甘蓝型油菜DH群体抗倒伏相关性状遗传分析

为明确油菜抗倒伏性的遗传规律，本文利用抗倒伏性差异显著的2个甘蓝型油菜品系配制杂交组合，构建含280个株系的DH群体，采用作物茎秆强度抗倒测量仪等考种工具对该群体进行连续两年的抗倒伏性鉴定，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倒伏性进行遗传分析。结果表明，茎秆抗折力和茎秆抗折强度都受到0对主基因 + 9对微效多基因控制，茎秆抗折力和单株生物量的基因间无互作，茎秆抗折强度的基因间有互补作用，茎秆抗折力和茎秆抗折强度两年的平均遗传率在50%左右，而茎秆直径两年的平均遗传率为69.338 %，单株生物量两年的遗传率分别为52.198%和69.284%，遗传率都较低，性状受环境影响都较大，因此对于茎秆抗折力、茎秆抗折强度、茎秆直径和单株生物量，在育种选择的早期阶段都不宜太严格。同时茎秆抗折强度相比茎秆抗折力更能说明作物的抗倒伏能力，因而在抗倒伏选择育种时应更加关注。     

芥菜型油菜BjA09.TT8和BjB08.TT8基因调节类黄酮的合成

bHLH类转录因子TT8具有调控植物类黄酮合成的功能。本研究采用同源克隆法,在芥菜型油菜紫叶芥中获得了2个TT8拷贝,分别命名为BjA09.TT8和BjB08.TT8,它们分别编码521和517个氨基酸。定量表达分析表明,这2个拷贝在叶中的表达量均显著高于茎和根中,且都响应茉莉酸(JA)信号,在50μmol L–1的茉莉酸甲酯处理0.5 h后表达量均达到峰值;利用毛状根体系过表达发现,BjA09.TT8和BjB08.TT8分别可使紫叶芥和绿叶芥菜型油菜四川黄籽的毛状根中总黄酮含量升高,同时对类黄酮合成基因Bj.CHS的表达具有促进作用,说明二者在功能上具有冗余性。分别在野生型拟南芥和拟南芥tt8突变体中过表达BjA09.TT8和BjB08.TT8发现,过表达拟南芥植株叶片颜色变紫,植株总黄酮和原花色素含量显著升高。本研究表明,BjA09.TT8和BjB08.TT8基因能够促进芥菜型油菜类黄酮的合成,为进一步解析芸薹属植物原花色素合成的调控机制提供了参考。     

甘蓝型油菜分枝角度主基因+多基因混合遗传模型及遗传效应

分枝角度是油菜株型重要性状,是油菜品种高产及适合机械化收获理想株型的基本组成之一。为明确油菜分枝角度的遗传,本研究选用油菜分枝角度大的松散型材料6098B和分枝角度小的紧凑型材料Purler配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合6世代(P₁、P₂、F₁、F₂、BCP₁和BCP₂)的分枝角度进行了遗传分析。结果表明,上部第一分枝(顶枝)和基部第一分枝(基枝)角度的最适合遗传模型均为D-0 (1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因)。顶枝角的主基因加性效应值为4.939º,显性效应值为–4.156º,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是34.08%、1.40%和14.99%,多基因遗传率分别为24.43%、61.72%和63.98%;而基枝角的主基因加性效应值为2.217º,显性效应值为–1.941º,主基因遗传率在BCP₁、BCP₂和F₂中分别是7.86%、1.24%和4.84%,多基因遗传率分别为66.46%、58.49%和73.96%。结果发现油菜分枝角度明显存在主效基因,为油菜分枝角度的遗传改良奠定了基础。     

甘蓝型油菜DH群体种子活力性状的遗传分析

高种子活力是决定后期植株优良形态建立和作物高产的基础。为明确甘蓝型油菜种子活力的遗传规律,本研究选用两个发芽势差异较大的甘蓝型油菜中双11号和R11配制杂交组合,构建了包含280个株系的甘蓝型油菜DH群体。利用建立的室内种子萌发检测系统,对4个种子活力评价指标,包含萌发曲线下面积（area underthe germination curve AUC)、平均发芽时间（mean germination time MGT)、发芽率达到50%所用的时间（time taken for 50% seeds to germinate, T50）、发芽率从16%至84%所用的时间（time between 16% and 84% germination, U8416）,采用主基因+多基因混合遗传模型及偏度和峰度分析方法对种子活力评价指标进行遗传分析。结果表明,萌发曲线下面积受3对主基因+9对微效多基因控制,决定该性状的基因间存在着重叠作用,主基因的遗传率达74.88%,受环境影响较小;平均发芽时间和T50均受2对主基因+微效多基因控制,微效基因的数目分别为13和14对,主基因的遗传率分别为64.20%和64.53%,受环境影响偏大;U8416受4对主基因+8对微效多基因的控制,4对主基因的加性效应均表现为正效应,且决定该性状的基因间存在着互补作用,表明当这些基因同时存在时,基因的加性效应可以增强。主基因遗传率高达87.57%,表明主基因的遗传效应明显,受环境影响较小。研究表明,决定种子活力水平各萌发性状均是由主基因+多基因调控,并且各萌发性状的基因间均表现互作效应,为了使互作的基因间有更多的重组机会,在低世代的选择强度均不宜太大。     

“稻-稻-油”生产模式下短生育期冬油菜品种选育与推广现状分析

近年来,我国食用植物油自给率不到31%,进口依赖度高。油菜是唯一的冬季油料作物,适宜种植区域广泛,是我国重要的食用植物油来源。扩种油菜是保障国家食用油安全的重要举措。充分利用南方双季稻区冬闲田,推广“稻-稻-油”三熟制生产模式是扩种油菜的重要途径。适宜“稻-稻-油”生产模式的区域主要分布在我国湖南、江西、广西和湖北等省的双季稻区,约有187万hm²的潜力面积。根据温光资源条件,3个适宜区域即温光资源宽松区、温光资源紧平衡区和温光资源约束区均要求油菜品种生育期在180 d左右,10月中下旬播种,4月中下旬收获,才能适宜南方双季稻接茬。从2013年到2022年国家油菜品种试验情况来看,共有75个油菜新品种参加早熟组试验,平均生育期为169.3—185.3 d,平均单产1 635.90—2 228.55 kg·hm^-2,其中,有22个品种增产显著。截至2023年5月底,登记生育期在190 d以内,适宜在“稻-稻-油”模式区域种植的短生育期冬油菜品种共有72个,均为甘蓝型双低油菜品种,以杂交品种为主。在品种推广应用上,经相关省份调查,阳光131、丰油...     

基于SNP遗传图谱定位甘蓝型油菜分枝角度QTL

分枝角度是油菜株型的重要性状,与油菜的耐密植性密切相关。本研究利用油菜分枝角差异显著的育种亲本材料1098B (分枝角小)和R~2 (分枝角大)杂交获得F1,通过小孢子培养获得含163份株系的DH群体。以油菜60K SNP芯片进行DH群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对2个环境下油菜顶端分枝角和基部分枝角进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖甘蓝型油菜19条染色体,包含9521个多态性SNP标记, 1442个簇(bin),覆盖基因组长度为2544.07 cM,相邻簇(bin)之间平均距离为1.76 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法(CIM),在2个环境下检测到17个分枝角度QTL,分别位于A01、A02、A03、A06、A09、C02、C03、C04、C06和C08染色体上,单个QTL解释的表型变异为6.39%～21.78%。用比较基因组方法与拟南芥分枝角度同源基因区间比对,鉴定出其中6个QTL的12个候选基因。其中位于A03连锁群QTL在2年的试验中被重复检测到,根据物理位置和基因组信息推测VAMP714为分枝角度的候选基因。这些QTL和候选基因将为油菜分枝角度的遗传改良提供有用的信息。     

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pCAMBIA1301空载体的再生植株为材料,从生根时间、根长、根重、苗高、苗重、总重、生根数、生根率等方面,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,进一步比较生根情况和成本,认为含20 g/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,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。     

通过CRISPR/Cas9技术突变BnMLO6基因提高甘蓝型油菜的抗病性

基因编辑技术可以实现对目标基因高效准确的修饰,为植物遗传改良开辟了新途径。霉菌抗性位点(Mildew resistance locus O, MLO)基因是植物对白粉病菌防御的主效负向调节因子,突变后能增强植物对白粉病的抗性,但在油菜中是否具有同样的功能尚未见报道。为解析该基因在油菜抗病中的功能,本研究通过分析油菜接种核盘菌后基因的表达情况发现,BnMLO6基因受核盘菌诱导表达;利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了一份BnMLO6基因6个同源拷贝同时突变的材料mlo6-212。遗传分析表明,CRISPR/Cas9引起的BnMLO6基因突变能够稳定遗传;mlo6-212突变体在田间和温室条件下都表现出明显的白粉病抗性;在接种核盘菌24 h后,病斑面积显著低于野生型,减小19.5%;BnMLO6基因突变能激发叶片胼胝质的自发堆积,增强接菌后乙烯和茉莉酸抗病信号。因此,BnMLO6基因可能参与了多条抗病信号路径,负向调控油菜对白粉病和菌核病的抗性。研究结果不仅为BnMLO6基因协同调控油菜多种病原菌抗性的研究提供了参考,也为油菜抗病性遗传改良提供了抗性资源和技术支撑。