山东省自然科学基金项目申请标书-大蒜开花、结籽的生物基础及调控研究

项目类别学科代码函评编号山东省自然科学基金项目申请书项目名称：大蒜开花、结籽的生物基础及调控研究 申请者: 工作单位 申请金额: 万元 申请日期： 年月日 联系电话： 电子信箱：山东省自然科学基金委员会

二OO一年制一、填写申请书前，请先查阅《山东省自然科学基金管理办法》及有关规定。申请书各项内容，应实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨，字迹清晰易辨。外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现的缩写词，须注出全称。二、 申请书请用A4复印纸，于左侧装订成册。各栏空格不够时，请自行加页。一式十份（至少一份为原件）。中央驻鲁及省、部属科研单位、高校、企业的基金项目由申请者所在单位在“申请者所在单位意见”一栏内签署意见后报省自然科学基金委办公室；市属科研单位、高校、企业的基金项目除所在单位签署意见，还须由所在市科委（科技局）在“主管部门意见”一栏内签署意见后统一报送省自然科学基金委办公室。三、 封面右上角“函评编号”由省自然科学基金委办公室填写，“项目类别”和“学科代码1”由申请者填写,项目类别分重点项目、一般项目和青年基金项目。四、 简表部分栏填写要求：1、所属学科—如“萃取动力学的研究”，应填二级学科名称：“无机化学”。若属交叉学科，可填两个，先填为主学科。2、 学科领域代码：数理科学A，化学科学B，医学科学C，生物科学D，地球科学E，材料与工程科学F，信息科学G，管理科学H。3、 项目性质：基础研究 指以认识自然现象、探索自然规律为目的，不直接考虑应用目标的研究活动。应用基础研究指有广泛应用前景，但以获取新知识、新原理、新方法为目的的应用理论研究。五、 省自然科学基金委办公室地址：济南市千佛山东二路19号省科技厅发展计划处，邮政编码：250。014

一、简表项目情况名称大蒜开花、结籽的生物基础及调控研究项目性质□I基础研究□II应用基础研究所属学科名称1蔬菜学科代码1D名称2农作物种质资源学科代码2D起止时间自2003年5月至2006年5月申请金额25万元申请者姓名卞别女出生年月1民族汉族专业技术职务研究员学位学术专长生物技术、疏菜栽培育种工作单位单位名称山东省电子信箱详细地址邮 编250100电话传 真项目组总人数高级职称中级职称初级职称辅助人员在读博士后在读博士生在读硕士生6411主要合作单位U「SDA-ARS,VegetableCropsResearchUnit（美国农业部科研司蔬菜研究实验室）合作人数1研究内容摘要200字收集、保存可育大蒜种质资源，研究大蒜开花、受精、结籽与其生物学性状的相关性和影响大蒜开花、结籽的因素及育性机理。该项目完成将为大蒜品种改良由单纯依靠自然变异转入杂交育种，由无性繁殖转入应用实生种子提供理论依据，对发掘、利用大蒜的遗传多样性，克服蒜种退化有重要意义。主题词大蒜种质资源育性开花退化

二、申请项目经费预算表申请总经费2002年2003年2004年合计25万元10万元7万元8万元其他经费来源及金额（万元）预算支出科目金额（万元）计算根据及理由1、科研业务费合计6其中：人工、水电、办公设备、易耗品等2、实验材料费合计6其中：试剂、药品、种质搜集等3、仪器设备购置费合计5其中：人工气候箱，分子生物学试验室,离体保存种质库改装费4、协作费55、其他3填表说明及顺序1、科研业务费：实验用动植物购置和种植、养殖费，计算、测试、分析费（使用本单位设备的应尽量不收或只收消耗费），本项目必需的国内调研和学术会议费，业务资料、报告、论文印刷费，研究成果评议鉴定费，经单位批准的临时用功劳务费。2、实验材料费：原材料、试剂、药品等消耗性物品购置费，标本、样品采集加工费。3、仪器设备费：仪器设备的购置费、运杂包装费和安装费，自制仪器设备的材料、配件和外协加工费。4、协作费：指外单位协作者承担资助项目研究实验工作所需的经费。

三、项目组成员登记表姓名性别年龄专业技术职务专业工作单位在本项目中的分工每年用于本项目工作的月数签字四、本研究的立项依据大蒜（ ）为百合科 葱属 植物一般花不育，靠鳞茎无性繁殖,迄今已有 年的栽培历史。大蒜营养丰富，风味独特，用途广泛；鲜食可为佐餐周年供应，加工产品种类繁多，可作调味品，食品添加剂，饲料添加剂及美容化桩品的原料。其次它具有杀菌、抑菌、消毒等医疗保健功能，对高血脂，高胆固醇、糖尿病，心脏病均有减轻或治疗作用，尤其对胃、肠、肝、肺、乳腺等癌症有减轻症状及防治作用。世界各国对大蒜的研究和利用更为重视。我省大蒜业优势显著急待解决的问题突出我国是世界上最大的大蒜生产和消费国，名、优品种繁多，总栽培面积 余万亩，总产干蒜头 余万吨。大蒜是我国首位出口换汇蔬菜，年出口量达万吨之多。我省是我国最大的大蒜主产区，栽培面积占全国的 ，出口量居全国首位。尽管我国拥有丰富的大蒜品种资源和优良的地方品种，却难以满足千变万化的市场需要。尤其是面对我国“入世”形势，问题更为突出。近年来，我国大蒜出口量增加，但价格却下降了以上；我国大蒜在某些发达国家市场的价格仅是当地产品的1究其原因，除了国内商家的无序竞争外，更重要的原因是蒜种退化”和缺乏适宜出口的优质品种由于大蒜不育，靠播种蒜瓣无性繁殖，感染病毒病后病毒在体内积累、随蒜种传播蔓延导致蒜种退化”，造成减产损失，且蒜头变小，品质变劣，影响出口创汇。目前虽用茎尖组织培养脱毒技术可以脱除病毒，使品种恢复生产力，但其繁殖速度仍满足不了飞速发展的生产需要，且缺乏适合出口的配套品种。由于大蒜的不育性，其品种差异多源于自然变异，差异小，而且产生变异需要的时间长，不能进行常规的有性杂交，就难以充分利用丰富的遗传多样性，因而限制了品种改良和更新。国外在大蒜育性和杂交育种方面尚处试验、研究阶段。 ， （ ）和 ，（ ）进行了试验，确认了大蒜的不育性，探讨了如何获得大蒜实生籽的问题。 ， （ 8 8 ）在天山山脉的北侧搜集到了可育大蒜植株，将这些植株自交或杂交，获得了一批种子，并研究了这些实生籽的发芽率（ ）及其后代的后代植株的花粉育性和结实性。这些植株的花粉几乎全部可育发现了雄性不育株，获得了杂交种子。（ ）研究了大蒜品系，光照，温度及冷贮藏对大蒜开化的影响。用切割花茎和去除花苞内气生鳞茎的方法从美国当地栽培品系中获得了出芽好的实生种子。 ，获得了与大蒜育性连锁的 分子标记和抗病毒病的可育植株。从个抽薑大蒜品系中筛选出了个可育株，并将它们划分为两种类型。国内有关大蒜育性和育种研究几乎是空白。本课题组搜集、保存了我国大蒜主产区的 余份大蒜种质资源；种植、观察记载了所保存大蒜种质的植物学、农艺学性状；研究了部分大蒜种质花器官的解剖学差别，发现不同品系的花粉粒和子房发育存在差异。探明了我国大蒜病毒病在主产区的发生和分布状况,筛选出抗病耐病毒的大蒜种质。研究了应用钻Y射线辐照诱变大蒜组培芽的技术，明确了其适宜的诱变剂量，获得有益变异株。研究了大蒜种质资源离体保存技术，将组培脫毒微繁、包衣、低温保存和技术综合用于大蒜种质离体保存，建立了大蒜离体保存技术体系和无病毒种质库。应用 技术分析鉴定大蒜遗传多样性，获得了不同基因型的标记带谱，进行了大蒜种质资源的遗传性分析，结果与农艺学性状观察吻合。研究明确大蒜开花、育性等生物学基础及调控理论和技术，将为实生种子利用和杂交育种提供理论依据和方法。既填补我国农业科技领域的一项空白，又对大蒜业发展和农民致富有重要的现实意义。首先，该项目完成将推动利用实生籽解决病毒性“蒜种退化”。仅此一项，按万亩大蒜田减半计算,每年可增加经济效益亿。其次，开发、应用大蒜开花、结子的生物学基础与调控技术的研究成果，将推动大蒜杂交育种和杂种一代的利用，培育出优质、多抗、适合出口的新品种，效益将会更加可观。本课题组在大蒜种质资源搜集、保存、鉴定及利用，应用组织培养技术脱毒快繁和应用RAPD技术鉴别种质资源等方面多次获奖，具有丰厚资源和技术储备。具了解外国同行从山东省苍山蒜类型种质中发现了可育植株，我们也在开花性能好的品系中发现有植株可育，因此有信心完成研究任务，同时筛选出可育株系。References:Al-Zahim,M.,H.J.Newbury,andB.V.Ford-Lloyd.1997.Classificationofgeneticvariationingarlic(AlliumsativumL.)revealedbyRAPD.HortScience32:1102-1104.Bradley,K.F.,M.A.Rieger,andG.G.Collins.1996.ClassificationofAustraliangarliccultivarsbyDNAfingerprinting.Aust.J.Exp.Agric.36:613-618.dorant,e.,p.a.vandenblandt,r.a.goldbohm,r.j.j.hermusandf.sturmans.1993.Garlicanditssignificanceforthepreventionofcancerinhumans:acriticalview.Br.J.Cancer67:424-429.ETOH,T.,1983,Accomplishmentofmicrosporogenesisinagarlicclone.Mem.Fac.Agri.RagoshimaUniv.10:55-63.ETOH,T.,1983,Germinationofseedsobtainedfromacloneofgarlic.Proc.IPN.Acad.59B(4),83-87.ETOH,T.,1985,Studiesonthesterilityingarlic.Mem.Fac.Agri.RagoshimaUniv.10:55-63.ETOH,T.,1986,FertilityofthegarlicclonescollectedinSovietCentralAsia.J.Japan.Soc.Hort.Sci.55:312-319.ETOH,T.,1997,Truseedsingarlic.InProceedingsofthel'stInternationalSymposiumoonEdibleAlliaceae.Mendoza,Argentina,ActaHorticulturae433:247-255.ETOH,T.,OGURAH,Amorphologicalobservationontheformationofabnomalflowersingarlic(Alliumsativuml.),1977,Mem.Fac.Agri.RagoshimaUniv.13:77-78.ETOH,T.Y.NOMA,Y.NISFUTARUMIZUANDT.WAKOMOTO.1988.SeedproductivityandgerminabilityofvariousclonescollectedinSovietCentralAsia.MemoftheFac.Agr.KagoshiimaUniversity24:29-139.ETOH,TANDCHONG-JIANHONG,2001,RAPDmarkersforfertilegarlic,Acta.Horticulturae,No.555:-211.H.LOT,V.CHOVELON,ANDS.SOUCHEetal.2001,Resistancetoonionyellowdwarfvirusandleekyellowstripevirusfoundinafertilegerlicclone,Acta.Horticulturae,No.555:243-245.HONGC.J.ANDETOH.T.,1996,Fertileclonesofgarlic,(AliumsativumL)aburdantaroundtheTienShanMountains.BreedingScience,46:349-353.KONONKOV.P.F.1953,Thequestionofobtaininggarlicseeds.SadIOgaorod.8:38-40(inRussian)KONVICKA,O.1984.Generativereproductionofgarlic(Alliumsativum)(InGerman).AlliumNewletter1:28-37.Lallemand,J.,C.M.Messian,F.Briad,andT.Etoh.1997.Delimitationofvarietalgroupsingarlic(AlliumsativumL.)bymorphological,physiologicalandbiochemicalcharacters,p.123-132.ActaHort.433.Maass,H.I.andM.Klaas.1995.Infraspecificdifferentiationofgarlic(AlliumsativumL.)byisozymeandRAPDmarkers.Theor.Appl.Genet.91:89-97.Pooler,M.R.andPW.Simon.1993.Characterizationandclassificationofisozymeandmorphologicalvariationinadiversecollectionofgarlicclones.Euphytica68:121-130.POOLER,M.R.ANDP.W.SIMON,1993,Characterizationandclassificationofisozymeandtemperature,andcoldstorage,Hortscience,Vol.28(11)1085-1086POOLER,M.R.ANDP.W.SIMON,1994,Trueseedproductioningarlic,Sexplantreprod.(1994)7:282-286.POOLER,M.R.ANDP.W.SIMON.1983.Characterizationandclassificationofisozymeandmorphologicalvariationinadiversecollectionofgarlicclones.Euphytica21:77-132

1、研究意义（对基础研究，着重结合国际科学发展趋势，论述项目的科学意义；对应用基础研究，着重结合科学前沿、围绕国民经济和社会发展中的重要科技问题，论述其应用前景）；2、国内外研究现状；3、本项目的创新之处；4、主要参考文献及出处（格式：论文——作者．题目．刊名．年份．卷（期）．页码／专著——作者．书名．出版者．年份）。五、研究方案研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标搜集、保存我国可育大蒜种质材料，明确大蒜开花、结籽的生物学基础及不育的原因，为大蒜有性杂交、分子标记辅助育种和实生籽利用提供理论依据。研究内容1） 广泛搜集、保存我国可育大蒜种质资源，田间种植，观察、记载植物学、农艺学，及花器官解剖学特征，筛选出可育株（系）。2） 研究大蒜开花、受精、结籽与其植物学、解剖学和农艺学性状的相关性。3） 研究大蒜基因型、光照、温度及外源激素生长激素对大蒜开花、结籽的影响及调控理论和方法。拟解决的关键问题•明确影响大蒜开花、结籽的因素•获得调控大蒜育性的方法2研究计划的总体进度及安排本项目计划年完成：•田间种植现有种质，调查记载物候期，植物学特征，农艺学性状，尤其是抽薑期，现蕾期，开花期。•切片镜检不同品种花器官的解剖学差别，花粉粒存活率。•到西北、西南（新疆天山山脉，及四川、云南，西藏等地）考察搜集大蒜种质，以期获得可育大蒜种质 份。•驯化、栽培新搜集的大蒜种质，调查记载物候期，植物学特征、农艺学性状和花器解剖学性状。•研究、分析大蒜开花、结子与其植物学特征、农艺学性状和花器解剖学性状的相关性。•研究大蒜基因型、光照、温度及外源激素生长激素对开花的影响及其调控方法。

拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：田间种植已保存种质资源，进行植物学、农艺学、解剖学观察、筛选出开花率高，花粉存活力高的植株或株系，赴大蒜可能的起源区，如新疆天山等地区搜集大蒜种质资源，供研究、筛选用。采用超薄切片，电子显微镜扫描等方法进行花器官解剖学、花粉粒萌发及受精观察，采用组织培养离体保存和田间种植双重保存法保存种质资源，保证可育种质安全存放。采用不同的光周期、光强度，低温、及不同种类和浓度配比的植物生长激素对不同的大蒜种质资源进行处理，研究生态因素及基因型对大蒜开花结籽的影响。采用聚类分析等方法研究大蒜开花、结籽与其植物学、农艺学、解剖学性状的关系。技术路线：生物技术与常规技术相结合，田间种植观察与试验室仪器测试相结合，参见示意图：植物学、农艺

学观察花器官解剖学、花粉粒萌发及受精观察Z - 7~基因型、光周期、光强度，低温、生长激素及去除气生和地下鳞茎处理明确不结籽的原因调控—►—0/ Z可育大蒜大蒜育性机理/实验方案田间种植现有种质资源，调查记载物候期，植物学特征，农艺学性状，进一步筛选出开花率高,花粉存活力高的植株或株系。到西北、西南（新疆天山山脉，及四川、云南，西藏等地）考察搜集大蒜品种资源，以期获得可育大蒜种质3-5份。驯化、栽培新搜集的大蒜种质，取抽薑、少抽薑、不抽薑3种类型各10个品种（系）研究不同种质花器官的解剖学差别，花粉粒存活、萌发及受粉、受精观察。采用组织培养离体保存和田间种植双重保存法保存可育种质，确保种质安全。根据所得资料采用聚类分析等方法，应用s-plus4.5软件分析大蒜开花、结子与其植物学特征、农艺学性状和花器解剖学性状的相关性。进行不同的光周期（>8hr./d,8-12hr./d,>12hr./d处理植株），低温贮存（常温,4-8C,0±2C处理鳞茎），及不同种类（赤霉素，脱落酸，生长素等）和浓度、配比的植物生长激素对不同的大蒜种质资源（抽薑、少抽薑、不抽薑3种类型各2个品种（系）进行处理鳞茎或幼苗，研究生态因素及基因型对大蒜开花、结籽的影响。应用上述研究结果研究调控大蒜育性的方法。可行性分析本课题组在大蒜种质资源搜集、保存、鉴定及利用，应用组织培养技术脱毒快繁和应用技术鉴别种质资源等方面多次获奖，资源、育种中间材料和技术储备较丰厚。具了解外国同行从我省苍山蒜类型种质中发现了可育植株，我们也在开花性能好的品系中发现有植株可育，因此筛选出可育株系是无须质疑的。本课题组已经筛选出了鉴别大蒜种质的 引物，积累了经验。采用等分子生物学和组织培养技术与常规的品种资源和生理生化技术相结合，集国内外多学科同行知名专家协作攻关，技术力量较为充实；课题组人员构成合理，技术路线可行。因此，有把握完成规定任务，风险性小。、本研究的特色和创新之处研究大蒜开花、受精、结籽与其植物学、解剖学和农艺学性状的相关性。2•明确大蒜开花、结籽的因素，明确大蒜开花、结籽的生物学基础及不育的原因。3•获得调控大蒜育性的方法及可育材料。、研究工作的预期结果或成果形式及主要经济、社会效益指标在省级以上刊物上发表