基于BSA全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序突变体候选基因的鉴定

油菜是我国第一大油料作物,机械化生产是我国油菜产业发展的必然趋势。油菜无限花序导致花期长和角果成熟不一致,是影响机械化收获的关键因素。因此,开展甘蓝型油菜有限花序性状的基因挖掘对油菜的遗传改良、培育适合油菜机械化收获的新品种、突破油菜机械化生产的瓶颈具有重大意义。本研究以一个自然变异产生的甘蓝型油菜有限花序突变体Y69为研究对象,通过与中双11杂交构建F2分离群体,在群体中挑选有限花序和无限花序的单株各20株构建混合池,对混合池和亲本开展20×和10×覆盖度的全基因组重测序。根据测序结果,分别筛选出277679个SNP和302625个InDel多态性位点,用于有限花序性状的全基因组定位。利用△SNP-in-dex方法关联分析,共筛选到892个多态性标记位点,涉及683个基因,分布于甘蓝型油菜基因组A09、A10和C093条染色体上的6个关联区间,其中C09染色体上的关联区间峰值最高。通过拟南芥基因组同源序列比对,结合基因功能注释以及序列差异分析,候选基因预测位于A09和C09染色体上的关联区间内包含6个候选基因,分别为Bn⁃aA09g34410D、BnaA09g37880D、BnaA09g38520D、BnaC09g40470D、BnaC09g40480D和BnaC09g49710D,其中,Bn⁃aA09g34410D、BnaA09g37880D和BnaC09g49710D根据基因注释参与花发育和开花时间的控制参与花发育和开花时间调控,且位于C09染色体上的3个基因存在等位变异,推测为控制该有限花序性状变异的关键基因,本研究结果为油菜有限花序后续的基因克隆和功能验证奠定了基础。

利用分子标记辅助选择选育甘蓝型油菜有限花序新品种

为提高品种的抗倒性,以甘蓝型有限花序品系4769为供体亲本,分别与早熟甘蓝型油菜保持系144B和优良恢复系111R、122R、361R、536R杂交,并利用与有限花序基因Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的分子标记进行甘蓝型油菜有限花序性状的辅助选择育种。结果表明,共筛选到4个与Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的共显性分子标记(S02、Indel02、BnW09和BnW18),可用于回交转育过程中的分子标记辅助选育,最终培育出具有有限花序性状、抗倒性明显增强的保持系Y144B、不育系Y144A、优良恢复系Y111R、Y122R、Y361R、Y536R;经杂交组配和区域试验选育出一个甘蓝型油菜有限花序新品种青杂有限1号,株高适中,分枝低,抗倒伏性提高。

基于极端混合池(BSA)全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位

【目的】适合机械化收获是当今油菜育种改良和遗传研究的重要目标。该研究以一个自然变异产生的油菜有限花序(denterminate inflorescence 1,di1)突变体为研究对象,通过分析有限花序的遗传模式,开展有限花序性状的基因定位和克隆,以期发掘候选基因,为培育适合机械化收获的油菜新品种提供新思路和新材料,为揭示油菜有限花序遗传机制奠定基础。【方法】以一个稳定遗传的有限花序突变株系FM8与野生型自交系FM7开展正反交,观察F1和F2后代的花序形态,分析有限花序性状的遗传模式。在F2群体中挑选20个有限花序单株和20个野生类型单株构建混合池,对混合池和亲本开展20×和10×覆盖度的全基因组重测序,定位有限花序性状的关联区间。根据关联区间对应到拟南芥基因组的共线性区段和基因注释信息,预测候选基因,并对候选基因进行同源克隆,发掘序列变异,筛选关键基因。【结果】油菜有限花序突变性状表现为初花期主花序和侧枝花序顶部形成一个或若干个顶生花,花序无限生长受阻,导致结角期主枝和侧枝有封顶特征即有限花序。有限花序突变株系与野生型正反交F1均表现为野生型,F2代无限花序与有限花序的分离比符合13﹕3,说明有限花序的遗传受2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。对混合池及亲本开展全基因组重测序,得到30 123个单核苷酸多态性(SNPs)标记和107 636个插入缺失标记(In Dels)标记,用于有限花序性状的全基因组定位。定位结果共检测获得7个显著关联区间,分布于油菜A08、A09、A10、C08和C09共5条染色体。其中,A10染色体上的关联区间峰值最高,是控制有限花序性状的主效位点。并且,A10染色体关联区间内的14.36—15.07 Mb的区域与C09染色体2个关联区间显示高度同源性。候选基因预测发现位于A08、A09、A10、C08和C09的5个关联区间包含有8个候选基因,包括TERMINAL FLOWER 1(TFL1)、FLOWERING LOCUS C(FLC)、ATBZIP14(FD)、MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA1 4(FVE)和SCHLAFMUTZE(SMZ)。基因序列分析表明di1突变体TFL1、FVE和SMZ的基因编码区存在序列变异,并导致蛋白序列变异。【结论】油菜有限花序突变由2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。与有限花序性状显著关联的区间有7个,其中,位于染色体A10和C09的关联区间具有高度同源性。TFL1、FVE和SMZ被推断为有限花序性状的候选基因。

甘蓝型油菜与埃塞俄比亚芥杂交创制有限花序新种质

远缘杂交是作物遗传改良和种质创新的重要途径。本研究通过甘蓝型油菜(2n=38,AACC)与埃塞俄比亚芥(2n=34,BBCC)的种间杂交获得了形态属于两亲本中间型的杂种F1,且表现埃塞俄比亚芥的有限花序特性。该杂种具有预期的体细胞染色体数目(2n=36,ABCC),GISH分析显示含有8条B染色体组的染色体;在减数分裂终变期的花粉母细胞中出现多种染色体配对构型,在后期Ⅰ染色体分离多以17∶19分离为主,但在后期Ⅰ及后Ⅱ期均出现大量的落后染色体、染色体桥,导致花粉败育。将该杂种与亲本甘蓝型油菜品种中双11连续回交,获得有限花序的后代材料BC5F1,其他形态特征与中双11类似,其体细胞染色体数目恢复至2n=38,减数分裂染色体行为也正常;GISH分析虽检测到少数B染色体组信号,但没有整条的染色体。利用46对B基因组特异引物对有限花序杂种及后代材料进行SSR扩增,发现在杂种F1及部分BC5F1植株中都能检测到B基因组特异带,表明有埃塞俄比亚芥B基因组遗传成分的导入。所创建的有限花序新品系为油菜的遗传改良和选育适于机械化作业的新品种提供新材料。

甘蓝型油菜有限花序对农艺性状的影响初探

以两组甘蓝型油菜有限花序/无限花序近等基因系及4份不同背景的甘蓝型油菜有限花序品系为材料,在相同的遗传背景下比较有限花序和无限花序在各农艺性状的差异。结果表明,相对于无限花序,甘蓝型油菜有限花序能提前终花和成熟、缩短主花序长度、降低株高、增强抗倒伏性、增加分枝数,但对初花期、全株有效角果数、千粒质量、每角粒数、单株产量和小区产量没有影响。

有限花序蚕豆研究初报

有限花序型蚕豆是瑞典科学家通过辐射处理获得的一种突变体,具有株矮防倒、有利于间作套种、收获指数高等优点。本文介绍选育适合中国间作套种耕作制度的有限花序蚕豆的初步研究结果和今后利用前景的预测。

359份甘蓝型油菜品系有限花序位点鉴定

甘蓝型油菜有限花序具有提前成熟、降低株高、增强抗倒伏性、对产量没有负面影响等特点,有利于甘蓝型油菜株型改良及机械化收获。本研究利用已开发的与甘蓝型油菜有限花序Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的4个共显性分子标记对359份甘蓝型油菜品系的有限花序位点基因型进行鉴定,了解群体中有限花序位点基因型的分布,筛选出基因型分别为BnSDT1BnSDT1Bnsdt2Bnsdt2、Bnsdt1Bnsdt1BnSDT2BnSDT2的无限花序品系。通过这两种基因型无限花序品系相互杂交可选育出有限花序优良品系,这为选育优良有限花序品系提供了一种简单有效的方法,也为甘蓝型油菜有限花序品系选育提供科学依据。

无限花序植物中有限花序性状的研究进展

有限花序性状在很多作物的遗传改良上起重要作用。为此,本综述总结了近年来国内外关于无限花序植物中有限花序性状在表型、农艺性状、遗传规律、基因定位及克隆等方面的研究进展,以期对国内外的研究工作者在有限花序性状的研究方面尽可能有一个全面、详尽的了解,以及能够为有限花序性状在今后进一步研究和应用提供帮助。

TFL1相关基因调控植物花序发育的分子机制

花序是植物种子的着生组织,对于以种子产量为最终目标的植物来说至关重要,其发育过程非常复杂,受到诸多类基因的调控。TFL1 (TERMINAL FLOWER 1)基因因其突变单株末端着生一朵终止花(terminal flower)而得名,其与AP1和LFY等基因相互作用,可决定植物花序发育的进程。本文围绕TFL1类基因综述植物花序发育调控的最新研究进展,同时展望该类调控基因未来研究方向及应用,为植物花序发育的分子调控机理研究和分子育种提供借鉴。