甘蓝型油菜显性核不育系D3A的细胞学研究

为明确甘蓝型油菜显性核不育两型系D3AB的花器官形态差异和不育材料D3A的花药败育时期与特点,并为进一步研究雄性不育机理奠定基础,分别对D3A与D3B不同时期的花蕾进行了形态学观察及细胞学研究.首先通过体视镜观察发现, D3A与D3B外观形态无明显差异,均能正常开花,且在雄蕊发育早期均表现正常,后期D3A雄蕊退化萎缩,花粉囊不能正常开裂;不育材料D3A子房柱头发育速度稍快于D3B.通过扫描电镜观察发现, D3A早期花药基部开始皱缩,表皮细胞排列紧密.随着花蕾发育, D3A花粉囊壁表皮细胞逐渐萎缩,最终塌陷且药室不能正常开裂释放花粉; D3B花粉囊始终呈现出紧致饱满状态,花药正常开裂,同时释放出大量成熟花粉粒.通过石蜡切片观察发现,不育材料D3A和可育材料D3B在花蕾发育早期,都能形成花粉母细胞,但与D3B相比, D3A花粉母细胞结构松散,且绒毡层已开始呈现液泡化状态;进入四分体时期,不育材料D3A的花粉囊中观察到高度液泡化的绒毡层细胞,且无四分体结构出现.实验结果表明:绒毡层细胞提前发生了降解而未向分泌型转化,使四分体时期丧失了发育过程中所必需的营养物质,从而不能形成小孢子并发育为成熟的花粉粒进行释放,因此认为D3A的败育属于绒毡层发育异常类型.     

基于二代测序的甘蓝型油菜白花基因候选区间定位及连锁标记验证

【目的】近几年随着观光农业的兴起,花色的选育和改良已成为甘蓝型油菜种质资源鉴定和材料创制的重要研究方向。以甘蓝型油菜黄白花分离F₂群体为研究对象,通过二代测序技术,对白花性状基因候选区间定位,开发与白花性状连锁的分子标记,为定位白花候选基因和选育白花新材料提供新思路。【方法】以甘蓝型油菜DH纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交,观察F₁和F₂群体的花色分离,分析白花性状遗传模式。在F₂群体中选取30株纯白花和30株纯黄花构建DNA叶片子代池和RNA花瓣子代池,对亲本和DNA叶片子代池进行30×重测序,对RNA花瓣子代池进行5×测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh、中双11、Darmor、Tapidor为参考序列,重测序QTL-seq分析流程计算2个DNA子代池的SNP-index和delta（SNP-index）。利用R包画出SNP-index和delta（SNP-index）滑窗分析图,鉴定候选区间。转录组MMAPPR分析流程以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列,计算SNP频率,ED ⁴（Loess fit）检测峰值和鉴定候选区间。利用MISA进行重复序列鉴定,使用Prime3在候选区间进行SSR引物设计,在F₂群体中采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对SSR引物进行筛选。【结果】甘蓝型油菜黄花与白花杂交F₂群体中,白花和黄花性状分离比符合3﹕1,暗示白花性状受1对显性主效基因控制。全基因组重测序区间定位结果显示,白花性状基因候选区间在Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb。同时以甘蓝型油菜中双11、Darmor、Tapidor分别为参考序列,均鉴定出白花基因候选区间在C03染色体上的一致性和稳定性。转录组测序定位白花性状基因位于Darmor-bzh C03染色体54—55 Mb。转录组测序和重测序定位染色体结果高度一致。在此区间内MISA和Primer3结合设计SSR引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到6个与白花性状紧密连锁共分离的SSR标记。6个SSR标记区间范围在760 kb（52.81—53.57 Mb）。此候选区间与甘蓝、白菜共线性分析,对应白菜A02染色体56.76—57.40 Mb区间,对应甘蓝C03染色体10.99—11.28 Mb区间。【结论】甘蓝型油菜白花性状由1对显性主效基因控制。白花性状基因候选区间在法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb区间内。此区间760 kb范围内筛选出6个与白花性状基因紧密连锁共分离的SSR标记。