease resistance, embryo rescue, molecular marker assisted selection

中图分类号:

S332.2

刘可可, 李莎莎, 骆强伟, 徐炎, 王跃进. 胚挽救技术创造无核抗病葡萄新种质[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 22-29.

LIU Keke, LI Shasha, LUO Qiangwei, XU Yan, WANG Yuejin. Breeding New Grape Germplasm of Seedless and Disease Resistance by Embryo Rescue Technique[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(11): 22-29.

图/表 8

参考文献 40

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杂交组合	去雄时间	授粉时间	取样时间	果粒数/个	胚珠数/枚	发育胚		成苗
杂交组合	去雄时间	授粉时间	取样时间	果粒数/个	胚珠数/枚	数量/枚	占比/%	数量/棵	占比/%
京早晶×双优	5月16日	5月20日	6月25日	1317	1105	22	1.99	0	0
无核白×双优	5月14日	5月18日	6月24日	111	65	5	7.69	2	3.08
无核紫×双优	5月16日	5月18日	6月28日	790	311	16	5.14	0	0
火焰无核×北醇	5月12日	5月16日	6月25日	1320	1412	149	10.55	28	1.98
赫什无核×北醇	5月15日	5月19日	7月18日	579	75	1	1.33	0	0
昆香无核×北醇	5月5日	5月8日	6月13日	1102	210	1	0.48	0	0
美丽无核×北醇	5月3日	5月6日	7月12日	1645	45	0	0	0	0
京可晶×北醇	5月6日	5月9日	6月14日	818	738	20	2.71	2	0.27
红宝石无核×塘尾	5月16日	5月19日	7月18日	1300	2295	922	40.17	178	7.76
美丽无核×塘尾	5月3日	5月6日	7月7日	1566	52	0	0	0	0
火焰无核×塘尾	5月4日	5月8日	6月13日	589	367	62	16.89	1	0.27
红宝石无核×雪峰	5月8日	5月10日	7月7日	253	363	4	1.10	1	0.28
昆香无核×火焰无核	5月10日	5月14日	6月28日	335	87	7	8.05	0	0
火焰无核×昆香无核	5月12日	5月16日	6月25日	636	897	94	10.48	18	2.01
火州红玉×新郁	5月15日	5月19日	7月1日	677	550	35	6.36	4	0.73
合计				13038	8572	1338	15.61	234	2.73

杂交组合	去雄时间	授粉时间	取样时间	果粒数/个	胚珠数/枚	发育胚		成苗
杂交组合	去雄时间	授粉时间	取样时间	果粒数/个	胚珠数/枚	数量/枚	占比/%	数量/棵	占比/%
京早晶×双优	5月16日	5月20日	6月25日	1317	1105	22	1.99	0	0
无核白×双优	5月14日	5月18日	6月24日	111	65	5	7.69	2	3.08
无核紫×双优	5月16日	5月18日	6月28日	790	311	16	5.14	0	0
火焰无核×北醇	5月12日	5月16日	6月25日	1320	1412	149	10.55	28	1.98
赫什无核×北醇	5月15日	5月19日	7月18日	579	75	1	1.33	0	0
昆香无核×北醇	5月5日	5月8日	6月13日	1102	210	1	0.48	0	0
美丽无核×北醇	5月3日	5月6日	7月12日	1645	45	0	0	0	0
京可晶×北醇	5月6日	5月9日	6月14日	818	738	20	2.71	2	0.27
红宝石无核×塘尾	5月16日	5月19日	7月18日	1300	2295	922	40.17	178	7.76
美丽无核×塘尾	5月3日	5月6日	7月7日	1566	52	0	0	0	0
火焰无核×塘尾	5月4日	5月8日	6月13日	589	367	62	16.89	1	0.27
红宝石无核×雪峰	5月8日	5月10日	7月7日	253	363	4	1.10	1	0.28
昆香无核×火焰无核	5月10日	5月14日	6月28日	335	87	7	8.05	0	0
火焰无核×昆香无核	5月12日	5月16日	6月25日	636	897	94	10.48	18	2.01
火州红玉×新郁	5月15日	5月19日	7月1日	677	550	35	6.36	4	0.73
合计				13038	8572	1338	15.61	234	2.73

杂交组合	授粉后天数/天	果粒数/个	胚珠数/枚	发育胚		成苗
杂交组合	授粉后天数/天	果粒数/个	胚珠数/枚	数量/枚	占比/%	数量/棵	占比/%
火焰无核×北醇	37	121	179	11	6.15	1	0.56
	38	129	201	16	7.96	1	0.50
	39	122	146	20	13.70	3	2.01
	40	136	189	26	13.76	6	3.17
	41	190	313	31	9.91	6	1.92
	42	341	255	29	11.37	9	3.52
	43	170	120	16	13.33	2	1.18
京可晶×北醇	34	118	132	3	2.27	1	0.76
	36	158	222	10	4.50	2	0.90
	38	143	93	4	4.30	1	1.08
	40	187	133	3	2.26	1	0.75
	42	105	53	1	1.87	0	0
	44	107	105	1	0.95	0	0

杂交组合	授粉后天数/天	果粒数/个	胚珠数/枚	发育胚		成苗
杂交组合	授粉后天数/天	果粒数/个	胚珠数/枚	数量/枚	占比/%	数量/棵	占比/%
火焰无核×北醇	37	121	179	11	6.15	1	0.56
	38	129	201	16	7.96	1	0.50
	39	122	146	20	13.70	3	2.01
	40	136	189	26	13.76	6	3.17
	41	190	313	31	9.91	6	1.92
	42	341	255	29	11.37	9	3.52
	43	170	120	16	13.33	2	1.18
京可晶×北醇	34	118	132	3	2.27	1	0.76
	36	158	222	10	4.50	2	0.90
	38	143	93	4	4.30	1	1.08
	40	187	133	3	2.26	1	0.75
	42	105	53	1	1.87	0	0
	44	107	105	1	0.95	0	0

杂交组合	多胺种类	浓度/(mmol/L）	胚珠数/枚	发育胚		成苗
杂交组合	多胺种类	浓度/(mmol/L）	胚珠数/枚	数量/枚	占比/%	数量/棵	占比/%
红宝石无核×塘尾	对照CK	0	135	61	44.81±10.59abc	9	9.63±0.37bcd
	亚精胺	1	135	67	50.37±5.79a	17	12.78±1.47b
		2	120	55	45.83±4.17abc	13	10.83±3.33bc
		3	135	46	33.52±4.45cdef	10	7.39±0.39bcde
		4	150	52	34.67±2.91bcde	17	11.33±1.33b
		5	150	36	24±3.06ef	7	4.67±1.33def
	精胺	1	150	84	56±4.16a	11	7.33±1.33bcde
		2	120	35	29.17±2.2def	6	5±0cdef
		3	150	36	24±2.31ef	5	3.33±1.33ef
		4	150	39	26±3.06ef	6	4±1.15def
		5	135	26	19.26±0.74f	1	0.67±0.67f
	腐胺	1	120	59	49.17±3.0ab	10	8.33±2.2bcde
		2	120	50	41.67±7.12abcd	10	8.33±1.67bcde
		3	120	67	55.83±4.64a	24	20±4.33a
		4	135	66	48.96±0.58ab	13	9.53±1.07bcd
		5	150	85	56.67±3.33a	6	4±1.15def

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母本	培养基	胚珠数/枚	发育胚		成苗
母本	培养基	胚珠数/枚	数量/枚	占比/%	数量/棵	占比/%
红宝石无核	ER	300	14	4.67±0.33c	1	0.33±0.33a
	MM3	300	26	8.67±0.33b	1	0.33±0.33a
	E20A	300	43	14.33±0.33a	2	0.67±0.33a
美丽无核	ER	200	2	0.33±0.33c	0	0
	MM3	200	5	2.5±0.5b	0	0
	E20A	200	9	4.5±0a	1	0.5±0.5a
昆香无核	ER	200	2	1.01±0.5b	0	0
	MM3	200	9	4.5±0.87a	1	0.5±0.5a
	E20A	200	12	6.1±0a	1	0.5±0.5a
赫什无核	ER	200	14	7.07±0.5b	1	0.5±0.5b
	MM3	200	13	6.57±0.5b	0	0
	E20A	200	21	10.61±0a	4	2.53±0.5a

杂交组合	鉴定株系数	无核标记 SCF27-2000		无核标记 GSLP1-569		抗霜霉病标记 S294-369		抗霜霉病标记 S382-615		抗白粉病标记 OPY13-661		无核、抗霜霉病、抗白粉病标记
杂交组合	鉴定株系数	株系数	占比/%	株系数	占比/%	株系数	占比/%	株系数	占比/%	株系数	占比/%	株系数	占比/%
火焰无核×北醇	24	19	79.17	-	-	13	54.17	-	-	18	75.0	7	29.17
红宝石无核×塘尾	178	126	70.79	-	-	-	-	63	35.39	25	14.04	6	3.37
火焰无核×昆香无核	18	9	50	12	66.67	-	-	-	-	-	-	-	-
火焰无核×塘尾	4	-	-	4	100	-	-	3	75	4	100	3	75
红宝石无核×雪峰	1	-	-	1	100	-	-	0	0	1	100	-	-
总计	225	154	68.44	17	7.56	13	5.78	66	29.33	48	21.33	16	7.11

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