黄瓜种质创新及优异基因资源的发掘利用

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获奖名称：

技术发明奖

获奖区域：

教育部

获奖等级：

一等奖

主要完成人：

陈劲枫; 娄群峰; 钱春桃; 刘俐; 刁阳隆; 李旭

关键词：

优异基因;  利用;  基因资源;  黄瓜;  种质;  种质创新;  发掘;  资源;  创新;  基因; 

第一完成单位：

南京农业大学

获奖时间：

2014

项目名称：

基于种间渐渗的甜瓜属野生优异基因发掘研究

联系人：

石学彬

联系电话：

025-84396439

电子邮件：

邮编：

地址：

江苏省南京市玄武区卫岗1号

合作完成单位：

南京市农业技术推广站; 江蔬种苗科技有限公司; 江苏省绿色食品办公室

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：

课题来源与背景：本研究主要受到国家自然科学基金重点项目、863、973等项目的资助。黄瓜是世界性的重要蔬菜作物，也是我国栽培面积前三位的蔬菜作物之一，在我国的菜篮子工程中占有非常重要的地位。黄瓜生产上极易受病虫害的危害，现有栽培品种遗传基础狭窄、抗源缺乏，育种新材料创制手段落后、优异新基因发掘缓慢、优良专用品种缺乏，这些因素是制约黄瓜遗传育种进程及产业发展的主要瓶颈。针对该现状，项目组以远缘杂交、细胞工程结合分子生物学手段，重点攻克黄瓜新种质的创制技术落后、新基因发掘不足、优异新品种培育缓慢等问题。 技术原理和性能指标：课题组通过种间杂交和渐渗回交，结合细胞分子生物学手段进行综合鉴定的技术原理，创制优异渐渗材料；在细胞工程中主要利用雌核发育（子房培养和未授粉胚培养）和雄核发育途径（花药培养和小孢子培养）创制单倍体和双单倍体新材料；进一步基于创制的新材料发掘出抗霜霉病、蔓枯病等抗性优异基因和高β葫芦卜素等品质基因；最后基于优异新种质，培育出多个优异黄瓜新品种。主要性能指标如下： （１）累计获得了渐渗系材料1200余份。鉴定出携带野生酸黄瓜抗病抗逆性状的渐渗系材料累计80余份，其中高抗霜霉病渐渗系材料11份，抗蔓枯病渐渗系5份，抗根结线虫渐渗系2份。解决了目前生产上黄瓜抗源不足的问题，尤其是抗南方根结线虫材料是目前黄瓜作物中唯一抗源。 （２）建立起基于雄核发生途径（小孢子培养和花药培养）的黄瓜单倍体培养技术，其中游离小孢子培养获得单倍体为国际上首次报道。累计创制出双单倍体育种新材料200余份。将特定基因型黄瓜子房培养的胚诱导率提高到70%以上。首次报道利用单性结实黄瓜果实中幼胚形成单倍体，为黄瓜单倍体育种提供了有效地途径。 （３）在国际上首次创制出携带不同染色体的黄瓜三体材料４份。 （４）首次实现了渐渗系中来源于野生酸黄瓜的抗霜霉病、蔓枯病和线虫基因的定位，其中抗蔓枯病基因定位到528kb的范围内。首次从西双内黄瓜中发掘出果实高β葫芦卜素（橙色果肉）基因ore和矮下胚轴（苗期矮壮不徒长）基因sh。 （５）成果共获授权国家发明专利13项；培育出不同类型黄瓜新品种13个，其中3个品种通过江苏省农作物品种鉴定，1个品种通过河南省农作物品种鉴定。获授权国家新品种保护2个。发表论文90余篇，其中SCI论文42篇。 创造性和先进性：由于种间杂交的不亲和性，在黄瓜作物中迄今仍没有其他实验室在远缘杂交和种间渐渗创制新种质有相似的报道。因此本项目所建立的利用种间渐渗创制新种质技术在国际上处于领先地位，为目前国际上唯一拥有黄瓜属种间杂交渐渗育种材料的实验室。由于黄瓜小孢子培养的难度，本项目通过优异各种培养条件，成功建立起了黄瓜小孢子培养获得单倍体的技术体系，目前在国际上也仅限于本项目研究所报道。另外本项目发掘的种间抗病基因和矮下胚轴基因也为国际上首例，将为黄瓜抗病抗逆育种提供优良的基因资源。 技术的成熟程度、应用情况及存在的问题：本项目核心技术，包括通过远缘杂交和细胞工程技术创制优异新种质的技术、优异基因发掘技术等已在国内外专业学术刊物上公开发表，被相关同行多次引用；创制的部分优异新种质已发放国际上其它实验室使用，总体技术已较为成熟。培育的黄瓜优良新品种已在多个省份推广应用，累计推广50余万亩，新增效益上亿元。本项目所获得的系列研究成果，包括远缘杂交渐渗育种、细胞分子生物学分析技术、单倍体培养技术以及优异基因的发掘技术不仅可推广应用于葫芦科其它作物的种质创制工作，同样也可借鉴应用于其它作物的种质资源创制及基因发掘研究工作，具有深远的应用前景。本项目存在的主要问题是新品种的推广应用仍需要进一步加强。