菊花抗性种质创新与利用

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获奖名称：

技术发明奖

获奖区域：

教育部

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

陈发棣; 房伟民; 陈素梅; 管志勇; 蒋甲福; 滕年军

关键词：

菊花;  抗性;  技术; 

第一完成单位：

南京农业大学

获奖时间：

2017

项目名称：

教育部新世纪优秀人才支持计划"菊花种质创新及新品种选育"

联系人：

陈俐

联系电话：

025-84396439

电子邮件：

chenli@njau.edu.cn

邮编：

地址：

江苏省南京市玄武区卫岗1号

合作完成单位：

单位电话：

025-84396114;84395366

传真：

025-84396326

网址：

推荐单位(专家)：

南京农业大学

摘要：

　　1、课题来源与背景 　　本成果受国家自然科学基金：异色菊DdICE1转录因子克隆及其抗寒调控机制（31071825）；菊花远缘杂交胚胎败育的分子机理研究（31171983）；国家农业科技成果转化资金：盆栽小菊新品种示范与推广（2007GB23600461）；切花小菊新品种示范与推广（2010GB23600663）；教育部新世纪优秀人才计划：菊花种质创新与新品种选育（NCET-06-0489）；菊花近缘种属植物优异基因发掘与育种利用（NCET-10-0492）；江苏省科技计划：转DREB基因培育抗逆匍匐型地被菊新品种（系）（BG2007315）；转异色菊ICE1基因培育抗寒切花菊新品系（BE2009317）项目资助。针对我国菊花主栽品种多为国外引进，自主品种匮乏、抗性差已成制约我国菊花产业发展的瓶颈的现状，以抗性和观赏性状综合改良的菊花新品种选育为核心，以“种质资源收集保存与评价--优异抗性种质（基因）发掘与分子改良--远缘杂交利用与抗性新品种选育--高产优质种苗生产技术研发集成”为主线，重点解决菊花种质保存难、优异抗性种质发掘利用不足、新品种选育滞后等产业技术难题。 　　2、技术原理及性能指标 　　①菊花及其近缘种质离体缓慢生长保存技术与抗性优异种质发掘技术：通过比较降低培养基养分水平、添加生长延缓剂、调节高渗化合物配比和低温培养等参数，创建了菊花离体缓慢生长保存技术；种质保存时间达12个月，存活率100%，解决了圃地保存易混杂、丢失和种性退化问题；基于生理、生化与形态指标建立菊花及近缘种属植物耐寒性、抗蚜性和耐盐性等抗性评价体系，鉴定出优异抗性种质78份，解决了优异种质匮乏、亲本选配盲目问题。 　　②从抗性育种核心种质中挖掘出优异抗性基因16个，其中8个基因通过同源转化实现菊花抗耐性定向改良：通过兼并引物、RACE PCR扩增技术从抗性育种核心种质中克隆获得16个抗性基因，并通过响应胁迫表达特性、转化拟南芥等进行功能验证；通过优化培养基组分、暗培养时间、外植体类型，建立了菊花高效遗传转化体系，转化效率达8.3%，进行了8个优异基因对菊花的同源转化，创制转基因新种质58份，实现了菊花抗蚜性、耐寒性及耐盐性等抗耐性定向改良。 　　③基于胚珠培养的远缘杂种幼胚拯救技术和以远缘杂交、外源种属抗（耐）性利用为主体的菊花育种技术体系，育成菊花新品种27个，推动了菊花品种更新。通过细胞生物学、组织解剖学、转录组、蛋白组及分子生物学等手段阐明杂种胚败育和细胞程序性死亡是菊花远缘杂交障碍的主要原因；通过优化培养基成分、选取合适时期的杂种胚珠进行培养，建立远缘杂种幼胚拯救技术；开展抗性育种核心种质与菊花的远缘杂交，将外源种属抗（耐）性导入菊花的菊花育种技术体系。创制远缘杂种254份，育成抗性切花菊、盆栽小菊和地被菊新品种27个，其抗性优于国内外同类品种。 　　④菊花高产优质种苗生产技术体系。利用高抗耐逆、根系发达的野生黄蒿作砧木，嫁接生产插穗，采穗批次从3次增加到6次，插穗产量提高38%，实现菊花优质种苗生产。 　　3、技术的创造性与先进性 　　①首创离体缓慢生长保存技术并用于保存菊花及其近缘种质，可用于种质的规模化保存，较冷冻保存具有存活率高、保持种性、操作简便的优点，较圃地保存具有存活率高，有效防止种质混杂、丢失和种性退化的优点。基于生理、生化及形态指标的菊花及近缘种属植物抗蚜性、耐寒性和耐盐性等抗性评价体系，具有高通量、高效、快捷的特点。 　　②抗性育种核心种质中挖掘优异抗性基因及同源转化实现菊花抗耐性定向改良：率先开展了抗性基因对菊花的同源转化，并实现了抗蚜性、耐寒性、耐盐性的定向改良，而前人仅有拟南芥耐寒基因异源转化菊花提高耐寒性的报道。 　　③基于胚珠培养的远缘杂种幼胚拯救技术和以远缘杂交、外源种属抗（耐）性利用为主体的菊花育种技术体系：率先揭示了胚胎败育是菊花远缘杂交障碍的要因，并发现了杂种胚珠最适培养时间和培养基，利用该技术成功地将抗蚜性、耐寒性、耐盐性等抗耐性导入菊花。育成新品种的上述抗耐性优于国内外同类品种。 　　④菊花高产优质种苗生产技术体系。首创利用高抗耐逆、根系发达的野生黄蒿作砧木，嫁接生产插穗，提高了种苗产量和品质。 　　4、技术的成熟成度，适用范围和安全性 　　本成果技术成熟，获授权国家发明专利20项，实用新型专利1项，获国家植物新品种权17个，江苏省鉴定菊花新品种10个，发表科技论文80篇，其中SCI收录56篇。育成的新品种抗耐性强，适用范围广。本项目技术不存在安全性问题。 　　5、应用情况及存在的问题 　　本成果已在全国10余个省份进行了大量推广应用，新增产值12.69亿元，利润4.26亿元（其中近3年销售额5.88亿，利润1.97亿元），引领了我国菊花产业发展，同时还带动了菊花主题休闲旅游农业产业，推动了美丽乡村和特色小镇建设，为农民增收提供了新途径，产生了显著经济与社会效益。目前无存在问题。 　　6、历年获奖情况 　　本成果曾获中国园艺学会华耐园艺科技奖。