春性甘蓝型油菜EMS突变体库的构建与筛选

创制突变体库是甘蓝型油菜品种选育和重要性状遗传解析的重要基础。春性甘蓝型油菜开花不需漫长的春化过程,生育期短,在创制突变体库方面具有独特优势。本研究采用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变春性油菜862种子,以构建春性油菜EMS诱变突变体资源库。通过比较8种不同浓度EMS（0~1.4%,间隔0.2%）对发芽率的影响,最终确定使用0.8%的EMS作为最佳处理浓度,发芽率为37.2%。田间种植筛选与表型统计初步鉴定了M2代1823个单株的形态学性状,突变频率为3.91%,主要包括叶色、叶形、株高、株型、角果长短、种粒大小、种皮颜色、种子含油量以及其它性状变异等,突变类型十分丰富。该突变体库的构建为油菜功能基因组学研究和分子育种提供表型多样的种质资源。     

甘蓝型油菜多主花序性状的表型特点与遗传分析

为改良油菜株型以提高产量和适应机械化,分析多主花序油菜的表型特点和遗传规律,利用1个甘蓝型油菜多主花序突变体和1个单主花序普通材料,通过扫描电镜观察甘蓝型油菜多主花序材料顶端分生组织发育过程,认为多主花序性状的形成与顶端分生组织的异常发育有关。对F1、RF1以及分离群体做表型鉴定,结果表明：多主花序性状在两个供试亲本材料间存在1对显性基因的差异,无细胞质效应。利用油菜60K SNP芯片结合分子标记技术,初步构建多主花序基因MI 的遗传连锁图谱,两侧最近标记L04-2和L06-14与目标基因的遗传距离分别为4.4 cM和9.3 cM,物理距离为2.5 Mb。     

甘蓝型油菜-新疆野生油菜二体异附加系BAC文库的构建

甘蓝型油菜-新疆野生油菜二体异附加系包含了甘蓝型油菜全基因组和新疆野生油菜一对染色体,携带有恢复基因;以该二体异附加系为材料,以CopyControl&;#8482; pCC1BAC&;#8482; (Hind Ⅲ Cloning-Ready) Vector为载体,构建了其基因组的BAC文库（bacterial artificial chromosome library）。该文库含有69,120个克隆,平均插入片段达110kb,相当于甘蓝型油菜单倍体基因组大小的6.336倍。随机挑选3个大于100kb的克隆进行稳定性继代实验,经100代后插入的DNA片段仍然稳定存在。该材料BAC文库的建成,为我们下一步开展甘蓝型油菜基因组学研究及相关重要功能基因的克隆等提供了必要的技术平台。     

甘蓝型油菜特异矮秆直立株型新品系DW871株高的遗传分析

紧凑株型是油菜抗倒性和稳产性的重要因素。新型矮秆甘蓝型油菜材料DW871具有花序花蕾呈散生状的类甘蓝花序特征,花序或果枝从初花直至收获均表现挺直不弯曲,不串枝,果枝中偏短,着果密,茎秆坚硬,株型紧凑,抗倒性特强等辅助标记性状。本研究分别以DW871为父母本,通过构建不同世代的群体对该品系的株高性状进行遗传分析,辅以其它标记性状进行验证。结果表明源自DW871株高性状为1对显性主基因控制,不存在细胞质效应,但是存在修饰基因的影响,表现出数量性状的遗传特征。DW871为适宜机械化或轻简化种植的中矮秆甘蓝型油菜新品种的选育提供了新的种质资源。     

甘蓝型油菜特异矮秆直立株型DW871株高的遗传分析

      矮秆、紧凑株型是油菜抗倒性和稳产性的重要因素。新型矮秆甘蓝型油菜材料DW871具有花序花蕾呈散生状的类甘蓝花序特征，花序或果枝从初花直至收获均表现挺直不弯曲，不串枝，果枝中偏短，着果密，茎秆坚硬，株型紧凑，抗倒性特强等辅助标记性状。本研究分别以DW871为父母本，通过构建不同世代的群体对该品系的株高性状进行遗传分析，辅以其它标记性状进行验证。结果表明源自DW871株高性状为1对显性主基因控制，不存在细胞质效应，但是存在修饰基因的影响，表现数量性状的遗传特征。DW871为适宜机械化或轻简化种植的中矮秆甘蓝型油菜新品种的选育提供了新的种质资源。     

芥甘杂交创制新型甘蓝型油菜的表型多样性分析

为拓宽甘蓝型油菜遗传背景,明确油菜新种质表型变异水平,筛选优异基因资源,本研究利用芥菜型油菜与甘蓝型油菜种间杂交创制新型甘蓝型油菜54个品系进行田间表型鉴定,分析其表型多样性水平及其性状间相互关系。结果表明,（1）22个数量性状的变异系数范围为4%~99%,遗传多样性指数1.64~2.04;22个形态特征性状的遗传多样性指数为0~1.86。其中角果长度、单株有效角果数、单株产量、生育期、有效分枝高度、蛋白质含量和含油量等7个性状的多样性水平高于国内外已报道的其他甘蓝型油菜的多样性水平,表明芥甘种间杂交能够创制丰富的遗传变异,拓宽甘蓝型油菜遗传背景。（2）主成分分析将44个表型性状转化为10个综合指标,其中主花序有效角果数、单株有效角果数、每角果粒数、单株产量芥酸、亚油酸、油酸、蛋白质、含油量等与产量和品质相关性状是反映新型甘蓝型油菜表型特征的主要差异指标,表明通过这些产量和品质性状的选择可获得目标品系。（3）受甘蓝型油菜定向选育的影响,本试验参试材料具有偏向甘蓝型油菜的表型特点;聚类分析综合44个表型性状将54个参试油菜品系划分为3个类群,其中29个品系与甘蓝型油菜亲本聚为一类,代表了甘蓝型油菜亲本群;18个品系聚为一类,与甘蓝型油菜亲本类群距离较远,营养生长无优势,产量较低,综合性状较差;7个品系聚为一类,与甘蓝型油菜亲本类群距离较近,表现较强的营养生长优势和丰产特点,综合性状优良,可作进一步选育对象,为西藏高产优质甘蓝型油菜品系的选育奠定种质基础。     

甘蓝型油菜全基因组cDNA FOX-hunting过表达文库构建

为系统解析甘蓝型油菜基因功能,结合FOX-hunting和Gateway重组技术,以4种激素和4种非生物胁迫处理的甘蓝型油菜幼苗根和叶片及成熟期种子和角果全长cDNA为混样,构建了全长cDNA FOX-hunting过表达文库。经检测,初级文库滴度为3.0×106,库容为1.2×107CFU;次级FOX-hunting过表达文库滴度为2.6×106,库容为1.04×107CFU。次级文库菌液PCR鉴定表明,阳性克隆率为96%,扩增均为250～3000 bp随机分布的单一条带,表明初级文库已较好地重组到pJVC55载体上。农杆菌转化后的克隆测序发现,140个克隆中有12个克隆为非特异扩增。GO富集分析发现剩余128个基因中,除21个基因功能富集于光合作用途径外,其余基因在转录因子和激酶中随机分布,且功能涉及器官发育、物质代谢和胁迫响应等多个方面。上述结果表明,本研究构建的甘蓝型油菜FOX-hunting过表达文库无功能偏向性、多态性丰富、完整性高,可作为油菜功能基因组的研究基础。     

甘蓝型油菜子叶黄化致死突变体ytl的表型分析和基因定位

甘蓝型油菜子叶黄化致死直接影响油菜出苗率和成苗率，深入研究子叶黄化致死的分子机制可为探究植物生理相关的基础研究提供便利。本文报道了甘蓝型油菜子叶黄化致死突变体ytl（yellow to lethal）的基因定位及候选基因预测结果。该突变体来自恢复系轮回选择群体的自交后代株系，发芽出土后子叶一直处于黄化状态，播种9~15 d后死亡。与野生型相比，突变体ytl的叶绿素、叶黄素含量显著降低。透射电镜观察显示，突变体叶绿体发育仍处于质体阶段，类囊体基粒片层模糊。遗传分析表明，该突变体由一对隐性核基因控制。利用油菜60K SNP芯片结合分子标记技术将该基因定位于C09染色体的标记SSR-140和标记PBZIN-1之间198 kb的物理区间。该研究为进一步克隆基因BnaC09.YTL及后续的功能研究奠定了基础。     

甘蓝型油菜黄籽突变体的遗传研究

甘蓝型油菜显性黄籽突变体９３３０４４产生于甘蓝型黑籽油菜复合杂交第８代。通过９３３０４４与甘蓝型油菜黑籽双低品系９３４３１和７２１—１杂交,研究种籽粒色性状遗传。在９３３０４４×９３４３１杂交组合中,Ｆ１表现黄籽,Ｆ２黄籽株与黑籽株呈３∶１分离。在９３３０４４×７２１—１杂交组合中,Ｆ１表现黑籽,Ｆ２黄籽株与黑籽株比例３∶１３。以上结果表明突变体的黄籽性状受１对显性黄籽基因和１对上位显性黑籽基因互作控制。用Ｙｃ—ｙｃ和Ｂｃ－ｂｃ表示２个基因座的２对等位基因,Ｙｃ为显性黄籽基因,Ｂｃ为上位显性黑籽基因。黄籽性状的广义遗传力ｈ２Ｂ＝６９．８８％～８６．１８％,表明突变体９３３０４４黄色种皮性状有较高的遗传能力。     

甘蓝型油菜BnaA06.mTERF1基因的功能及进化分析

在高等植物中,线粒体转录终止因子(mTERF)影响线粒体或叶绿体的基因表达及植物对逆境的反应等生物学过程。为了研究甘蓝型油菜中线粒体转录终止因子1(mTERF1)的功能,本研究以甘蓝型油菜品种中双11号为材料,在A06连锁群上克隆了mTERF1,该基因编码285个氨基酸,含有5个mTERF功能结构域。利用生物信息学分析筛选到37个甘蓝型油菜mTERF家族蛋白,并进行了系统进化树、基因结构及染色体定位分析。此外,构建甘蓝型油菜BnaA06.mTERF1基因的功能互补表达载体,转化拟南芥mTERF1(soldat10)突变体后,拟南芥的表型恢复到野生型(Ler),说明该基因在油菜和拟南芥中具有保守的功能。本研究填补了油菜中线粒体转录终止因子研究的空白,为进一步探究油菜中线粒体转录终止因子的分子功能奠定了基础。     

隶属函数法鉴定油菜甘芥种间杂交后代的抗旱性

在大田水分胁迫条件下,采用隶属函数值法、灰色关联度分析法结合聚类分析,研究58份甘蓝型油菜和芥菜型油菜的种间杂交后代,分析其单株产量、主花序产量和品质性状的差异。结果表明,单株分枝数和有效角果数与抗旱性显著相关,而角粒数和千粒重与抗旱性关联性较弱。在水分胁迫条件下,抗旱材料主花序的三个性状,即含油量、蛋白质含量和千粒重,在强抗、较抗、不抗材料间的差异均达到1%显著水平,且与单株产量的关联度在50%以上,其中主花序籽粒的含油量及千粒重升高,蛋白质含量降低。利用水分胁迫下三个性状的差异变化可对抗旱油菜进行初步筛选。通过筛选,获得2007M004、2007M018和2007M027三份平均隶属函数值≥0.413的抗旱材料。     

甘蓝型油菜ＨＭＧ基因家族的生物信息学分析

为研究甘蓝型油菜HMG（high mobility group）基因家族的起源、进化和功能,利用生物信息学方法对甘蓝型油菜和其近缘物种HMG基因家族进行鉴定,并对其进化、基因结构、组织表达、直系旁系同源基因进行系统分析。在甘蓝型油菜中鉴定到45个HMG家族成员,并根据进化树和基因结构将其分成5组。染色体定位发现,19条染色体中有18条染色体有HMG基因,说明该家族基因分布较广泛。在甘蓝型油菜与甘蓝、白菜和拟南芥分别鉴定到47、45和26个直系同源基因对。在甘蓝型油菜中鉴定到28个旁系同源基因对,而在其它3个物种中则比较少,这可能与甘蓝型油菜的多次基因组加倍有关。对45个甘蓝型油菜BnHMG基因在根和叶中的表达模式进行分析,结果显示,大多数基因在根和叶中均有表达,且呈现出不同的表达模式。     

甘蓝型油菜NBS-LRR基家族的鉴定及密码子偏好性分析

NBS-LRR（nucleotide binding site and leucine rich repeat）是庞大且复杂的基因家族,对植物的抗病性具有非常重要的作用。为深入了解甘蓝型油菜NBS-LRR基因家族,合理开发利用基因资源,对甘蓝型油菜（Brassica na?pus L.）及相关物种的NBS-LRR基因进行了生物信息学分析,包括基因家族鉴定、系统进化分析、保守基序、基因结构、染色体定位以及密码子偏好性分析等。以拟南芥为参考,在甘蓝型油菜中鉴定到463个NBS-LRR基因家族成员,根据结构域将其分成TIR-NBS-LRR 和CC-NBS-LRR 两类,再分别细分为4 和8 个亚组。19 条染色体均有NBS-LRR基因,其中ChrC09上分布最多,达到53个;NBS-LRR基因以基因簇形式存在居多,可推测抗病基因NBSLRR发生了大规模片段复制。分析5个物种（甘蓝、白菜、甘蓝型油菜、水稻和拟南芥）的NBS-LRR家族基因密码子 偏好性,结果发现,甘蓝型油菜抗病基因有效密码子数范围与甘蓝（B. oleracea L.）更加相近。然后进一步对甘蓝型油菜和白菜（B. rapa L.）与甘蓝的共线直系同源关系进行偏好性分析,并获得相同发现,推测甘蓝型油菜可能和甘蓝在抗病基因密码子的使用偏好上更为相似。     

甘蓝型油菜SERK基因家族的鉴定与系统进化分析

体细胞胚胎发生类受体激酶（somatic embryogenesis receptor-like kinase，SERK）与植物体细胞胚发生，尤其是与植物非生物逆境胁迫响应有关。为鉴定甘蓝型油菜中BnaSERK基因家族成员、揭示其进化关系及其与油菜盐/旱胁迫的响应，利用生物信息学方法对甘蓝型油菜品种中双11的SERK家族成员、基因结构、进化关系、选择压力等进行系统分析，并初步分析了部分BnaSERK基因在盐/旱胁迫下的表达响应模式。结果表明：在甘蓝型油菜基因组共鉴定到24个BnaSERK基因，它们不均等地分布在15条染色体上，可分为3个亚族，具有相对保守的基因结构和保守基序，且含多种与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。共线性分析表明，甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝分别有14对、44对和32对基因表现出共线性。基于比较基因组学研究，甘蓝型油菜BnaSERK基因在经历多倍体化之后，出现了不同程度的丢失现象。分析表明，BnaSERK基因家族在芸薹属物种间的进化相对保守。盐/旱胁迫下的5个BnaSERK基因在叶片中的表达模式分析结果显示，BnaA07g29610D、BnaC01g43240D、BnaCnng07810D基因在盐胁迫下表达量上调，而BnaA01g23070D、BnaA07g23390D基因则表现为下调；BnaA07g23390D、BnaA07g29610D基因在干旱胁迫下表现为上调表达，而BnaC01g43240D、BnaCnng07810D、BnaA01g23070D基因呈下调趋势。表明BnaSERK基因可能在油菜响应盐/旱胁迫的调控机制中发挥着重要作用。     

甘蓝型油菜BnDMC1.A01基因的分离及序列分析

人工合成甘蓝型油菜是进行基因组学研究和种质资源创新的重要材料，但其减数分裂过程中经常出现异常，导致基因组遗传的不稳定和花粉育性的下降。DNA meiotic recombinase 1 （DMC1）是植物中控制减数分裂的重要基因，为了解油菜DMC1同源基因的序列及表达变异，本研究利用拟南芥和芸薹属作物DMC1同源基因的外显子保守序列设计引物，分离了常规和合成甘蓝型油菜（Brassica napus L.）A01染色体上的DMC1全长序列。氨基酸序列比对发现，BnDMC1.A01编码的蛋白具有植物中已报道的DMC1典型的保守结构域。分离了19个不同品系中BnDMC1.A01的基因序列，共划分为六种单倍型，发现第二外显子内存在两个导致氨基酸残基变异的SNP位点，该SNP位点在3种类型的油菜中均有分布。基因表达量分析发现，BnDMC1.A01在合成甘蓝型油菜中的表达量较常规油菜高，这些变异是否同人工合成甘蓝型油菜减数分裂异常有关还需进一步的研究验证。     

甘蓝型油菜和甘蓝CRISPR/Cas9编辑效果的快速检测

CRISPR/Cas9系统是目前最常用的基因组定点编辑工具，通过瞬时表达试验提前验证Cas9/sgRNA载体诱导的突变效率，可以提高基因组定点编辑成功的几率，且显著节省费用及时间。本研究开发了一种利用农杆菌介导的操作简单、适用性好、成本低廉的叶片瞬时表达技术，可用于快速检测甘蓝型油菜和甘蓝中CRISPR/Cas9的编辑效果。针对甘蓝型油菜BnaC.WRKY11.a设计了2个靶位点Tgt1（Target 1）和Tgt2（Target 2），并构建了Cas9/sgRNA-Tgt1/2多重突变载体，在甘蓝型油菜叶片中瞬时表达后，2个靶位点都出现突变，突变效率达11.2%～82.2%。针对甘蓝BolPDS3基因设计了1个靶位点Tgt3（Target3），并构建了Cas9/sgRNA-Tgt3敲除载体，在甘蓝叶片瞬时表达后，Tgt3发生了突变，且大部分为碱基缺失突变，缺失的数目为1～18bp不等，同时还存在少量碱基插入以及碱基替换等突变类型。结果表明这种甘蓝型油菜和甘蓝的叶片瞬时表达技术操作简单、适用性好、成本低廉，CRISPR/Cas9的编辑效果快速易检测。     

硼钼锌对双低油菜华双4号籽粒发育进程中干物质累积的影响

通过水泥池小区试验，研究了B、Mo、Zn三种微量元素对甘蓝型油菜双低品种华双4号角果发育进程中干物质累积过程的影响。结果表明：硼、锌缺乏阻碍了主茎和第一次分枝角果皮干物质向籽粒的转运，进而影响籽粒干重的增加；三种微肥以及硼、锌配施利于角果皮干物质向籽粒的转移，促进籽粒增重。华双4号主茎角果皮干重在开花后43d达最大值，第一次分枝角果皮干重在开花后38d达最大值，主茎籽粒干重在开花后53d达最大值，第一次分枝籽粒干重在开花后49d达最大值。各处理主茎籽粒干重和粒壳比在花后38d出现明显差异，而第一次分枝的籽粒干重和粒壳比在花后33d开始出现明显差异。硼钼锌配合施用有利于油菜籽增产，对产量影响顺序为，完全处理（NPKBMoZn）>-Zn（NPKBMo配合）>-B（NPKZnMo配合）>-Mo（NPKBZn配合）>CK（NPK）。     

两种油菜花瓣缺失突变体 无花瓣性状的遗传分析 。

以两种不同类型油菜花瓣缺失突变体为实验材料,通过与正常有花瓣油菜杂交并回交构建F2 和BC1 群 体,分析两种油菜无花瓣突变体的无花瓣性状的遗传规律。根据田间各遗传群体花瓣度( PDgr)的观察和统计表 明,甘蓝型油菜突变体APT02无花瓣性状由两对主效隐性基因和一对隐性修饰基因控制;白菜型油菜突变体 AM032无花瓣性状由一对隐性基因控制。两种油菜无花瓣突变体无花瓣性状的遗传都不存在母体细胞质效应。     

甘蓝型油菜主花序有效角果数QTL定位

为分析甘蓝型油菜主花序有效角果数的遗传标记,以ZY036×51070杂交构建的双单倍体(DH)为材料,采用2010-2012年在武汉、阳逻、青海和襄阳三年四点五个试验的检测数据,运用WinQTL Cartographer 2.5软件进行主花序有效角果数QTL定位分析。研究共检测到10个与主花序有效角果数相关的QTL,表型变异是9.33%～31.60%,LOD(极大似然函数比的常用对数)值是2.51～5.37,加性效应是2.71～8.09。而且在染色体A1、A5、C1和C9上的4个QTL都可以在2个不同的试验中重复检测到。试验还得到QTL区间的16个连锁标记,其中有8个距离QTL的最大峰值不足1cM。     

我国油菜收获指数研究进展

油菜是收获指数较低的作物，但材料间差异显著。研究发现，油菜有充足的“源”和“库”，受限因子在“流”，因此，阐明油菜高收获指数形成的遗传机理，可为油菜高产育种提供理论和方法。本文简述了国内外对作物收获指数的研究，较详细地介绍了西南大学近年在油菜收获指数研究方面的进展，其中包括油菜收获指数相关性状的遗传关系、不同环境下高收获指数材料的株型特征、生理生化特征和转录组特征、候选基因定位筛选、油菜中蔗糖转运蛋白基因家族和蔗糖磷酸合成酶基因家族成员的研究等，可作为开展油菜高收获指数研究的重要参考。