甘蓝型油菜种子萌发期耐铝毒特性综合评价及其种质筛选

种子萌发是油菜植株形态建成的重要阶段,铝毒是酸性土壤中影响其种子萌发的主要因素之一,因此筛选出种子萌发过程中耐铝毒种质对油菜生产及研究具有重要意义。本研究利用5份甘蓝型油菜品种(系)筛选出油菜萌发期耐铝毒种质资源处理的适宜胁迫浓度为90μg mL~(-1)。并以该浓度处理148份甘蓝型油菜品种(系)种子,于萌发期测定其发芽势、发芽率、鲜重、干重、根长和芽长等指标,通过铝毒胁迫耐性综合评价值(A值)、平均隶属函数值(ASF值)、对铝毒加权耐性系数(WAC值)、相关性、频数、主成分、灰色关联度、聚类和逐步回归分析等鉴定萌发期耐铝性,建立萌发期对铝毒耐性综合评价模型并筛选出适宜的评价鉴定指标。结果表明, 148份甘蓝型油菜的萌发期各指标在品种(系)间存在显著差异;筛选出萌发期耐铝毒甘蓝型油菜品种(系) 01188、WH-20、A109、甲预31棚等。根据灰色关联度及回归分析结果认为,在油菜萌发期测定其根长、芽长、鲜重、发芽率和发芽势,通过回归方程估算其A值,可以初步判断甘蓝型油菜种质的耐铝毒特性。     

草铵膦对油菜种子萌发和根尖细胞遗传毒性的影响

[目的]探讨草铵膦对油菜种子萌发和根尖细胞遗传毒性的影响。[方法]模拟不同浓度和处理时间下,低剂量草铵膦残留对甘蓝型油菜萌发后幼苗生长初期的生长发育和根尖细胞分裂活动的影响。[结果]草铵膦处理对油菜发芽期幼苗下胚轴、初生根等性状的抑制效果随处理浓度的升高和处理时间的延长而增强;0.000 01%的草铵膦残留即可对油菜地上部分和地下部分产生明显的抑制效果,下胚轴对草铵膦的敏感性显著大于初生根;0.005%的草甘膦处理根尖4 h可显著抑制油菜根尖分生区细胞的有丝分裂,其抑制作用随浓度的升高和处理时间的延长逐步增强,并可诱发细胞产生染色体桥、染色体落后、多级分裂、间期微核、染色体浓缩等染色体变异。[结论]试验结果为草铵膦在油菜田使用的安全性评估提供了理论依据。     

苯磺隆胁迫下油菜萌发期相关性状的全基因组关联分析

目的 研究苯磺隆残留对油菜种子萌发的影响,运用全基因组关联分析（genome-wide association analysis,GWAS）揭示苯磺隆胁迫下油菜萌发期相关性状的遗传因子和候选基因,探究油菜在苯磺隆逆境胁迫下的生理形态所反映的基因调控机制,为耐苯磺隆油菜品种的研究提供参考。方法 以241份甘蓝型油菜品种（系）为材料、25 mg·L ^-1苯磺隆溶液为处理液、蒸馏水为对照进行发芽试验。发芽7 d测定并计算相对发芽率、相对根长和相对鲜重。结合芸薹属60K SNP芯片分析群体基因型,通过STRUCTURE软件和TASSEL软件分别对该群体进行群体结构分析以及亲缘关系和LD衰减分析。为有效排除假关联的影响,采用一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）中的6种模型进行比较,确定每个性状GWAS分析的最优模型。同时,利用TASSEL软件在最优模型下对241份材料的3个性状分别进行全基因组关联分析,根据关联SNP位点的LD区间序列预测候选基因。 结果 241份品种（系）群体可分为P1（94份材料）和P2（147份材料）2个亚群,其中约56.28%的材料之间的亲缘关系值为0。全基因组关联分析（K+PCA模型）共检测到16个与性状显著关联的SNP位点,这些位点可解释9.42%—13.14%的表型变异率。通过分析显著SNP位点的LD区间与甘蓝型油菜对应的区间序列,筛选出25个候选基因可能与油菜耐苯磺隆有关,其中9个为细胞色素P450家族基因,5个参与谷胱甘肽合成或代谢过程,2个为多药耐药相关蛋白基因。同时发现与相对发芽率显著相关的基因ATGSTU19编码谷胱甘肽转移酶,参与毒素分解过程,在各种胁迫反应中起重要作用。在相对根长和相对鲜重共同鉴定到的候选基因BnaC02g27690D功能未知。结论 共检测到16个SNP位点与耐苯磺隆性状显著关联,筛选出25个候选基因可能与油菜耐苯磺隆有关。     

基于SNP遗传图谱对甘蓝型油菜部分脂肪酸 组成性状的QTL定位

目的 菜籽油在烹饪、食品加工及工业生产中广泛应用,因此,根据生产需要改善菜籽油脂肪酸组分是油菜育种的重要目标。通过对2种环境下甘蓝型油菜主要脂肪酸组成进行QTL定位分析,寻找甘蓝型油菜脂肪酸组分的QTL及影响本群体脂肪酸组分的候选基因。方法以人工合成甘蓝型油菜10D130和甘蓝型油菜常规品种中双11构建高世代重组自交系（RIL）为研究材料,分别于2016-2017年和2017-2018年2个年度在重庆市北碚区2个不同的环境中设置田间试验,收获自交种子,采用气相色谱法3次重复对种子的脂肪酸组分进行分析。利用油菜6K SNP芯片对该RIL群体进行基因分型,DNA样品预处理及芯片处理严格按照Illumina Inc 公司Infinium HD Assay Ultra操作说明进行。取最小阈值LOD 2.0利用JoinMap4.0软件构建高密度遗传连锁图谱。通过QTL IciMapping V4.1完备区间作图法对油菜主要脂肪酸组成进行QTL定位。结果 2种环境中,两亲本各性状间差异及RIL群体各性状在株系间差异均达到显著或极显著水平,且6种脂肪酸含量在2个环境中均表现为连续分布,适合进行QTL检测。构建用于QTL定位的遗传图谱包含1 897个多态性SNP标记,覆盖甘蓝型油菜基因组3 214.19 cM,平均图距1.69 cM。利用此图谱,在2个环境共检测到位于8条染色体上的23个控制脂肪酸组分QTL位点,与硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、廿碳烯酸和芥酸含量相关的QTL位点分别为6、3、4、5、2和3个,其中在A05、A08和C03染色体上发现多种脂肪酸含量的QTL“富集区”。在A05染色体上检测到亚油酸和亚麻酸含量重叠的主效QTL,亚油酸与亚麻酸表现加性效应相同;在A08和C03上都检测到油酸、廿碳烯酸和芥酸含量重叠的主效QTL,油酸与廿碳烯酸及芥酸表现加性效应相反。与拟南芥脂肪酸代谢基因进行同源性比对分析,在17个QTL置信区间内筛选到22个候选基因,主要通过编码脂肪酸去饱和酶、全羧化酶合酶、碳链延长酶和参与酰基辅酶A生物合成等途径调控脂质的生物合成和代谢。结论 利用甘蓝型油菜6K SNP芯片准确定位了2种环境条件脂肪酸组成的QTL位点,筛选到位于A05、A08和C03染色体上多种脂肪酸QTL的“富集区”,并与拟南芥脂肪酸代谢基因比对出该群体油菜脂肪酸代谢基因,可作为改善油菜籽脂肪酸组成的重要区段及候选基因。     

甘蓝型油菜种子萌发期耐苯磺隆种质筛选与综合评价

本研究旨在探讨不同基因型甘蓝型油菜种子萌发期耐除草剂苯磺隆特性, 建立其筛选的评价体系, 选育萌发期耐苯磺隆的甘蓝型油菜品种(系)。采用苯磺隆耐性度量值(T值)、平均隶属函数值(ASF值)、加权耐性系数(WTC值)等指标及相关分析、频数分析、主成分分析、灰色关联度分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法, 鉴定萌发期耐性。通过11份供试材料相对根长的方差分析, 确定了油菜萌发期耐苯磺隆种质资源筛选及评价研究的最佳苯磺隆浓度为25 mg kg ^-1。在此浓度胁迫下, 241份甘蓝型油菜的根长、芽长、率、发芽势、鲜重5个指标均存在显著性差异。根据T值的聚类分析, 将供试种质划分为5个苯磺隆耐性级别, 其中I级3份、II级30份、III级198份、IV级6份、V级4份。对苯磺隆耐性较强的甘蓝型油菜品种(系)为希望106、SWU95和WH-33, 可作为甘蓝型油菜苯磺隆耐性育种和耐性机制研究的重要资源。根长、鲜重、发芽率可作为评价油菜种质资源萌发期耐性的指标性状。     

苯磺隆胁迫下甘蓝型油菜萌发期关联性状的QTL定位及候选基因筛选

【目的】寻找苯磺隆胁迫下油菜种子萌发性状相关的QTL及其耐性基因,为筛选与培育耐苯磺隆油菜种质以及探究油菜种子萌发过程中苯磺隆耐性分子机理奠定基础。【方法】用0.15 mg·kg ^-1苯磺隆溶液处理由人工合成甘蓝型油菜10D130和甘蓝型油菜常规品种ZS11构建的包含175个株系的高世代重组自交系（RIL）群体,进行种子发芽试验,以蒸馏水为对照,分别测定其相对发芽势、相对发芽率、相对根长和相对干重。然后,利用油菜6K SNP芯片对该RIL群体进行基因分型,通过JoinMap4.0软件构建高密度遗传连锁图谱。基于该遗传图谱,利用MapQTL软件多QTL作图法对4个性状的相对值进行QTL定位,根据各QTL置信区间查找甘蓝型油菜的基因序列,并依次与拟南芥基因组序列进行BLAST,筛选可能与耐苯磺隆胁迫相关的候选基因。【结果】频数分布表明4个相对性状的变异范围较大,且呈连续性分布,符合数量性状表现特征,适宜进行QTL遗传分析。相关分析表明,相对发芽率和相对发芽势呈极显著正相关,相关系数为0.587。构建的遗传图谱包含1 897个多态性SNP标记,覆盖甘蓝型油菜基因组3 214.19 cM,标记之间的平均图距为1.69 cM。利用此图谱共检测到22个相关QTL,表型贡献率变幅为6.4%—12.6%。其中,与相对发芽势、相对发芽率相关的QTL分别有6个和3个,与相对根长和相对干重有关的QTL分别为8个和5个。在A01染色体64.857 cM、55.935 cM和56.645 cM处检测到的相对发芽势与相对发芽率QTL的置信区间完全或者部分重叠。通过分析QTL置信区间上甘蓝型油菜对应的区间序列,筛选到30个可能与油菜耐苯磺隆有关的候选基因,其中包括18个细胞色素P450家族成员、5个糖基转移酶家族基因、1个GSTF相关基因、1个ABC转运蛋白相关基因和1个ALS基因,这些基因均与除草剂抗性机制有关,尤其ALS为磺酰脲类除草剂靶位点酶;另外筛选到1个BHLH和1个JAZ6基因,BHLH与JAZ蛋白可通过相互作用来防御胁迫;检测到1个LSU2蛋白相关基因和1个MATE家族成员,前者参与细胞氧化剂解毒及植物防御反应,后者参与类黄酮、生物碱、金属离子、其他多种代谢物的转运及有毒物质引起的植物胁迫响应。【结论】检测到与相关QTL共22个,筛选出可能与苯磺隆耐性有关的候选基因30个。这些基因通过加速毒性分子的转运与代谢从而响应有毒物质引起的胁迫反应,可能参与植物对苯磺隆的抗性调节与反应机制。     

菜用豌豆品种资源萌发期耐旱性鉴定

为研究菜用豌豆种子萌发期的耐旱性,本试验以31份菜用豌豆品种资源为试验材料,通过2.5%PEG溶液模拟干旱胁迫处理萌发期豌豆种子,统计种子发芽势和发芽率,测定鲜重、干重、根长、芽长等指标,并采用相关性分析、主成分分析、聚类分析、灰色关联度分析及逐步回归分析等方法相结合,对31份菜用豌豆品种资源进行萌发期耐旱性鉴定及耐旱指标筛选。结果表明,2.5% PEG-6000模拟干旱胁迫对菜用豌豆种质资源萌发期各测定指标均有极显著影响;根据综合抗旱系数值(CDC值)、耐旱性度量值(D值)、加权关联度(WDC值)大小对供试种质进行排序,其中耐旱性最强的4个品种依次为16110、16055、16140、16107;耐旱性最弱的3个品种依次为16106、16175、16177。通过聚类分析,在欧氏距离D²=8.5处将31份豌豆品种资源划分为4种类型:第Ⅰ类包括16054、16142等20个品种;第Ⅱ类包括16140、16079和16055 3个品种;第Ⅲ类包括16175、16104等6个品种;第Ⅳ类包括16110和16107 2个品种。逐步回归分析表明,与D值密切相关的指标为发芽指数、活力指数、发芽势、根长,这些可作为豌豆种质资源萌发期耐旱性鉴定综合选择指标。本试验结果为进一步研究菜用豌豆萌发期耐旱性机理及干旱调控缓解机制提供了理论参考,也为菜用豌豆耐旱品种选育及其推广应用奠定了基础。