芸薹属远缘杂交试管苗快繁培养基的优化

为了优化芸薹属远缘杂交试管苗的快繁培养基，探讨基因型、培养时间等因素对试管苗分化率的影响，实验对甘蓝型油菜与甘蓝以及白菜型油菜与甘蓝两种远缘杂交方式的试管苗，在10种添加了不同浓度的6-BA和NAA的培养基上进行快繁培养。采用SAS软件对培养后第20d和第30d的分化率进行分析处理，结果如下：（1）白菜型油菜与甘蓝5个杂交组合间，以及白菜型油菜与甘蓝、甘蓝型油菜与甘蓝两种杂交类型间的试管苗分化率无显著差异；除甘蓝型油菜与甘蓝杂交的试管苗在培养第30d时的分化率无显著差异外，其它情况下培养基间的诱导分化率差异均达到显著或极显著水平；（2）添加3．0mg·L^-1 6-BA（6-苄基嘌呤）和0．2mg·L^-1 NAA（萘乙酸）的MS培养基对试管苗的诱导分化效率显著或极显著高于其它快繁培养基；（3）不同培养基培养的试管苗在培养20d和30d时的分化率呈高度正相关，但前20d的日平均分化率显著高于20～30d的日平均分化率。

油菜菌核病研究进展

菌核病是危害油菜生产的主要病害之一。结合已有文献与本研究室的研究结果,文章就核盘菌的致病过程和致病机理、油菜菌核病抗病资源筛选、抗病育种现状、抗性遗传规律、抗病QTL定位及抗性基因发掘等方面进行了总结和展望。

甘蓝型油菜polCMS育性恢复位点的全基因组关联分析

【目的】甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育(pol CMS)在中国已被广泛应用于杂交种育种,其育性恢复程度表现出受1对主效基因的控制,并受微效修饰基因的影响。通过全基因组关联分析方法挖掘育性恢复位点,并对候选基因进行比较分析。【方法】通过芸薹属60K SNP芯片对308份甘蓝型油菜自然群体进行基因型分型,并用pol CMS系301A作母本,与上述材料分别进行杂交得到308份F1,每份F-_1分别于2013年和2014年进行种植,每年2次重复,于始花期根据花粉育性和花蕊发育情况调查F1植株的育性等级,同时对测交父本自然群体进行群体结构分析和亲缘关系评估,并结合测交父本的基因型分型结果和F_1的育性等级进行全基因组关联分析(GWAS)。从GWAS分析中显著的SNP左右100 kb区间或与显著SNP处于同一单体型块(R^2>0.5)的区间内预测候选基因,并对候选基因进行QTL比较分析和单体型或等位基因的效应分析。【结果】方差分析结果显示,两年F_1的育性等级存在显著差异(P<0.01),但相关分析发现,两年的育性等级存在显著的正相关(r=0.52,P<0.001)。群体结构分析显示,所有测交父本被分为3个亚群(冬性、春性和半冬性),亲缘关系分析发现,任何2个材料之间平均亲缘关系值为0.072,73%的任意材料间亲缘关系值小于0.1,其中,约53%的材料亲缘关系值为0。GWAS分析共检测到13个与育性恢复程度显著关联的SNP,构成了6个候选区间,分别位于A01、A09、C03、C06和C08 5条染色体上,单个SNP解释的表型变异介于2.53%—9.96%。从中共预测到6个与育性恢复位点相关的候选基因,其中4个编码的蛋白含有恢复基因特有的PPR保守基序。共线性分析发现,4个候选基因中的2个(Bna A09g46700D和Bna C08g40710D)位于A09和C08染色体部分同源区间,且与已克隆的pol CMS育性恢复位点ORF2同源。另外2个新鉴定到的候选基因(Bna C03g45840D和Bna C06g13000D)连锁的SNP等位基因或单体型变化都与育性等级显著相关(P<0.001)。【结论】通过GWAS分析鉴定到多个与油菜育性恢复有关的候选基因,开发基于与这些基因连锁位点或SNP的功能标记将有助于对该不育系统进行恢复系和保持系的筛选。

白菜型油菜黄子资源的初步遗传研究

对随机选取的国内外22份黄子白菜型油菜和22份褐子白菜型油菜进行了种皮色泽的显隐性关系鉴定、黄子性状的等位性测验以及遗传多样性分析。结果表明,黄子白菜型油菜与褐子白菜型油菜配组的杂交组合中,部分组合的F1种皮色泽呈现父本的种皮色泽,表现出花粉直感现象;自然界中存在多种白菜型油菜黄子类型,鉴定出的3种黄子白菜型油菜与褐色白菜型油菜的F2种皮色泽均为褐色,表明黄子性状对于褐子性状为隐性;分子标记方差分析结果显示,白菜型油菜的生长习性所解释的遗传变异大于种皮颜色所解释的遗传变异,表明国外不同生长习性的黄子白菜型油菜资源可用于国内黄子白菜型油菜遗传基础的拓宽。

六倍体(A^nA^nC^nC^nC^oC^o)与白菜型油菜杂交可交配性及后代菌核病抗性

【目的】利用亲本种遗传资源是改良甘蓝型油菜的重要手段。以甘蓝型油菜与菌核病抗性甘蓝杂交合成的六倍体为桥梁,与大量的白菜型油菜杂交,合成杂种,探索改良甘蓝型油菜菌核病抗性的策略。【方法】采用菌核病抗病甘蓝(C01)与甘蓝型油菜(中双9号)杂交合成六倍体,通过分析六倍体的育性、菌病抗性和减数分裂行为来分析其作为桥梁材料转移菌核病抗性的可能性;将六倍体与110份白菜型油菜杂交,通过考察杂种发育和可交配性来分析六倍体与白菜型油菜杂交的可行性;通过鉴定杂种的苗期表型特征、自交结实率及离体茎秆的菌核病抗性来分析杂种在改良甘蓝型油菜遗传背景上的利用潜力。【结果】该六倍体的花粉育性为90.6%—92.7%,自交结实率为3—7粒/角果;菌核病抗性显著高于对照品种(中双9号);处于减数分裂后期I的花粉母细胞中,68.80%(86/125)的染色体分离比为28﹕28。110份春性、冬性和半冬性的白菜型油菜与六倍体杂交,授粉15 d后的胚珠发育正常,并且都能收获成熟种子,平均可交配性为(4.25±3.91)粒/角果。尽管不同基因型之间的可交配性存在显著差异,但是不同生态型的白菜型油菜与六倍体杂交的可交配性无显著差异(半冬性:(4.35±3.77)粒/角果,春性:(4.34±4.51)粒/角果,冬性:(4.01±3.43)粒/角果;P=0.44)。六倍体作为母本或者父本与白菜型油菜杂交都能结籽,而且没有显著性差异(六倍体为母本:平均结实率为4.27粒/角果;六倍体为父本:平均结实率为3.95粒/角果;P=0.69)。六倍体与白菜型油菜杂交创建的杂种,苗期形态似甘蓝型油菜,但是表型变异丰富;杂种都能自交结籽,平均自交结实率为(7.72±4.45)粒/角果;来自不同生态型的白菜型油菜与六倍体合成的杂种自交结实率无显著性差异(冬性白菜型油菜合成的杂种平均自交结实率:(8.07±3.43)粒/角果,半冬性:(7.88±4.64)粒/角果,春性:(6.41±3.00)粒/角果,P=0.95)。经过两年的离体茎秆菌核病抗性鉴定,6份杂种的菌核病发病程度两年均显著低于中双9号(P<0.05)。【结论】以六倍体为桥梁能有效地将甘蓝型油菜亲本种的优良性状导入到甘蓝型油菜中。

甘蓝型油菜与A^nA^nC^nC^nC^oC^o六倍体的可交配性及杂交种菌核病抗性

【目的】利用甘蓝与甘蓝型油菜的六倍体杂交种为桥梁与甘蓝型油菜回交,从回交种的自交后代中选育理想的甘蓝型油菜个体,是将甘蓝遗传成分转入甘蓝型油菜的一种新策略。调查多份甘蓝型油菜与六倍体的可交配性及杂交种后代的育性,并以油菜菌核病抗性为例,以验证该策略在甘蓝型油菜遗传改良中的应用潜力。【方法】用菌核病抗性较强的野生甘蓝与甘蓝型油菜中双9号进行种间远缘杂交,采用胚挽救及染色体加倍技术创建A^nA^nC^nC^nC^oC^o六倍体。通过调查六倍体与9份甘蓝型油菜的杂交结实率,分析六倍体与甘蓝型油菜的可交配性。通过调查六倍体与9份甘蓝型油菜的杂交种F_1的自交、自由授粉结实率和菌核病抗性水平,反映杂交种F_1代的结实能力以及目标性状的改良情况。【结果】经鉴定,六倍体含有20条A基因组染色体和36条C基因组染色体,即染色体组成为A^nA^nC^nC^nC^oC^o。该六倍体同时具有甘蓝亲本和甘蓝型油菜亲本中双9号的遗传物质,其自交结实率和自由授粉结实率分别为5.6和8.6粒/角。六倍体与9份甘蓝型油菜杂交的结角率在69.1%—92.9%,每角粒数介于4.7-10.5,不同基因型的甘蓝型油菜与六倍体杂交结果率和每角粒数均存在显著差异(P<0.01)。所调查的9份杂交种F_1的花粉育性达到正常水平,但自交结实率和自由授粉结实率分别为11.4-20.7粒和19.9-26.1粒,基因型间均存在显著差异(P<0.0001),自交结实率和自由授粉结实率之间相关性显著(r=0.67*,P<0.05)。综合2013和2014年的茎秆菌核病抗性鉴定数据,六倍体相对于中双9号的相对感病度为0.47,9份甘蓝型油菜的相对感病度在0.94—1.26,亲本基因型之间抗性水平差异显著(P<0.0001)。9份杂交种F_1的相对感病度为0.56—1.10,均介于对应的双亲之间,且与甘蓝型油菜亲本的抗性水平显著相关(r=0.78*,P<0.05)。其中5份杂交种F_1的相对感病度显著低于对应的甘蓝型油菜亲本(P<0.05),即其抗性水平相对于原甘蓝型油菜亲本获得明显提高。【结论】A^nA^nC^nC^nC^oC^o六倍体有一定的结实能力,与甘蓝型油菜的可交配性受油菜基因型显著影响,但均易获得具有较好(一定)结实性的杂交种后代,目标性状在杂交种一代获得显著改良。

人工合成高抗菌核病甘蓝型油菜几种关键酶编码基因的表达与其抗性的关系

【目的】研究人工合成高抗菌核病甘蓝型油菜RB165的几种关键酶编码基因与菌核病抗性的关系。【方法】以RB165及其野生甘蓝抗病亲本BP(Brassica incana)和耐、感病甘蓝型油菜为试材,离体鉴定叶、茎菌核病抗性,并用qRT-PCR对4个病程相关基因(OXO、Cu/Zn SOD、PR2和PR3)在叶片接种0、6、12、24、36 h的表达进行检测。【结果】参试材料叶片和茎杆的抗病性达到极显著正相关(r=0.93);RB165的抗病性低于RP,但极显著高于耐、感病品(种)系;接种核盘菌后,OXO的表达被抑制,Cu/Zn SOD的表达则先下降后上升,PR2的表达出现2次峰值,PR3的表达被剧烈诱导,4个基因在不同材料间的相对表达量差异极显著,但变化规律相似。【结论】RB165的抗病性强于耐病甘蓝型油菜,但几种酶编码基因受核盘菌的诱导表达与菌核病抗性没有直接关系。

秋水仙碱对芸薹属三种单倍体染色体加倍效率

采用浸根、1g/L秋水仙碱滴生长点、含100mg/L的秋水仙碱培养基处理芸薹属三种单倍体无性系幼芽,诱导染色体加倍。根据处理后材料的田间表型、花粉育性和细胞学检测结果发现,各处理的染色体加倍效率存在显著性差异,其中培养基处理幼芽的加倍效率最高,达到50.75%;浸根和滴生长点的处理加倍效率分别为44.07%和17.54%。

不同类型甘蓝的可交配性研究

野生甘蓝是改良栽培甘蓝的重要资源,在漫长进化中,部分野生甘蓝类型间,以及与栽培甘蓝间杂交存在一定的生殖障碍。本研究选用8个栽培变种和7个野生类型品种,共35份甘蓝材料进行随机杂交,不同类型甘蓝的可交配性存在显著差异,甘蓝间的遗传差异、杂交方向以及生活习性等因素对甘蓝类植物可交配性存在显著影响。研究数据表明,以野生甘蓝为母本可以显著提高与栽培甘蓝杂交的效率。

利用野生甘蓝改良油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性

[目的]油菜生产受菌核病危害严重,但油菜中缺乏抗源,严重限制了油菜抗菌核病育种进程.萝卜胞质不育系(Ogu cytoplasmic male sterility,Ogu CMS)是生产油菜杂交种最好利用的授粉控制系统之一,但目前还没有抗菌核病油菜Ogu CMS恢复系选育的报道.野生甘蓝中存在高抗菌核病的资源,以抗病野生甘蓝为抗源,拟将野生甘蓝的菌核病抗病遗传成分转入Ogu CMS材料中,发展优质抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复材料,为进一步发展抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复系提供资源.[方法]首先采用抗菌核病野生甘蓝Brassica incana与白菜种间杂交,经胚挽救及染色体加倍技术发展人工合成甘蓝型油菜;然后将人工合成甘蓝型油菜与含Ogu CMS的油菜杂交,后代自交,并利用与甘蓝抗病QTL连锁的marker进行分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS),筛选携带主效抗病位点C1-QTL和C9-QTL的材料;MAS选中的材料通过侧枝离体接种鉴定评价其菌核病抗性,选择相对感病度S(susceptibility)显著低于甘蓝型油菜中双9号(耐病对照)的材料进行籽粒硫苷和芥酸含量测定,选择籽粒品质相对较好的材料进行恢保测定,筛选含抗病位点、抗菌核病、且结实率较好的Ogu CMS恢复材料.[结果]成功获得抗病甘蓝与白菜杂交发展的人工合成甘蓝型油菜AC1-4,其菌核病抗性显著高于甘蓝型油菜中双9号;AC1-4与Ogu CMS甘蓝型油菜4Q292杂交产生了146个F1单株,从中选择到含有甘蓝C1-QTL和C9-QTL、结实正常、相对感病度S分别为0.66和0.40的2个单株4C99和4C115发展F2世代;并从124个F2植株中筛选出8份材料自交发展了982个F2:3单株,并从中筛选到50株含有抗病位点C1-QTL和C9-QTL的植株,其相对感病度S介于0.34-0.89;其中有2份籽粒品质接近单低的材料5X82-2(硫苷含量为45.38μmol·g^-1饼粕)和5X82-7(芥酸含量为6.5%).[结论]改良了油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性.

油菜种子含油量GWAS分析及位点整合系统构建

含油量是油菜最重要的性状之一,目前已有较多的油菜种子含油量定位研究,然而各研究系统相对独立,群体与标记的差别使得难以比较不同研究结果。本研究连续4年种植了一个含308份材料的油菜自然群体,结合60K SNP芯片数据对种子含油量进行了全基因组关联分析(GWAS),并将所鉴定的显著位点与早前2个自然群体及10个分离群体鉴定到的位点进行全基因组比较与整合。结果显示,通过GWAS共检测到8个与种子含油量显著关联的位点,单个位点解释的表型变异度为3.22%~5.13%;结合其他12个群体的定位结果,共获得193个油菜含油量整合位点,分布于油菜的所有19条染色体,A亚基因组平均每条染色体有13个位点,显著高于C亚基因组(7个)。对不同群体鉴定结果的比较发现,7个整合区间能在至少3个群体中被检测到,均位于A亚基因组染色体(A01、A02、A03、A06、A08、A09和A10)上,其中有3个与C亚基因组上的区间存在同源性,在这3个区间中共鉴定到26个已知的油脂代谢相关基因。本研究将193个位点锚定到法国公布的甘蓝型油菜参考基因组,构建了一个可视的油菜种子含油量位点全基因组整合系统,可为油菜种子含油量重要位点的确定提供帮助,并为制定提高油菜种子含油量的育种方案提供参考。

用全基因组关联作图和共表达网络分析鉴定油菜种子硫苷含量的候选基因

油菜籽饼粕是畜禽养殖中重要的蛋白原料,但饼粕中的硫苷是一种抗营养物质,食用过多会对禽畜产生毒害,因此挖掘油菜籽粒硫苷含量的候选基因对油菜种子低硫苷育种具有重要现实意义。本研究连续4年种植1个含157份材料的油菜自然群体,结合重测序数据对种子硫苷含量进行全基因组关联分析(GWAS),并对15份低硫苷和15份高硫苷材料进行种子发育早期的转录组测序,通过权重基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定种子硫苷含量的候选基因。用GWAS共检测到45个与种子硫苷含量显著相关的SNP,单个位点解释的表型变异为13.5%~23.3%,主要分布在A09、C02和C09染色体的3个区间中,覆盖5个已知的硫苷代谢基因。用WGCNA分析发现高、低硫苷材料之间的2275个差异表达基因,可分为12个基因模块,其中1个模块的基因显著富集在已知的硫苷生物合成途径,对该模块内163个基因的权重分析得到13个候选基因。经检测,GWAS和WGCNA共得到的18个候选基因中,有14个候选基因的表达量与种子硫苷含量显著相关(r=0.376~0.638,P<0.05)。用两种方法鉴定到1个共同的候选基因Bna C02g41790D(基因名MAM1),与该基因连锁的5个SNP构成5种单体型,等位基因效应分析发现,自然群体中63%的材料(99/157)为Hap 5,平均硫苷含量为50.79μmol g^(-1),与另外4种单体型(95.04~110.28μmol g^(-1))存在极显著差异(P<0.01)。本研究结合GWAS和WGCNA两种方法鉴定了油菜种子硫苷含量的候选基因,可为复杂性状候选基因的筛选提供参考。

甘蓝花色性状QTL定位及候选基因变异分析

花色性状是甘蓝的一个重要性状,在吸引和指示传粉者、保护花器官、维持花组织能量平衡、测定品种异交率及纯度、检测性状转移等方面有重要作用。为了鉴定控制和影响甘蓝花色的遗传位点和候选基因,本研究利用芥蓝(白花)与野生甘蓝(黄花)构建了F2分离群体,并分别利用基于分子标记遗传连锁图谱和基于SNP芯片分析的QTL扫描技术,对甘蓝花色性状进行QTL定位。本研究结论如下:甘蓝花色性状由C03染色体上一个部分显性主效QTL位点控制,并受到C02上一个微效加性QTL的影响;主效QTL候选基因BoCCD4编码区778~780 bp处3个碱基的插入极可能导致BoCCD4功能丧失,从而呈现黄色表型。本研究确认了控制甘蓝白花性状的主效QTL位置,鉴定到了候选基因并发现了与文献报道不同的新变异位点,为进一步了解芸薹属物种花色的遗传和变异提供了新的数据。

利用TRV-HIGS技术鉴定核盘菌致病相关的分泌蛋白基因

【目的】由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的菌核病是我国油菜种植上的主要问题,严重威胁着菜籽产量及品质。分泌性蛋白在病原菌致病过程中起着重要作用,核盘菌基因组中包含大量编码分泌性蛋白的基因,本研究旨在鉴定并筛选与致病性相关的分泌蛋白基因,揭示核盘菌的致病机理,为菌核病防控提供重要靶标。【方法】采用SMART软件对核盘菌在侵染抗病、感病甘蓝过程中差异表达明显的8个具有信号肽的候选基因进行蛋白质结构域的分析,随后将SMART分析得到的结构域分别于SCOP、Pfam、PDB数据库进行功能注释。利用基因特异性引物进行目的基因特异片段的PCR扩增,构建pTRV2-Gene和pTRV2-GFP载体。随后等量混合含有pTRV1及pTRV2-Gene,pTRV1及pTRV2-GFP载体的重悬菌液。室温静置3 h后,利用针筒浸润法将pTRV2-Gene载体及对照(TRV-GFP)侵染5-6周龄的本氏烟(Nicotiana benthamiana)。侵染植株于黑暗环境中培养48 h后,再置于正常光照条件的环境中生长7 d。将直径6 mm的核盘菌PDA菌丝块接种于侵染9 d后的烟草叶片叶腹的中央,其中带菌面紧贴叶片,随后将接种植株培养48 h后统计病斑面积。提取接种48 h后的病斑及病斑周围组织叶片(距腐烂组织边缘1 cm左右)的RNA,利用特异引物进行目的基因的qRT-PCR,计算目的基因在携带TRV-HIGS载体的烟草植株中的相对表达量。【结果】SMART及结构域注释预测这8个候选基因可能参与了蛋白、核酸或多糖的水解,影响植物的免疫反应,参与核盘菌对药物耐受性的调节及生物素合成。核盘菌接种携带这8个基因的TRV-HIGS载体及对照载体的烟草,48 h后对照植株的病斑面积平均为3.44 cm2,除SS1G07655外,其余7个候选基因的TRV-HIGS植株上的病斑面积相比对照植株均显著减小(P≤0.05),其病斑面积介于1.63-2.61 cm2。qRT-PCR结果显示,这7个致病相关的候选基因在核盘菌侵染烟草过程中的基因表达水平均显著低于对照(P≤0.05)。【结论】利用TRV介导的HIGS技术成功地对核盘菌中8个未知功能的分泌蛋白基因进行了功能鉴定,筛选到7个可能与核盘菌致病性相关的基因,其中对核盘菌致病性影响最大的SS1G03146预测可能参与核盘菌生物素合成,同时SS1G04343及SS1G11912预测可能参与影响植物的免疫反应。

甘蓝型油菜茎秆菌核病抗性与木质素含量及其单体G/S的相关性分析及QTL定位

菌核病是一类非专一性的植物真菌病原菌,寄主范围广泛,严重危害农作物的生产。对高世代重组自交系群体(RIL)及F2群体终花期茎秆进行菌核病抗性接种鉴定,根据构建的近红外模型对接种鉴定的茎秆木质素含量、单体组分比例进行测定,并进行相关性分析和QTL定位。结果表明在2013年和2014年RIL群体茎秆菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数分别为–0.348和–0.286,与单体G/S呈显著正相关,相关系数分别为0.198和0.167。2014年F2群体菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数为–0.306,与单体G/S相关性为0.142。F2:3家系抗(感)植株茎部切片间苯三酚染色观察表明抗性较强的材料木质素含量高于抗性较弱的材料。根据已构建的重组自交系高密度SNP遗传图谱,利用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析,共检测到18个QTL,其中9个菌核病抗性相关QTL分布于A05、A06、C04和C06染色体,单个QTL可解释的表型变异为2.38%~12.05%;3个木质素含量QTL分别位于A04、A05和C01染色体,单个QTL可解释表型变异的2.03%~13.75%。6个木质素单体G/S QTL分布于A08、C03和C07染色体,单个QTL可解释表型变异的2.06%~8.66%。本文研究结果为油菜菌核病抗性育种提供了新的思路和理论基础。

有毛野生甘蓝(Brassica incana)抗蚜虫特性研究

甘蓝(Brassica oleracea var.)是重要的十字花科芸薹属蔬菜,但生产中常遭受蚜虫危害,鉴定抗虫资源并了解其抗虫机制是抗虫育种的重要基础。课题组前期征集到1份周身覆盖浓密表皮毛的野生甘蓝(B.incana),为调查该材料是否具有蚜虫抗性,并明确其抗性是否与表皮毛有关,本研究利用该有毛野生甘蓝与1份无毛芥蓝(B.alboglabra)杂交,对双亲及其F2:3家系中有毛和无毛家系进行室内蚜虫接种发现,蚜虫在无表皮毛甘蓝上的平均产卵数(36.7枚)和存活天数(22.2 d)均显著高于有表皮毛甘蓝(平均产卵8.1枚,平均存活13.1 d)。为进一步明确该野生甘蓝对蚜虫是否具有化学毒杀或排拒作用,采用有毛和无毛甘蓝叶片的浸提液对蚜虫进行胃杀、触杀和拒食性调查发现,2种浸提液对蚜虫均无胃杀和触杀作用,但有毛甘蓝浸提液对蚜虫存在一定的趋避作用。表明野生甘蓝B.incana对蚜虫的抗性一方面源于其表皮毛的物理阻碍,另一方面与其体内化学物质的趋避作用有关。

利用异源六倍体(A^rA^rA^nA^nC^nC^n)与甘蓝种间杂交合成甘蓝型油菜的新方法

利用亲本种的遗传变异是改良油菜的重要途径,本研究提出一种利用甘蓝拓宽甘蓝型油菜遗传多样性的新方法。以甘蓝型油菜(AnAnCnCn)品种中双11号为母本,与白菜型油菜(ArAr)品系SWU07杂交,经染色体加倍获得异源六倍体(ArArAnAnCnCn),再与甘蓝(CoCo)杂交,创建出具有亲本种遗传成分的新型甘蓝型油菜(ArAnCnCo)。该六倍体连续3个世代核型稳定,各世代中的自交和自由授粉结实率无显著差异,花粉育性在94.6%～98.8%之间,3个世代自交平均结实率为每角果5.47粒,自由授粉平均结实率为每角果7.93粒;各世代六倍体(ArArAnAnCnCn)与不同类型甘蓝杂交平均结实率分别为每角果0.05、0.04、0.05粒,世代间无显著差异,且六倍体与栽培、野生甘蓝杂交结实性无显著差异,可交配性不受六倍体世代及甘蓝类型的影响。尽管该六倍体与甘蓝可交配性较低,但仍可在田间条件下成功杂交,获得新型甘蓝型油菜(ArAnCnCo),表明以ArArAnAnCnCn六倍体为桥梁与甘蓝杂交,是一种有效导入甘蓝遗传成分、创建新型甘蓝型油菜的新方法。

紫菜苔叶片和茎杆花青素含量的遗传分析

【目的】探索紫菜苔叶片和茎杆花青素含量的遗传规律,为紫色白菜的育种或改良提供理论指导。【方法】以紫菜薹(Brassica campestris ssp.chinensis var.purpuraria,AA,2n=20)纯系育种材料与菜心(B.campestris ssp.chinensis var.utilis,AA,2n=20)为亲本,构建F1、F_2、BC1P1(B1)和BC1P2(B2)群体,对双亲及上述各群体植株苗期叶片和蕾苔期茎杆的花青素含量进行测定,并通过六世代联合分离分析方法,研究叶片和茎杆中花青素的遗传规律。【结果】紫菜苔(P1)整株表现深紫色,其叶片和茎杆中花青素含量分别为(24.27±4.14)mg/kg和(64.22±7.84)mg/kg;而菜心(P2)整株表现绿色,叶片和茎杆中花青素含量分别为(13.02±2.43)mg/kg和(2.58±0.48)mg/kg;杂种F1代叶片表现为浅紫色,而茎杆表现为微紫色,叶片和茎杆中花青素平均含量分别为(15.73±2.50)mg/kg和(24.20±1.00)mg/kg。各分离世代中,叶片和茎杆花青素含量均呈多峰或偏锋分布,符合具有主基因控制的数量性状分布规律。六世代分析中,叶片和茎杆花青素含量遗传的最适模型分别为2MG-ADI和MX2-ADI-ADI,表明叶片和茎杆花青素含量均受两对加性-显性-上位主基因控制,另外茎杆花青素含量也受多基因的影响。控制叶片和茎杆花青素的主基因均在F_2群体中具有较高的遗传率,受环境影响较小。【结论】紫菜薹叶片和茎杆花青素的遗传均受2对主基因影响,主基因在F_2中的遗传率较高,因此适宜从F_2及自交后代中进行紫色植株的选育。

野生甘蓝表皮毛对菜青虫的抗性机理

为明确一种全身覆盖表皮毛的野生甘蓝Brassica incana(编号C01)是否具有抗虫性,通过测定菜青虫Pieris rapae对野生甘蓝C01和无毛甘蓝B. alboglabra(编号C41)的拒食、取食和产卵行为进行抗虫性分析,同时通过测定两者的内源激素含量、表皮毛发育相关基因表达量和防御酶活性探讨野生甘蓝C01对菜青虫的抗性机理。结果显示,生长至8~10叶期,无毛甘蓝C41叶片被菜青虫啃食严重,但野生甘蓝C01叶片未被啃食;菜青虫对无毛甘蓝C41和剪除表皮毛的野生甘蓝C01叶片取食面积差异不显著,但均显著大于对野生甘蓝C01叶片的取食面积;着卵的无毛甘蓝C41植株显著多于野生甘蓝C01。野生甘蓝C01叶片中茉莉酸和茉莉酸甲酯含量都显著高于无毛甘蓝C41叶片,而两者中水杨酸和水杨酸甲酯的含量差异不显著。BolJAZ1基因在无毛甘蓝C41叶片中高表达,而BolGL3和BolGL2基因在野生甘蓝C01叶片中高表达;且野生甘蓝C01叶片中多酚氧化酶、过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶3种防御酶的活性均显著高于无毛甘蓝C41。表明野生甘蓝C01叶片的表皮毛会影响菜粉蝶产卵,对菜青虫表现出显著抗性,同时野生甘蓝C01叶片中内源激素茉莉酸和茉莉酸甲酯的增加以及BolGL3/BolGL2基因的高表达显示茉莉酸途径可能参与了甘蓝表皮毛的分化。