芝麻种间杂交亲和性差异及杂种生物学特征分析

作     者：琚铭 苗红梅 黄盈盈 马琴 王慧丽 王翠英 段迎辉 韩秀花 张海洋 JU Ming;MIAO HongMei;HUANG YingYing;MA Qin;WANG HuiLi;WANG CuiYing;DUAN YingHui;HAN XiuHua;ZHANG HaiYang

作者机构：河南省农业科学院芝麻研究中心/河南省特色油料基因组学重点实验室/神农种业实验室 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2022年第55卷第20期

页      面：3897-3909页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家现代农业（特色油料）产业技术体系（CARS-14） 河南省重大科技专项（201300110600） 中原科学家工作室建设项目（092101211100、214400510026） 中原科技创新领军人才项目（214200510020） 河南省农业科学院优秀青年项目（2020YQ19） 科技创新团队项目（2022TD05） 科技创新创意项目（2020CX02） 自主创新项目（2021ZC70） 

主　　题：芝麻 野生种 种间杂交 生物学特征 分子鉴定 

摘      要：【目的】探索芝麻不同种之间的杂交亲和性，分析其杂种的生物学特征，为芝麻野生种种质资源高效利用提供依据。【方法】以芝麻栽培种豫芝11号(S.indicum,2n=26)和S.latifolium(2n=32)、S.calycinum(2n=32)、S.angustifolium(2n=32)、S.radiatum(2n=64)等4个野生种为亲本材料，采用双列杂交方法，通过田间人工授粉配置不同种间组合；结合胚拯救方法获得种间杂种F1。根据杂交结蒴率比较组合杂交亲和性；在盛花期和成熟期观察杂种植物学性状特征，利用Alexander染色法进行花粉粒育性鉴定。通过根尖细胞染色体涂片明确杂种染色体数目及特征。选用自主筛选的胡麻属特异多态性SSR引物，分析种间杂种分子标记差异。【结果】配置了5个芝麻种间的20个正、反交组合，共授粉2 091朵花，获得杂交蒴果370个。发现以染色体数目多的种为母本更易获得远缘杂交蒴果。5个芝麻种之间杂交亲和性的变化范围为1.18%(S.radiatum×S.calycinum)—63.33%(S.calycinum×S.angustifolium)。共有9个杂交组合获得杂种F1种子，F1植株的花粉败育率为35.21%—100.00%，其中，S.calycinum与S.angustifolium杂交组合F1的可育株比例最高，为87.68%。杂种F1在株高、株型等性状方面均表现出明显的超亲优势。栽培种与各野生种的正反交杂种F1在叶型、花型和花色表现出双亲的局部特征。栽培种芝麻(n=13)与具有n=16染色体组型的3个野生种的杂交亲和性依次为S.angustifoliumS.calycinumS.latifolium；野生种S.radiatum(n=32)与n=16染色体组的3个野生种的亲和性依次为S.calycinumS.angustifoliumS.latifolium。在5个种中，野生种S.calycinum与S.angustifolium的亲缘关系相对最近。获得的部分杂种植株根尖细胞染色体数目观察显示，杂种的染色体数目与理论值一致。利用3对多态性SSR引物对F1植株的分子鉴定结果显示，真杂种比例为99.66%。杂种染色体核型和特异SSR标记结果显示出胡麻属不同种的遗传特征差异。【结论】胡麻属5个种之间的杂交亲和性差异显著，种间杂交后代杂种优势明显；S.calycinum与S.angustifolium的亲缘关系相对最近，可用于芝麻优异种质创制和远缘杂交育种研究；其他种间杂交存在着生殖隔离障碍，可采用胚拯救、分子标记利用等手段加强芝麻野生资源利用。