无籽罗汉果遗传机理的研究

罗汉果种子不含有效成分却占果实干重70%，针对产业亟待解决的无籽罗汉果培育热点问题，用前期研究得到的无籽罗汉果特异种质（野生雄性败育品系与正常雌株杂交后代）为实验材料，以三倍体无籽罗汉果和有籽罗汉果为对照，从生物学性状、花果形态解剖特征、染色体观察、基因组DNA及mRNA表达等个体、组织、细胞和基因4个水平探讨：（1）利用野生雄性败育品系杂交形成无籽罗汉果的方法和遗传机理；（2）种子败育时空发生规律；（3）对母性遗传效应的影响；（4）克隆败育相关基因。为利用这一新途径培育无籽罗汉果提供理论依据，以克服多倍体培育无籽罗汉果的缺陷，提高无籽品系育种的预见性和效率，为培育转基因无籽果实提供基因资源。

项目以罗汉果自然变异雄性败育株系（M38）及其衍生后代为研究材料，通过开展变异植株生长习性、花果形态与解剖特征、染色体核型变化、基因组DNA、mRNA 表达差异和相关败育基因克隆等方面的研究，探讨无籽罗汉果形成的遗传机理。研究结果表明，自然变异雄性败育株系M38为自然加倍同源四倍体(2n=4x=56)，其花粉败育为染色体加倍导致染色体配对和小孢子母细胞减数分裂异常所致，且与营养物质及代谢酶活性相关；M38杂交衍生出的无籽品种为三倍体(2n=3x=42)，三倍体无籽品种果形、果横径、甜苷Ⅴ等性状呈现偏母性遗传，成熟天数、单果重、单株产量等性状呈现偏父性遗传，所结无籽果实授粉后6 d种子已发生败育，发育膨大20 d左右停止，比有籽果实提前10 d；筛选获得雄性败育候选基因序列91条和种子败育获选基因序列3785条，RACE克隆到SgDHAR、SgGSTU两个败育相关基因；初步阐释了无籽罗汉果变小的分子调控机制；建起了未减数雌配子和合子诱导多倍体技术。这些研究结果揭示了无籽罗汉果形成的遗传机理，为无籽罗汉果的良种杂交选育、果实发育调控、转基因育种提供了关键育种材料、基因资源、技术支撑和理论依据。