[發(fā)明專利]一種分子標(biāo)記的白鶴芋(白掌)定向選育方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310011032.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN103923970A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣雄輝;詹啟成;周英彪;王奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市三水陽(yáng)特園藝有限公司
• 主分類號(hào): C12Q1/68
• 分類號(hào): C12Q1/68;A01H1/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種白鶴芋(白掌)選育方法，特別是利用分子標(biāo)記進(jìn)行白鶴芋(白掌)優(yōu)良性狀定向選育，屬于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

白鶴芋(白掌)原產(chǎn)于南美熱帶雨林，現(xiàn)為歐洲和中東各國(guó)最流行的室內(nèi)觀葉植物之一，在世界各地均有栽培。白掌株高40～60厘米，具短根莖，多為叢生狀。葉長(zhǎng)圓形或近披針形，兩端漸尖，基部楔形。花為佛苞，微香，呈葉狀，即花并無花瓣，只是由一塊白色的苞片和一條黃白色的肉穗所組成，酷似手掌，故名白掌；花大而顯著，花梗長(zhǎng)而高出葉面，白色或綠色；花期5～8月；性喜溫暖濕潤(rùn)、半陰的環(huán)境，忌強(qiáng)烈陽(yáng)光直射；不耐寒，生長(zhǎng)適溫為20～28℃，越冬溫度為10℃以上。

白鶴芋(白掌)自人工栽培以來，不斷被培育篩選出新品種，目前全世界有近30種。我國(guó)沒有成功開發(fā)白鶴芋(白掌)新品種的報(bào)道，多為引進(jìn)栽培，國(guó)內(nèi)主要的引種載培的白鶴芋(白掌)品種有5種，即綠巨人、香水白掌、神燈白掌、大葉白掌、夢(mèng)娜羅亞白掌。目前，我國(guó)對(duì)白鶴芋(白掌)人工載培的研究主要集中于利用白鶴芋(白掌)不同部位(如根的不同部位、頂芽、側(cè)芽、肉穗花序、莖尖等)作為外植體，優(yōu)化其組織培養(yǎng)及快速繁殖技術(shù)等方面，其目的為增加白掌組培的繁殖系數(shù)，研究層次僅僅局限于增加白掌組培苗生產(chǎn)數(shù)量的水平。近年也有一些學(xué)者注要到了在白鶴芋(白掌)組培苗生產(chǎn)過程中，因片面追求高增殖系數(shù)而過度使用植物激素而帶來白掌組培苗質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，比如葉片變尖或條形，團(tuán)塊上葉片，葉柄卷曲，甚至黃化等葉片形狀表型變異問題，提出了從溫度和培養(yǎng)基兩方面著手，探索其恢復(fù)技術(shù)，但此是一種治標(biāo)不治本的方法。白鶴芋(白掌)組培苗植株外觀表型的變異，其深層原因必然是涉及了遺傳物質(zhì)的改變或基因調(diào)控上發(fā)生了變化。要徹底解決白鶴芋(白掌)組培苗的質(zhì)量問題，必須從育種源頭，培育篩選出優(yōu)良性狀穩(wěn)定、耐激素刺激、適用于工廠化白鶴芋(白掌)組培苗生產(chǎn)的優(yōu)良原種，并結(jié)合具體的白鶴芋(白掌)組培苗生產(chǎn)過程，研究開發(fā)出一整套技術(shù)可控的生產(chǎn)流程，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)才有可能。

白鶴芋(白掌)作為一種觀花室內(nèi)裝飾植物，其最終成品植株的花苞色澤是影響其成品價(jià)值的最要因素之一，問題是，白掌的花苞色澤表型只有成品植株時(shí)才可見，在組培苗工廠化生產(chǎn)過程中只能借助植株外觀有無異常等直觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行淘選。白掌的花苞色澤表型，尤其是優(yōu)質(zhì)色澤白玉色系表型，和白掌的基因及基因調(diào)控過程是有關(guān)聯(lián)的，這種關(guān)聯(lián)可以在選種育種階段和組培苗生產(chǎn)的過程中進(jìn)行定性定量評(píng)估監(jiān)控。

花青素是一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，屬黃酮類合物，是植物花瓣中的主要呈色物質(zhì)。花青素其基本結(jié)構(gòu)母核是2-苯基苯并吡喃，大多數(shù)花素在花色基元的3-，5-，7-碳位上有取代羥基，由于A環(huán)和B環(huán)各碳位上的取代基不同(羥基或甲氧基)，成了各種各樣的花青素。植物花青素生物合成途徑已被研究得較為清楚(詳見說明書附圖圖1)：苯丙氨酸是花青素及其他類黃酮生物合成的直接前體，由苯丙氨酸到花青素經(jīng)歷3個(gè)階段，第一階段由苯丙氨酸到4-香豆酰CoA，這是許多次生代謝共有的，該步驟受苯丙氨酸裂解酶(PAL)基因活性調(diào)控。第二階段由4-香豆酰CoA和丙二酰CoA到二氫黃酮醇，是類黃酮代謝的關(guān)鍵反應(yīng)，該階段產(chǎn)生的黃烷酮和二氫黃酮醇在不同酶作用下，可轉(zhuǎn)化為花青素和其他類黃酮物質(zhì)。第三階段是各種花青素的合成，至少有3個(gè)酶：二氫黃酮醇4-還原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和類黃酮3-葡糖基轉(zhuǎn)移酶(3GT)能夠?qū)o色的二氫黃酮醇轉(zhuǎn)化成有色的花色素。其中DFR催化二氫黃酮醇進(jìn)一步還原成無色花色素，再經(jīng)過氧化、脫水和糖基化，不同的無色花色素變成有色的花色素苷。這些花色素苷還可進(jìn)一步糖基化、甲基化和酰基化形成不同的產(chǎn)物。

同時(shí)，植物花青素的時(shí)空合成機(jī)制已有深入的研究。已有的研究表明(詳見說明書附圖圖2)，不同植物中的花青素生物合成受2類基因的共同控制，一類是結(jié)構(gòu)基因，其編碼生物合成途徑中所需的酶；另一類是調(diào)節(jié)基因，其編碼的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控結(jié)構(gòu)基因的時(shí)空表達(dá)。目前已分離和鑒定了3類花青素合成的轉(zhuǎn)錄因子：(1)R2R3-MYB蛋白；(2)myc家族的bHLH蛋白；(3)WD40蛋白。玉米、矮牽牛、金魚草、紫蘇、擬南芥等多種植物的花青素合成的調(diào)控基因已被鑒定，其調(diào)控機(jī)制也被基本闡明。