甘蓝型油菜含油量的遗传与QTL定位

利用主基因+多基因遗传模型对甘蓝型油菜品系APL01（低含油量亲本）与M083（高含油量亲本）杂交所获得的6个基本世代（P₁, P₂, F₁, B₁, B₂, F₂）的含油量进行遗传分析，并以（APL01/M083）BC₁F₁为作图群体，利用251个分子标记，构建了由19个连锁群组成的分子标记遗传图谱，经WinQTLCart 2.0对种子含油量进行QTL扫描。结果表明，该杂交组合种子含油量由1对加性-显性主基因＋加性-显性-上位性多基因控制，主基因遗传率为38.37%~47.16%，多基因遗传率为24.29%~38.28%。共获得qOC1、qOC8、qOC10、qOC13-1和qOC13-2等5个与含油量相关的QTL，其中qOC1位于N1连锁群的m19e21c~A0214Ra142区间，可解释含油量表型变异的5.21%；qOC8位于N8连锁群的A0216Gb206~m5e42区间，可解释含油量表型变异的6.34%；qOC10位于N10连锁群的m15e48~A0228Bb437区间，可解释含油量表型变异的9.45%；qOC13-1位于N13连锁群的A0224Rb157~A0301Gb399区间，可解释含油量表型变异的18.12%；qOC13-2位于N13连锁群的A0226Ba377~A0226Ba367区间，可解释含油量表型变异的10.17%。5个QTL中qOC10和qOC13-2位点APL01对含油量的贡献为正值，qOC1、qOC8和qOC13-1位点M083的贡献为正值。qOC13-1效应值较大，属主效基因位点，其余4个QTL效应相对较小，可作为多基因位点。     

油菜含油量研究及高油分育种

提高油菜种子含油量，选育高油分品种是油菜生产和科技发展的方向，贵州农学院油料研究室的研究表明：含油量的变异远小于种子产量的变异；于代尤其是F1代与母本会油量至高度正相关；黄籽油菜比黑籽含油正高；同时育成了“黄白一号”“黄油89-4“贵油Dhy”等高含油量品种（系）。选育油菜高含油量品种的主要途径是：甘兰型油菜在杂交育种中要选用高含油量的亲本，尤其是母本；白菜型油菜可进行正向混合选择；在选择过程用黄将作指示性状进行连续选择。     

不同关键酶基因在油菜种子发育进程中的表达

不同关键酶基因在甘蓝型油菜种子发育过程中对油脂积累的影响重大。为此,本实验选取3个不同含油量的甘蓝型油菜作为模型。研究BnACC1、BnDGAT1和BnPDAT1基因在甘蓝型油菜种子发育时期的表达模式。结果表明:BnACC1在这三种甘蓝型油菜种子中的基因表达模式基本一致,在低含油量油菜的种子发育前期和高含油量油菜的种子成熟期相对表达量高,说明在油脂积累旺盛期该基因的高表达可提高含油量;而BnDGAT1和BnPDAT1在这三种甘蓝型油菜表达模式存在差异。其中,BnDGAT1基因在高含油量油菜中的相对表达量高于低含油量油菜。这说明BnDGAT1基因对油脂积累有一定的促进作用。BnPDAT1基因的相对表达量与甘蓝型油菜含油量密切相关。本研究可以为提高油菜含油量的相关分子机制提供了科学依据。     

白菜型油菜种质资源群体种子含油量和蛋白质含量的遗传变异及其关联性分析

检测了来自全国各地的84份白菜型油菜种质材料的含油量和蛋白质含量.在贵阳环境条件下,这些材料的含油量和蛋白质含量表现出丰富的变异,并被划分到3个群中.相关性分析显示,白菜型油菜种子的含油量和蛋白质含量呈显著负相关,同时还对这种负相关关系的应用和形成机制进行了探讨.     

不同收获方式对油菜子粒损失、含油量及种植效益的影响

以川油36、华海油1号为供试材料,以全人工收获为对照,分析脱粒机分段收获、机械联合收获对油菜收获损失率、菜子含油量及种植效益的影响。结果表明,两个品种不同收获方式的总损失率均表现为机械联合收获>脱粒机分段收获>全人工收获;两个品种全人工收获均以田间晾晒损失率最大,占总损失量的95%以上,脱拉机分段收获均以脱粒损失率最大,占总损失量的70%以上;机械联合收获均以自然脱拉损失率最小,但川油36以割台总损失率最大,占总损失的66.80%,华海油1号以清选、脱粒总损失率最大,占总损失的56.79%。机械联合收获降低了两个品种油菜子含油量,但种植效益均表现为机械联合收获>脱粒机分段收获>全人工收获。因此,在成都平原等适合大型机具操作的区域及田块,收获方式应首先考虑机械联合收获;在丘陵山区及部分不适合大型机具田间操作的小田块,可考虑选取小型油菜脱粒机进行分段收获。     

两种环境下甘蓝型油菜含油量差异的QTL分析

利用本实验室构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法检测重组自交系GH06×P174(SWU-1)和GH06×中油821(SWU-2)群体在2个环境中含油量差值的QTL。以SWU-1群体在2个环境中检测到2个含油量差值QTL,分别位于2个不同的连锁群,单个QTL可解释表型变异的10.31%~12.45%;以SWU-2群体在2个环境中检测到3个含油量差值QTL,分别位于2个不同的连锁群,单个QTL可解释表型变异的6.60%~10.58%。分析结果表明,含油量受环境影响较大,差值的变异幅度达到0~18.66个百分点,变异系数达到58.24%,说明在油菜的油脂合成中,存在对环境敏感和钝感的基因。含油量差值QTL与2个环境中分别检测到的含油量QTL没有明显的连锁关系,初步分析说明对环境敏感或钝感的基因与油脂合成基因不是同一个系统。     

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。     

不同含油量油菜籽代谢物差异分析

高含油油菜可提高单位面积产油量,因而受到广泛关注,但不同含油量油菜种子中代谢物的差异尚未清楚。本研究以2个含油量不同的甘蓝型油菜近等基因系授粉后20～35 d种子为材料,使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱分析不同含油量材料间代谢物差异。以低含油量材料为对照,共筛选出46种差异代谢物,其中24种与油脂合成通路相关,14种与脂肪酸合成通路相关,3种与糖代谢相关,2种与维生素代谢相关,1种与激素代谢相关,2种与花青素代谢相关。高含油油菜种子种固醇、花青素、硬脂酸、亚油酸等脂肪酸较高,亚麻酸含量较低。该结果有助于揭示油菜种子中油脂合成的机制,可为高含油油菜育种提供参考。     

Napin启动子特异性表达油菜BnGPAT9基因

甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)基因编码参与植物油脂生物合成的酶。为了提高油菜籽含油量,促进油菜增产增油,改善菜籽油脂肪酸组分,克隆甘蓝型油菜Napin启动子与三酰甘油合成相关基因BnGPAT9,构建pBI121-Napin-BnGPAT9植物过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥,采用气相色谱法分析种子中脂肪酸组分,通过索式抽提法测定种子中油脂含量,研究在种子中过表达BnGPAT9基因对种子油脂合成的影响。Napin启动子在线分析表明,克隆到的启动子具有大量TATA-box、CAAT-box以及ABRE、GCN4等特征元件,完全具备种子特异性表达功能;种子中脂肪酸组分分析显示,拟南芥种子中油酸(C18∶1)含量提高0.70～1.01百分点,亚油酸(C18∶2)和芥酸(C22∶1)含量降低;拟南芥种子含油量测定结果显示,种子中含油量显著增加1.91～2.56百分点。综上,甘蓝型油菜BnGPAT9基因对植物油脂合成具有重要作用,利用Napin启动子在拟南芥种子中过表达BnGPAT9基因可提高种子含油量并改善脂肪酸组成成分,为BnGPAT9基因应用于油菜油脂改良方面打下一定基础。     

线粒体nad 6基因在油菜种子发育中的特异性表达

以油菜为材料,研究线粒体ｎａｄ６基因在种子发育中的表达。结果表明,ｎａｄ６基因在叶片中的表达很低,在种子发育过程中各阶段均有较高表达,并随种子发育进程而有加强的趋势。推测线粒体ｎａｄ６基因可能除与呼吸作用有关外还有其他功能     

油菜种子形成中含油量与其合成相关酶活性的变化及其相关性

以具有相同遗传背景的高、低含油量基因型油菜品系04-1989-9和04-1989-4为材料, 研究种子形成过程中含油量与脂肪合成相关酶活性的动态变化及其相关性。结果表明, 两品系的种子含油量、6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性、磷脂酸磷酸酯酶(PPase)活性均在开花后逐渐增加, 花后24~31 d达最高峰,且品系间差异均达显著或极显著水平; G6PDH、PPase活性和含油量呈极显著正相关, 推测二者是影响含油量的关键因子。     

甘蓝型油菜SnRK基因家族生物信息学分析及其与种子含油量的关系

蔗糖非发酵相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase, SnRK)是植物中广泛存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,它们参与调控植物的信号传导、逆境响应和种子生长等生物学过程。为了解析甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中SnRK基因家族的性质及其对种子含油量的影响,本研究对BnSnRK基因家族的系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、蛋白质二级结构、顺式作用元件和亚细胞定位预测等进行分析,并通过候选基因关联分析、单倍型分析和qRT-PCR筛选影响种子含油量的BnSnRK基因。结果显示,鉴定得到92个BnSnRK成员,分为3个亚族,分布于甘蓝型油菜19条染色体上,亚族之间蛋白质理化性质差异显著。多数基因拥有7～14个外显子;同一亚族的motif分布情况更相似。BnSnRK家族主要在细胞质中表达,蛋白质二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。关联分析筛选出与油菜种子含油量相关的12个家族成员,基因BnaC02g10730D可能负向调控甘蓝型油菜种子含油量,基因BnaA07g12290D、BnaA10g22850D...     

甘蓝型油菜GPAT6基因在酵母和拟南芥中的表达分析

利用同源克隆法获得‘湘油15’中长度为1 506 bp的GPAT6基因,并通过酿酒酵母质粒YES2.0和特异性启动子Napin构建了酵母表达载体和植物种子特异表达载体,分别转化酵母和拟南芥。气相色谱分析表明：转BnGPAT6基因的酵母中C14:0脂肪酸比对照高一倍,而C16:0,C16:1,C18:0和C18:1所占比例均明显下降。转基因拟南芥4个株系中种子的总含油量均下降,其中C16:0、C18:2和C18:3的比例略有升高。推测BnGPAT6在油菜中的功能与含油量关系不大,可能参与几丁质、软木脂等物质的生物合成途径。     

硝酸银在油菜基因转化中的影响作用

以芥菜型油菜DB3的下胚轴和子叶为外植体研究了不同浓度的AgNO3在油菜转化体系中的作用.结果表明AgNO3对于油菜下胚轴和子叶芽的分化是必须的,但是当AgNO3浓度超过某一临界值时又抑制愈伤组织的形成和外植体芽的分化.结果还发现未被农杆菌处理的外植体芽的分化所需的AgNO3最适宜的浓度为20 μmol/L,而被农杆菌处理过的外植体其分化所需的最适宜浓度增加为30 μmol/L.     

高含油量多抗油菜新品种常杂油2号的选育

常杂油2号（G212A×S15）为湖南省常德市农业科学研究所利用两系法选育的杂交油菜新品种．2008—2010年进入湖南省油菜新品种区域试验。2011年3月通过湖南省油菜新品种审定委员会审定．命名为常杂油2号（审定编号：湘审油20110061。该品种具备高产、优质、多抗、高含油量等特性,2009年开始生产试验和高产示范．取得良好的示范效果。