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

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

Abstract

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

CLC Number:

S332.2

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.

Figures/Tables 8

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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

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