转录组结合区域关联分析挖掘油菜含油量积累的候选基因

油菜(Brassica napus L.)是中国食用植物油的主要来源,提高种子含油量是增加菜籽油供应最为有效的方法。本研究利用4个油菜自交系授粉后25 d、35 d、45 d的种子转录组数据分析,筛选出43个与油脂合成相关基因,其中33个基因持续上调表达,10个基因持续下调表达,主要基因包括BnLEC1、BnABI5、BnOLEO4和BnOBAP1a等。同时,结合50份半冬性甘蓝型油菜重测序数据,检测到与含油量显著相关3个SNP、9个SNP分别定位到BnOBAP1a-A10和BnABI5-A05,其中BnOBAP1a-A10_Hap1对应材料含油量显著高于Hap2,BnABI5-A05_Hap1对应材料含油量显著高于Hap3。此外,利用WGCNA构建基因共表达网络发现,BnOBAP1a与BnABI5通过3个转录因子LEC1、HMGB3、HTA11间接相连,形成了潜在调控的分子网络,影响种子油脂积累。这些结果有利于我们开发单体型功能标记进一步提高油菜籽含油量。

油菜理想株型研究进展

本文定义了油菜理想株型的内涵,强调油菜的多功能性和理想株型的功能特定性。油菜理想株型是实现油菜某种特定功能,有利于相关经济效益最大化所具备的植株形态。阐明了油菜单株株型和群体株型两个维度之间的关系。梳理了油菜株型研究的基本脉络,提出油菜理想株型研究的四个阶段:初级阶段、成熟阶段、数字化阶段和分子生物技术阶段。系统构建了油菜株型的指标体系,株型指标包括了根、茎、叶、分枝、花、角果以及冠层结构形态等。归纳并提出了形态测量法、经验总结法、试验统计法、数字模拟法、栽培调控法和遗传改良法的油菜株型研究方法划分,提出了光合效能原理,形态结构原理,源、库、流原理,作物生理原理的油菜株型研究基本原理分类。介绍了基于籽粒丰产、基于机械直播、基于菜用或饲用、基于观赏性的四种典型油菜理想株型特征和内涵。分析了油菜株型研究存在的不足,并对油菜理想株型的基本特征、建构策略和研究趋势进行了讨论和展望。

甘蓝型油菜SGR基因家族的全基因组鉴定与功能分析

叶绿素是植物进行光合作用的一类绿色色素,对植物生长有着直接的影响。本研究利用生物信息学方法在全基因组水平上对甘蓝型油菜(Brassica napus)、白菜(Brassica rapa)、甘蓝(Brassica oleracea)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)中滞绿基因(STAY-GREEN,SGR)家族成员进行分析发现,28个SGR基因大多数包含4个外显子,编码碱性蛋白。染色体定位和共线性分析显示,甘蓝型油菜SGR基因家族成员中不存在串联复制,SGR基因家族成员之间具有线性关系,高度同源,且在进化过程中非常保守。此外,利用60K SNP对203份半冬性甘蓝型油菜自交系的叶绿素含量进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS),检测到2个单体型区域Chr.A01:6,193,165~6,317,757 bp和Chr.C01:9,059,861~9,906,618 bp携带的Bna SGR1a-A01和Bna SGR1-C01与叶绿素含量显著相关。同时,结合50份半冬性甘蓝型油菜重测序数据,对这2个单体型进行进区域关联分析,检测到1个SNP定位在Bna SGR1a-A01的外显子2区域,并与叶绿素含量显著关联。共表达网络分析结果验证了Bna SGR1a-A01与Bna SGR2-A03直接相连,与Bna SGR1-C01、Bna SGR1-A08、Bna SGR2-C03、Bna SGR1-C07、Bna SGRL-C06、Bna SGRL-A10等基因间接相连形成了一个网络体系,共同调节叶绿素含量。T2拟南芥转Bna SGR1a-A01基因超表达植株的叶绿素a、叶绿素b和总的叶绿素含量相比野生型显著降低,表明Bna SGR1调控叶绿素降解。本研究为油菜SGR基因的功能研究和利用奠定了基础。

双低油菜湘油15(B.napus)对菌核病抗性的研究

经苗期菌丝块接种鉴定和花期带菌牙签鉴定表明 ,双低油菜湘油 15对菌核病有高抗性。当病原危害后 ,湘油15体内酚类物质含量和几丁质酶活性迅速升高 ,且维持时间长 ,湘油 15与感病品种 98C4 0和中抗品种中油 82 1杂交后代抗性表现为双亲平均值 。

芸芥(Eruca sativa Mill.)对菌核病的抗性研究

经对芸芥和甘蓝型油菜进行苗期菌丝块接种鉴定和花期带菌牙签鉴定表明,芸芥品种总体抗性水平高于甘蓝型油菜。所鉴定的32个芸芥品种中,抗病品种22个,占供试品种68.8％,感病品种10个,占供试品种31.2％,没有中感和高感品种。所鉴定的32个甘蓝型油菜品种中,抗病品种10个,占供试品种的31.3％,感病品种22个,占供试品种的68.8％。在芸芥中有毛类型与无毛类型有一定差异,有毛类型抗性较强。当接种菌核菌后,芸芥体内酚类物质含量迅速增加,36h后达较高水平,以后略有升高。

辐射育种获得油菜(Brassica napus)高油酸材料

本研究用8-10万伦琴^60Co γ射线辐射双低油菜（B．napus）湘油15干种子，并对辐射后代进行高油酸连续选择，结果M2、M3、M4油酸含量有不同程度提高，至M3油酸含量迅速提高，多数植株油酸含量在70％以上，最高油酸含量达93．5％。对高油酸突变体M6 04—855（种子油酸含量为91．5％）的fad2基因与网上公布的fad2基因DNA序列进行比对，发现突变体fad2基因270位的碱基G转换为碱基A，导致密码子由TGG转换为TGA（终止密码子）。这一区域是fad2蛋白的beta折叠区和保守区。另外，在1044与1062的碱基突变也导致终止密码子的产生。这些结构上的变化导致fad，基因功能的丧失，使油酸不能转化成亚油酸，从而提高油酸含量。根据基因突变的分子机制，无论是碱基的转换或颠换，都需经过几次的复制，即经过几个世代才能完或，这也是在后期世代才出现高油酸变异的原因。

化学杂交剂诱导油菜雄性不育机理的研究——Ⅰ.杀雄剂1号对甘蓝型油菜花药毡绒层和花粉粒形成的影响

研究揭示了甘蓝型油菜花药壁发育类型属双子叶型,毡绒层为同型单起源毡绒层,又可称为分泌型腺质毡绒层。用0.03％杀雄剂1号处理9个不同发育时期的甘蓝型油莱,研究其诱导雄性不育的效果,结果表明:造胞细胞时期以前处理都是无效的,花粉母细胞以后处理才有效,尤以单核期处理效果最好,不育株率接近100％。这是由于杀雄剂1号诱导甘蓝型油菜花药毡绒层偏离了正常的发育方式,而形成异常的毡绒层,表现为毡绒层增厚,提早解体,与药壁中层分离,并由此产生各种形状的败育花粉。花粉中出现细胞质收缩、空秕,无花粉壁和药中无花粉等现象。文中还对杀雄剂1号诱导甘蓝型油菜雄性不育的作用机制进行了讨论。

不同植物激素对油菜角果生长和结实的影响

利用不同植物激素溶液在结角期间处理油菜角果,结果对油菜角果生长和结实均有较好影响,其中1.5mg/L激动素+1mg/L萘乙酸混合液处理1次,对角果增长增粗和每角粒数增加作用较大,1.5mg/L激动素处理2次和3次对粒重增长作用较大,1mg/L萘乙酸处理2～3次对提高种子含油量作用较大。

冬油菜早熟品种生长发育特性研究

研究选用19个冬油菜早熟品种和1个春油菜品种进行小区分期播种试验,探索南方冬油菜早熟品种的生长发育特性。结果表明,综合考虑播种期与单位面积产量,冬油菜早熟品种全生育期应控制在180 d左右;应选择春性、对光温反应较迟钝的早熟品种;播种期应安排在10月中下旬,这样既可防止早花,又可确保油菜在次年4月中下旬成熟;早熟品种的生育特性优于半冬性中熟品种,一般苗期约40 d,蕾苔期约70 d,开花期约40 d,成熟期约30 d;出苗-终花天数与出苗-成熟天数呈正相关(r≥0.90)。青海春油菜品种属春性、弱感光类型,可作冬油菜早熟品种应用,尤以苗期较长、蕾苔期与开花期较集中的品种为佳。

湖南高产油菜的产量构成特点及主要栽培措施

对2008--2009年参加湖南省油菜高产创建活动的高产田块产量及其形成特点进行分析。结果表明：平均产量为3084kg／hm^2的油菜田块角果数为6．522×10^7个／hm^2，每果粒数为20．5粒，千粒重4．077g；冬前苗单株绿叶数约10片，单株总叶数16片，最大叶长近45cm，叶宽18cm，干物质产量为4841．85kg／hm^2；盛花期株高为136cm，主茎总节数31．8节，主茎绿叶数17片，第一片无柄叶长28。8cm，宽13cm，10cm以上分枝数10．6个，干物质产量为11225．1kg／hm^2；成熟期株高为180cm，分枝数11个，干物质产量（去角果）为9118．65kg／hm^2。高产田块主要栽培措施为：9月7—15日播种，培育壮苗，10月10-25日移栽；土壤肥力中等，精细整地；施用45％高效复合肥450～750kg／hm^2，另加15kg／hm^2硼肥作底肥，苗期适当追施尿素；或施优质农家肥1．5×10^4kg／hm0，25％复合肥375kg／hm^2，加15kg／hm^2硼肥作底肥，苗期适当追施尿素150×225kg／hm^2；种植密度1．2×10^5株／hm^2，及时灌排水和防治病虫草害等。

南方双季稻区冬油菜早熟品种选育和机械栽培研究进展

为促进南方双季稻区冬油菜生产的发展,选育出油菜早熟品种和实行机械栽培是生产急需解决的两大问题。课题组经过近5年的系统研究,现已成功选育出5个早熟、双低、抗病、高含油量的油菜新组合(品系)。成功研制了适合油菜免耕(浅耕)直播要求的2BYF(D)—6型油菜免耕直播联合播种机,并配套研究了适合直播油菜要求的一次性施用控释肥;同时配合农艺上的催熟剂的开发与使用,研制了与高密度早熟油菜品种相配套的4YC-200油菜联合收割机。形成了在南方双季稻区机械化种植油菜农艺操作规程。通过以上集成技术的实施,实现了油菜种植成本降低,种植面积扩大,油菜产量和种植经济效益的提高,试验测定,通过机械化种植油菜,每公顷纯收入可增至4 500元以上。

化学杂交剂诱导油菜雄性不育机理的研究 Ⅱ.KMS-1对甘蓝型油菜育性的影响

采用不同浓度的化学杂交剂ＫＭＳ—１处理不同生长发育时期的油菜，诱导其雄性不育，结果表明：在试验的ＫＭＳ—１浓度范围内，最佳杀雄浓度为１．５％，最佳处理期（单核期）的不育株率可达８１％。在五叶期至造孢细胞期施药３～４ｄ后，出现叶片坏死斑，植株明显变矮或部分株死亡等药害现象，不育花粉率只有２％～４％。在花粉母细胞减数分裂期至成熟花粉期喷药处理，花药的绒毡层及花粉均出现异常，不育花粉率可达１７％～８０％。

转基因抗虫油菜品系选育和性状研究

为选育优质抗虫油菜新品系 ,在 Bt毒蛋白基因成功地转化到甘蓝型双低油菜品种湘油 13号后 ,对其植株性状、农艺性状和品质性状进行筛选 ,获得稳定的转 Bt基因油菜品系 .该品系除前期叶片稍大、叶色稍淡、苗期抗虫性较强外 ,其他性状与湘油

油菜化学催熟研究初报

为促进油菜成熟期体内物质向种子转运,促进植株脱水,实现南方冬油菜一次收获脱粒的目的,选用4种药物(40%乙烯利、10%草甘膦、40%草胺膦、20%百草枯),采用4个喷药时期(04-24,04-27,04-30,05-03)进行催熟研究。结果表明:乙烯利在促进脱水和催熟方面有一定作用,以在成熟前期喷药效果较好;草甘膦对油菜催熟效果相对较差;草胺膦有一定催熟效果,以成熟前中期喷药效果较好,但值得进一步研究;百草枯抑制油菜生长、促使油菜落黄和脱水的效果最好,喷药后第2天植株即全部变黄,在收获前几天喷施对产量影响小,能达到一次收获脱粒的要求。

杂交油菜湘杂油1号的高产分析

1999至 2 0 0 0年对湖南省范围内湘杂油 1号高产示范典型田块的油菜产量、产量结构和栽培措施进行了统计分析 ,结果表明 ,湘杂油 1号产量达 30 0 0～ 395 8.9kg/hm2 的产量结构为角果 5 2 5 0～ 6 75 0万个 /hm2 ,每角 2 0粒以上 ,千粒重 4g以上 ,植株高度 185～ 198cm ,一次分枝数和二次分枝数各 10个左右。

四种油菜测产方法的比较研究

为了研究简单、快速、准确的油菜测产方法,本文比较了4种油菜测产法:常规法、取样法、单位面积角果数法和催熟收获法。结果表明,常规测产法是通过少数样本资料换算而来,所得理论产量结果普遍高于实际产量,且平均差异最大;取样测产法操作简便,与实际产量差异最小;单位面积角果数测产法与实际产量差异较小,操作简便,但是需要通过取样获得不同品种的单位面积角果数与实际产量回归方程;催熟收获测产法准确度高,前提是准确测定菜籽含水量和含杂率,这种方法适合南方冬油菜大面积催熟后机械收获测产,也适合于过熟机械收获测产。

油菜化学杀雄药物、机理和杂种研究

16种化学杀雄剂在油菜(B.napus)上的试验表明,0.4％的GA_2单核期处理,1％或1.5％MC_3单核期处理,1.5％KMS-1单核期处理,0.5％乙二胺四乙酸钠单核期处理,能诱导80％以上的不育株。经化学杀雄剂处理后,油莱小孢子发育出现一系列异常现象,此外花药过氧化物同工酶带型少而弱,脱氢酶活力弱等。化学杀雄单低强优势组合湘油11号×466比常规推广品种增产19.2％以上。

几种化学药物对油菜杀雄效果的研究

研究了茅草枯、二氯丙酸和MG_4对油菜的杀雄效果。结果MG_4喷1次,茅草枯用0.5％浓度喷2次,可诱导油菜雄性不育株率达80％以上。

芥菜型油菜与甘蓝型油菜嫁接嵌合体的性状表现

以芥菜型油菜(B.juncea)作砧木,以甘蓝型油菜(B.napus)作接穗,形成嫁接嵌合体(以下简称“甘+芥”嫁接嵌合体),对其植物学性状、农艺性状和32P标记的难溶性磷矿粉的吸收能力进行了研究。结果表明,“甘+芥”嫁接嵌合体除叶片出现紫色性状外,其他性状与甘蓝型油菜没有差异,但其农艺性状明显优于甘蓝型油菜和芥菜型油菜。其根系对肥料中难溶性磷吸收能力强,而且多数转移到地上部分,在体内分布较合理。

新疆野生油菜细胞遗传学研究

对７０个不同编号的新疆野生油菜和黑芥进行了染色体形态特征、过氧化物酶同工酶和ｍｔＤＮＡ的研究，结果表明：新疆野生油菜的染色体数为２ｎ＝１８，不同于黑芥（Ｂ．ｎｉｇｒａ）尤嫩斯２ｎ＝１６。新疆野生油菜与黑芥的核型都为Ｂ型，但染色体比不同，新疆野生油菜的染色体比小于黑芥。用吉姆萨染色，新疆野生油菜带型不同于黑芥，最明显的差异是新疆野生油菜有一对染色体显全带，表示为组成型异染色质，而黑芥没有。过氧化物酶酶带的明显差异是新疆野生油菜比黑芥多一条酶带。ｍｔＤＮＡ分析表明，新疆野生油菜与黑芥都有主带ＤＮＡ分子，但新疆野生油菜还有两条质粒状ＤＮＡ带，而黑芥没有。由此认为新疆野生油菜与黑芥不是同一个种，但亲缘关系密切，并推测在黑芥的演化过程中，新疆野生油菜可能是最原始的类型，到现在或许还有少数的过渡类型。