抗菌核病双低油菜新品种中双9号选育及其重要防御酶活性变化规律的研究

中双 9号是采用复合杂交和小孢子培养技术选育的双低甘蓝型油菜新品种 ,具有高抗菌核病、高抗倒伏、丰产性突出、稳产性好、品质优良、适应性广等优点。 2 0 0 2年油菜中双 9号通过湖北省农作物品种审定委员会审定。在 2 0 0 0～ 2 0 0 2年湖北省区域试验中该品种平均单产 2 4 82 .2kg·ha-1,比对照中油 82 1增产 15 .33%。中双 9号种子芥酸含量 0 .2 3% ,商品籽硫甙含量 2 2 .6 9μmol·g-1(饼 ) ,含油量 4 2 %。经大田自然侵染鉴定 ,中双 9号平均菌核病发病率为 13.31% ,比对照中油 82 1降低 2 8% ,病情指数为 6 .4 7,降低 36 %。经离体叶菌丝接种鉴定 ,中双 9号病斑面积仅为 4 .70 9cm2 ,显著小于中抗品种中油 82 1(5 .933cm2 ) ;经牙签接种鉴定 ,中双 9号病斑扩展长度仅为1.2 75cm ,极显著小于中抗品种中油 82 1(1.94 3cm)。还研究了不同抗性油菜品种在接种菌核病菌丝后植株体内苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、β 1,3 葡聚糖酶、过氧化物酶、多酚氧化酶活性变化规律 ,探讨了中双

高产油量优质杂交油菜中油杂8号的选育及优良特性

通过杂种优势利用来提高油菜产量的同时提高种子的含油量,从而获得油菜生产最终目标性状——产油量的总体提升是发展高效低成本油菜产业的保证。介绍了利用辐射诱变、有性杂交结合单株成对测交等方法,改良油菜细胞质雄性不育三系的育性、产量和含油量性状,选育高产油量杂交油菜品种中油杂8号的过程及其特性。在湖北省和中国油菜品种区试中,中油杂8号比对照中油821分别增产9.82%和10.64%,达极显著水平;含油量和产油量在湖北省区试中均居参试品种首位,分别达42.77%和1051.05kg·ha-1,比对照品种分别提高3%和161.3kg·ha-1,是目前长江中游区含油量最高的少数几个优质杂交油菜品种之一。文中还对中油杂8号的强优势基础、增产高油因素及通过大粒性状培育高产油量油菜品种的育种策略进行了讨论。

磷对甘蓝型油菜产量及矿质营养吸收与积累的影响

选用湖北省大别山南麓的马肝泥稻田缺磷土壤，在盆栽条件下，研究了6个油菜品种施磷肥的效果。结果显示，施磷条件下，苗期干物重较不施磷处理增加8．33-14．79倍，单株籽粒产量增加16．6-68．0倍；各品种增产率为中双6号〉中油821〉中油杂2号〉中油杂1号〉中双4号〉中双7号，其中中双7号、中双4号和中油杂1号较耐低磷；施磷能增加油菜不同生长时期植株地上部和成熟期籽粒的P、K含量，以及成熟期籽粒Mo、Mg含量，降低油菜苗期植株地上部N、Mg、S、Fe含量，成熟期植株地上部N、Zn含量以及籽粒S含量，而Ca和大多数微量元素的苗期植株浓度、成熟期籽粒浓度不同品种变化不一；施磷使植株各种养分的积累量均较大增加。

甘蓝型油菜细胞质雄性不育系NCa花药发育的细胞学观察

NCa不育系是从甘蓝型油菜与埃塞俄比亚芥的远缘杂交后代中选育出来的。利用光学显微镜和透射电镜对NCa不育系的花药发育过程进行了显微结构和超微结构观察。结果表明,NCa雄性败育发生于单核花粉晚期。其主要特点是:花粉母细胞可以通过减数分裂,四分体可以释放出小孢子,释放出的单核小孢子可以继续发育并在早期形成花粉壁,但是晚期单核花粉细胞质和细胞核相继降解,仅剩下含大液泡或内空的花粉壁;在四分体时期以前绒毡层与正常花药组织的无异,但随后细胞质开始逐渐小液泡化并最终解体。与已经研究过的其它油菜细胞质不育系相比,该不育系的败育时期相对较晚;其花药败育特点明显不同于已研究过的所有油菜胞质不育类型。

高油油菜品种中油杂11的分子辅助选育及广适应性

【目的】利用现代生物技术提高油菜育种效率,培育高产油量广适应性新品种,提升中国油菜品种的技术水平和产业的核心竞争力。【方法】利用陕2A细胞质雄性不育为授粉控制系统,经杂交、测交和回交,并结合分子标记遗传距离评估预测杂种优势等方法选育甘蓝型油菜杂交种中油杂11,并对其产量、含油量和稳定性进行鉴定。【结果】中油杂11具有高含油量、高产、稳产、优质、适应性广等特点,其含油量在中国冬油菜主产区长江上、中和下游3个生态区稳定在43%以上,高的年份(2003～2004年度)可达46%以上。在湖北省区域试验中,平均产量为2853kg·ha-1,比对照中双6号增产11.34%。在全国的长江上、中、下游油菜品种区域试验中平均产量分别为2405.7,2697.3和2770.2kg·ha-1,比各区的对照品种分别增产11.52%,12.9%和14.92%,均达极显著水平;以产油量计算,分别达到1083.3,1210.2和1224.8kg·ha-1,比对照分别增加29.42%,27.65%和20.98%。【结论】利用SSR结合SRAP分子标记估算油菜亲本间的遗传距离,可以较好地预测杂种优势,从而增加杂交种配制的目的性,有效提高杂交油菜育种的效率。

多亲本复合杂交提高油菜杂交种的产量

提高油菜品种的产量水平依靠优良亲本系的选育和杂种优势的充分发挥。利用复合杂交技术,选用具有优良性状互补和不同遗传背景的材料为亲本,分别培育陕2A细胞质不育系统的保持系和恢复系,然后通过分子标记估算遗传距离预测杂种优势,成功选配出高产优质杂交油菜品种中油杂12。与湖北省大面积推广的常规双低品种中双9号相比,中油杂12在两年多点的品种区域试验中平均增产15.03%,比目前长江流域种植的当家品种中油杂2号增产5.62%,成为湖北省有史以来第一个在区试中产量超过3000 kg.hm-2的油菜品种,也是在国家油菜品种区试中第一个比中油杂2号增产5%以上的品种。由于具有稳定的高产及高含油量性状,中油杂12的产油量在国家区试中均稳定在1100 kg.hm-2以上,平均比对照中油杂2号增加了9.06%。讨论了复合杂交的育种技术对提升细胞质雄性不育系统的保持性能及杂交种产量水平的作用,对油菜杂种优势利用技术改进和高产育种具有重要的指导意义。

甘蓝型油菜中油杂8号种子纯度的SSR鉴定

细胞质雄性不育三系杂交种的纯度鉴定是油菜种子生产中重要的一环。选用173对SSR引物在中油杂8号的亲本间扩增,从中筛选到6对扩增效果好、条带清晰且差异片断在亲本间能够重复出现的引物,其中P051、P078和P203三对SSR引物在杂种F1中同时表现出父母本的特征条带。用这3对引物对32份中油杂8号的DNA进行鉴定,发现P078和P203的鉴定结果完全相同,因此采用其中的P078引物对经过田间种植鉴定的中油杂8号样品进行了鉴定。结果表明,SSR鉴定的结果与田间种植鉴定的结果非常接近,说明采用P078或P203都可以对中油杂8号进行快速准确的鉴定。

甘蓝型油菜裂角相关性状的遗传与相关分析

抗裂角性是非常重要的油菜性状,但相关研究报道较少。本研究对11个甘蓝型油菜骨干亲本品系及由其配制的30个不完全双列杂交组合在2个环境下的抗裂角指数及其他7个角果相关性状进行了遗传分析。结果表明,抗裂角指数遗传变异显著,遗传上受少数主效基因控制,效应以加性为主,显性效应和环境效应影响较小。大部分杂交组合的抗裂角指数杂种优势不显著。抗裂角指数与角果长、果皮重、千粒重和种子直径呈极显著正相关,与结角密度和角粒数呈极显著负相关。抗裂角性相关性状中,角果长、千粒重、结角密度和种子直径变异主要由加性方差解释;果皮重和每角粒数主要由显性方差解释。亲本评价分析指出,作为波里马细胞质雄性不育系统保持系的ZS11B和恢复系的R11其抗裂角性的一般配合力高,是培育抗裂角杂交油菜品种的首选直接亲本。

甘蓝型油菜新型细胞质雄性不育系NCa不育胞质类型的分子鉴定

以4个限制性内切酶(EcoRI、BamHI、HindIII、PstI)进行酶切、14个线粒体基因为探针,对NCa和pol、nap、ogura、tour等5个甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的不育胞质线粒体DNA进行RFLP分析。在总计54个有效探针/酶组合中,除12个组合在5种不育细胞质间没有检测到差异外,其余42个探针/酶组合在5个不育系中均检测到差异。其中,atp1/EcoRI、atp1/HindIII、atp6/EcoRI、atp8/BamHI、orf139/BamHI等5个探针/酶组合在5个不育系的不育胞质间检测到各不相同的条带,从而可以将它们两两完全区分开。RFLP分析结果从分子水平上进一步证明了NCa不育系确实具有与pol、nap、ogura、tour等不育系不同的的不育胞质,是一类新的不育胞质类型。这5个探针/酶组合也可以作为鉴定甘蓝型油菜不育细胞质的分子标记。根据控制pol、nap、ogura等不育系的线粒体基因序列和拟南芥线粒体基因组序列设计了22对引物,对上述5种甘蓝型油菜不育系的线粒体DNA进行了PCR分析,没有找到可以将NCa不育胞质与其它类型不育胞质明显区分开来的引物。

高产优质油菜新品种大地199的选育及特征特性

以国家冬油菜品种区域试验数据为依据,分析了油菜新品种大地199的产量、品质、抗性及经济性状表现。结果显示,大地199在2014—2016年长江下游区区试中,2年平均单产191.09kg/667m2,居小组参试材料第1位,比对照秦优10号增产10.55%,达极显著水平;23个试验点中,20个点增产,3个点减产,增产点次占86.96%;2年含油率分别为48.32%和49.02%,均居长江下游区同期参试品种第1位;菌核病鉴定为低感,抗倒性强;平均芥酸含量0.0%,硫甙含量21.80μmol/g(饼);产量构成因素中,千粒重高是其增产的主要因素。根据2年区试结果综合评价:大地199丰产性、稳产性好,含油率高,品质优,抗倒性强。

甘蓝型油菜DH群体抗裂角性的遗传分析

提高抗裂角性是培育适合机械化收获油菜品种的基本要求。为了明确油菜抗裂角性的遗传规律，本研究利用抗裂角性差异显著的两个甘蓝型油菜品系配制杂交组合，通过小孢子培养构建了一个双单倍体（doubled haploid，DH）群体。采用随机碰撞法对该群体进行连续两年的抗裂角性鉴定，并利用植物数量性状的主基因＋多基因混合遗传模型及偏度和峰度分析对抗裂角性进行遗传分析。结果表明，甘蓝型油菜的抗裂角性受3对主基因＋多基因控制，涉及的基因数目为8～10对，存在基因的加性效应及基因间的互补作用；两年试验中抗裂角性的主基因遗传率均大于85．00％，主基因遗传率较高，表明该性状主要受主基因控制，受其它微效多基因及环境的影响有限。因此，在油菜抗裂角性遗传改良中，应通过杂交聚合不同抗性等级材料中的主效抗裂角基因，在早期世代加强对抗性的选择，并可以忽略环境因素的影响。

甘蓝型油菜角果相关性状对抗裂角性遗传贡献率分析

为了明确油菜角果相关性状对抗裂角性的影响,以11个甘蓝型油菜品系及由其配制的30个不完全双列杂交组合为材料,利用估算条件方差和预测条件遗传效应值的统计方法对采集于湖北新洲和汉川两个试验基地的数据进行分析。结果表明,果皮重对抗裂角指数(Silique shatter resistance index,SRI)的表型方差贡献率和加性遗传方差贡献率均最高,分别达28.2%和56.8%;角果长次之,分别为17.5%和33.4%;各性状对SRI的显性遗传方差贡献率均较小;结角密度对SRI的显性×环境互作遗传方差的贡献率最高,为44.7%。对SRI加性效应贡献率最高的角果性状因亲本的不同而异,说明现有抗裂角性好的亲本角果抗裂性的遗传基础可能不同。可以利用抗裂角性加性效应大且遗传基础不同的亲本,通过杂交聚合对SRI遗传贡献率大的性状,进一步提高现有杂交油菜亲本的抗裂角性。

油菜高纯度线粒体DNA的高效提取及检测

为了建立一种快速、有效的油菜线粒体DNA(mtDNA)提取方法,以30℃黑暗条件下培养的油菜黄化苗为材料,通过差速离心结合蔗糖缓冲液洗涤和垫衬,利用50-250g材料分离线粒体,经SDS裂解后抽提纯化,可从每10g黄化苗中得到1μg以上的mtDNA。所获得的mtDNA经琼脂糖凝胶电泳检测发现仅有一条大小在10kb以上的条带,没有明显的降解现象,完整性良好,适用于PCR等常用分子生物学实验。利用细胞核基因的特异性引物进行PCR检测,证实没有核基因组的污染。与密度梯度离心法提取mtDNA相比,该方法具有对设备要求低、提取效率高、纯度好等优点,是进行线粒体基因组及其控制的重要性状分子生物学研究的关键基础技术。

甘蓝型油菜NCa细胞质雄性不育系统花药败育前期的基因差异表达

采用cDNA-AFLP技术研究了甘蓝型油菜NCa不育系、保持系和可育F1花药败育前期的基因差异表达谱。用224对引物对不育系、保持系及育性恢复F13个材料的cDNA进行AFLP分析。回收、克隆可能与花药育性有关的差异条带、筛除假阳性,获得41条阳性差异条带(TDFs)。经测序、同源比对、功能预测,归并为35个非重复的TDFs。大多数TDFs在甘蓝型油菜中属首次报道。将已知功能的28个TDFs按其推测功能分为2大类10小类,82%的TDFs与细胞形态建成和降解、蛋白质合成、加工和转运、能量代谢、信号传导有关;基本涵盖花药发育相关的关键代谢过程。对其中7个TDFs基因进行了RT-PCR分析。结果表明,果胶甲酯酶基因和氨基酸通透酶基因都在不育系花蕾中大量表达,果胶甲酯酶基因在不育系叶片、保持系的花蕾、叶片中都没有检测到;而氨基酸通透酶基因有微量表达。驱动蛋白和乙醛脱氢酶主要在保持系花蕾中大量表达,而在不育系花蕾、叶片以及保持系叶片中都只有微量表达。玉米黄素环氧化酶和单脱氧抗坏血酸还原酶则在保持系花蕾、叶片和不育系叶片中大量表达,而在不育系花蕾中微量表达。花粉油体蛋白在不育系和保持系的花蕾中都有表达,不过保持系花蕾中的表达量约2倍于不育系花蕾;但是在两者的叶片组织中都没有检测到。本试验获得的差异表达基因对于了解油菜花药育性形成的调控机制提供了重要的分子信息。

高油优质杂交油菜中油6303的选育策略及其特性

中油6303是利用陕2 A不育系等为材料,以大粒作为实现高产和高含油量有机结合的纽带,经测交、诱变、杂交和回交等方法选育而成的甘蓝型油菜细胞质雄性不育三系杂交种,具有品质优、抗(耐)病性强、产量高、含油量高、稳产性好等特征。贵州省区试平均产量2 256.3 kg/hm2,比对照油研七号增产7.11%;贵州省生产试验平均产量1 860.75 kg/hm2,比对照油研7号增产14.70%,含油量44.05%,理论产油量比对照油研7号增产31.26%。全国(长江上游区)油菜区试平均产量2 224.2 kg/hm2,比对照中油821增产18.96%,理论产油量比对照中油821增产32.22%。其种子芥酸含量0.33%,商品籽饼粕硫苷含量18.28μmol/g,符合国际领先的加拿大优质油菜标准,2004年分别通过贵州省和全国农作物品种审定委员会审定,是一个在我国冬油菜主产区(长江上游区)应用前景广阔的优质高效油菜品种。

双低杂交油菜新品种中油5628的选育

利用玻里马细胞质雄性不育系统(Polimacms),培育出高产、高油、广适的甘蓝型双低杂交油菜中油5628,于2008年通过国家农作物品种审定委员会审定。2005～2007年国家区试中(长江下游A组),平均单产比对照秦优7号增产6.07%,产油量增加5.59%,最高单产达3835.5kg/hm2,该品种具备油菜机械化生产的株型、抗倒性、耐湿和抗病性。

利用全基因组SNP芯片分析油菜遗传距离与杂种优势的关系

【目的】利用单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,简称SNP)标记估算油菜优异亲本间的遗传距离,分析其与杂种优势间的关系,探讨利用SNP标记预测油菜杂种优势的可行性,为油菜杂种优势利用育种提供指导。【方法】将油菜波里马细胞质雄性不育系的6个保持系(1019B、1055B、6098B、8908B、6019B、ZS11B)和8个恢复系(R1、R2、R3、R6、R9、R10、R11、OR1)采用不完全双列杂交试验设计配制得到的46个F1杂种及其亲本,在湖北武汉、贵州贵阳和安徽巢湖3种生态环境下考察株高、分枝部位高度、一次有效分枝数、结角密度、主花序有效长、主花序有效角果数、单株有效角果数、每角粒数、千粒重及单株产量共10个产量相关性状,统计各性状在每个F1组合中的杂种优势,包括中亲优势和超亲优势。利用油菜全基因组60K SNP芯片对14个亲本进行基因型分型,对分型得到的SNP标记经质控后利用MEGA5.0软件估算亲本间的遗传距离,采用非加权类平均法(unweighted pair group method arithmetic averages,UPGMA)对亲本进行聚类分析,利用SAS9.1软件进行遗传距离与性状杂种优势的相关性分析。【结果】14个亲本经油菜全基因组60K SNP芯片进行基因型分型后共得到52 157个SNP位点,经质量控制后,最终筛选出40 201个SNP有效位点用于亲本遗传距离计算及聚类分析。14个亲本中以6098B与6019B的遗传距离最小,ZS11B与R6的遗传距离最大,所有亲本间的遗传距离介于0.1883—0.8811,平均为0.5217。14个亲本被分成4个主群,6个保持系为一个主群,8个恢复系中OR1单独为一个主群,R1、R3、R11为一个主群,R2、R6、R9、R10为一个主群,证明恢复系群体的遗传变异大于保持系,分群结果与实际系谱相符。所考察的10个性状的中亲优势均值变幅为-0.07%—38.78%,超亲优势均值变幅为-7.74%—20.78%。10个性状中除了一次有效分枝数外,其他性状的杂种优势效应显著,尤其是株高、每角粒数、分枝部位高度和单株产量,平均中亲优势分别达到6.83%、15.31%、16.13%和38.78%,正向中亲优势组合数分别有45、41、46和46个;平均超亲优势分别达到3.18%、5.19%、7.85%和20.78%,正向超亲优势的组合数分别有41、31、42和44个。10个性状中株高、分枝部位高度和单株产量的杂种优势与遗传距离的相关系数达到极显著正相关水平,该3个性状的中亲优势与遗传距离的相关系数分别为0.4200、0.5033和0.4711,超亲优势与遗传距离的相关系数分别为0.3884、0.4051和0.4038,而其他性状的杂种优势与遗传距离的相关性不显著。【结论】SNP标记在油菜基因型分型、遗传距离估算及聚类分析的研究中优势明显,基于全基因组SNP标记估算的遗传距离与油菜株高、分枝部位高度和单株产量的杂种优势相关性极显著,说明基于油菜60K SNP芯片分析亲本的遗传关系预测油菜杂种优势的效果显著。

油菜Nsa CMS候选恢复基因的来源及表达

根据同源序列法克隆的Nsa CMS候选恢复基因PPR618的序列,采用PCR方法在Nsa CMS不育系、恢复系、原始体细胞杂交亲本以及其他甘蓝型油菜品种中共克隆出22个同源序列。序列分析表明,野芥亲本野油18、甘蓝型油菜亲本中双4号各含有2个同源序列,而NsaCMS4个恢复系则分别含有3、1、1、1个同源序列。恢复系中候选恢复基因的序列与野芥亲本野油18的同源序列的一致性在93%以上,其中恢1、恢3和恢4中至少有一个同源序列与野油18的第1个同源序列完全相同,恢2中的同源序列与野油18的第2个同源序列完全相同;但与甘蓝型油菜的同源序列一致性均低于80%,说明候选恢复基因来源于新疆野芥,而不是甘蓝型油菜。除了原来的PPR618外,获得了3个来源于恢复系的新候选恢复基因。候选恢复基因在序列上与萝卜和矮牵牛的恢复基因一致性较高。半定量RT-PCR分析表明,候选恢复基因在恢复系多个组织中都有表达,但在根、茎中表达量特别少。其表达量随着营养器官到生殖器官的发育逐渐升高,最高的是在1.5～2.5mm的花蕾中,即雄性败育关键时期。但不育系中的同源基因在茎中的表达量则相对高于其他组织。

甘蓝型油菜组培苗生根培养体系的优化

为解决油菜组织培养中组培苗生根细短、移栽不易成活的问题,以甘蓝型半冬性油菜转化p CAMBIA1301空载体的再生植株为材料,以生根时间、根长、根重、苗高、苗重、总重、生根数、生根率等指标,评价以MS和B5为基础培养基,分别使用琼脂糖、琼脂粉及植物凝胶为凝固剂时再生苗的生根效率,得到了两种基础培养基的最适凝固剂组合;在以上两种组合的培养基中分别加入不同浓度蔗糖,比较生根情况和成本,认为含20g/L蔗糖的B5琼脂粉培养基为最优配方。利用优化后的生根培养基配方,可以极大地促进油菜组培苗的生根长度和数目,提高后期移栽成活率。