在毛白杨三倍体育种中,与利用天然2n花粉杂交选育三倍体相比,因2n雌配子不存在单倍性配子竞争问题,受精后可100%形成三倍体,具有更高的研究利用价值,问题是如何实现其鉴定与检出。分子标记辅助选择技术的发展为毛白杨2n雌配子植株选择利用带来了希望。本项目主要利用国家"六五"科技攻关建立的包括850株优树的毛白杨花枝嫁接标本园的基因资源,首先根据未减数2n花粉比正常花粉形态巨大的特点,通过花粉观察构建一对2n花粉型与不产生2n花粉的正常型近等基因池,并设立一2n花粉中间型辅助基因池,采用BSA法筛选、确定2n花粉基因相关的分子标记;然后用该分子标记去检测2n雌配子高产植株,并进一步通过杂交以及三倍体鉴定进行验证,为实现毛白杨天然2n雌配子种质资源利用奠定理论与技术基础。有关研究对于毛白杨三倍体育种以及2n配子基因定位、克隆等具有重要价值,同时对于林木育种理论与技术进步也具有重要的意义。
在毛白杨三倍体选育中,利用天然2n雌配子更具诱惑力。本项目利用分子标记、细胞学观察和有性杂交等技术手段,主要围绕毛白杨2n雌雄配子发生相关问题展开研究,取得了一定进展。包括1)通过花粉观察统计,发现毛白杨群体中花粉粒直径为17.5-67.5μm,2n花粉的发生频率在0-22%之间,且各种源间存在显著差异,而种源内无性系间存在极显著性差异。2)利用AFLP标记,对毛白杨产生2n花粉和不产生2n花粉这两个相对性状进行分析,找到了2条与毛白杨2n花粉发生相关的多态性标记,并对利用该标记就辅助选择毛白杨2n雌配子植株进行了探讨。3)利用醋酸洋红压片法和间接免疫荧光法对毛白杨2n花粉发生过程进行了研究,揭示出小孢子第二次减数分裂异常与2n花粉的形成最为密切。4)利用cDNA-AFLP标记,对毛白杨2n花粉形成过程中第二次减数分裂时期相关基因表达情况进行研究,获得了一些特异TDFs,其与2n花粉形成是否相关有待进一步研究。通过对毛白杨小孢子母细胞减数分裂过程中基因时序性差异表达分析,揭示其2n花粉形成的分子生物学基础,进而应用于毛白杨2n雌配子检测,将是今后开展相关研究工作的重点。