基于小孢子培养创制DW871矮秆彩色油菜新种质

彩色油菜具有油用和观赏价值,因易种植、花色鲜艳和开花时间长等特点备受关注。然而,目前报道彩色油菜多为高芥酸、高硫甙的高秆株型,不满足兼作观赏和油用推广应用要求。因此,选育品质优良、株型适宜的彩色油菜新种质是观赏油菜的育种目标之一。本研究中以具有特异花序性状、观赏价值大的DW871为基础材料,与普通彩色高秆油菜杂交后,F1代利用小孢子培养技术创制具有DW871特性同时品质优良的彩色花新种质。研究表明,采用前期集成的油菜小孢子培养技术,产胚率达到了312~507胚/蕾,共纯合到14株彩色花油菜,其中白色花5株,橘红色花4株,金桔色花5株。经过农艺性状调查和品质分析,从DH植株中筛选出的Y57是一株含有DW871特异花序、矮杆、金桔色花、品质“双低”的优良新种质,株高88 cm,一次分支数18个,含油量39%,蛋白质含量25.96%,芥酸为0.95%,硫苷为28.15μmol/g饼,是培育集观赏和油用价值的甘蓝型彩色油菜新种质,具有较高的利用价值和广阔的应用前景。

甘蓝型矮秆油菜DW871激素敏感性及矮化突变机制的初步分析

本研究以甘蓝型矮秆油菜DW871及同源正常高秆油菜HW871为材料,通过光暗形态分析、对激素的敏感性分析及内源激素含量测定,初步探究DW871矮化突变类型。结果表明,DW871的光暗形态表型正常,下胚轴对外源独脚金内酯、赤霉素及油菜素内酯敏感性弱于HW871,IAA对DW871下胚轴伸长影响最小,且抽薹期外施激素后DW871的矮化表型未发生变化;测定了内源激素含量,结果DW871的生长素和赤霉素含量高于HW871,油菜素内酯与HW871无差异,独脚金内酯含量低于HW871。通过光暗形态建成与激素敏感性分析,初步推测甘蓝型矮秆油菜DW871矮化机制可能与激素缺陷关系不大。

转录组测序分析甘蓝型油菜DW871矮化性状

DW871是一个具有特异株型的甘蓝型油菜矮化品系。为了研究DW871的相关基因及其表达模式,我们以甘蓝型高秆油菜HW871为对照,选取抽薹期茎秆组织进行转录组基因表达分析。结果显示:DW871与HW871之间存在8665个显著差异基因,其中上调基因2582个,下调基因6083个。通过GO富集分析可注释到3个大类共22个亚类中。通过KEGG富集分析注释到5个大类31个亚类共295个通路中。我们从显著差异基因中筛选了与矮化性状密切相关的基因,在果胶降解代谢途径中注释到了43个差异基因;在生长素信号转导途径中注释到了69个差异基因;在木质素单体合成途径中注释到22个差异基因。发现DW871的矮化性状与细胞伸长、细胞壁形成和细胞分裂的异常以及生长素信号传导的受阻有关。尤其在木质素单体合成途径中的,可能通过调控PAL和CCR等酶的表达,改变木质素的合成速率和组成,进而对一系列与木质素相关的生理生化过程进行调控。因此提出DW871的矮化机制,即生长素应答和木质素合成的异常,造成了细胞伸长、生长和细胞壁变化的异常,并最终导致了DW871的矮化。

甘蓝型油菜矮杆新品系DW871的生态适宜性

以甘蓝型油菜矮杆新品系DW871为试材,在思南、惠水、花溪区3个不同环境采用育苗移栽方法,研究了不同环境因子对DW871产量及品质的影响,以期探明DW871在贵州省内最佳生长适应区。结果表明:花溪试点平均产量最高,为3710.20 kg·hm-2;思南试点次之,平均产量为2417.86 kg·hm-2;惠水试点平均产量仅为2181.09 kg·hm-2;三地平均产量2769.72 kg·hm-2,变幅为1529.11 kg·hm-2,表明环境对DW871产量有较大影响。环境对DW871的品质影响大,思南试点含油量(45.59%)较其余2个试点高;惠水试点含油量(45.59%)、蛋白质含量(29.26%)、亚油酸含量(14.31%)较其余2个试点高;花溪试点亚麻酸含量(6.97%)较其余2个试点高,硫甙葡萄糖苷(22.26μmol·g-1)含量最低。相关分析结果表明,植株单株角果数和千粒质量与日照时数、降雨量显著正相关;单株产量与全生育期内有效积温极显著负相关;每角粒数和产量与日照时数、降雨量极显著正相关;芥酸、亚麻酸与降雨量、日照时数极显著正相关,硫甙葡萄糖苷、含油量与降雨量、日照时数极显著负相关。研究表明,新品系DW871在花溪试点环境下产量最高,变异系数较小,花溪试点硫甙葡萄糖苷含量最低;蛋白质、含油量、亚油酸、亚麻酸含量较高。应在海拔较高、降雨量充沛,日照时间充足、温度较低等相似于花溪环境下推广生产。