甘蓝型油菜和诸葛菜属间杂种高世代材料形态学和细胞学分析

[目的]进一步揭示甘蓝型油菜和诸葛菜属间远缘杂种高世代(F8～F10)材料的遗传变异规律。[方法]以甘蓝型油菜和诸葛菜属间杂种高世代群体为材料,对甘蓝型油菜和诸葛菜远缘杂交后代表型偏白菜型油菜变异群体进行形态、细胞学方面的研究。[结果]形态学分析表明,杂种后代叶型、叶色、株型、早花性状偏向白菜型油菜,而二级分枝数、角果长度和千粒重与甘蓝型油菜Oro更为接近;细胞学研究表明,这些杂种高世代材料细胞中已不含诸葛菜染色体,多数植株都为少于38条染色体的亚倍体;与白菜型油菜杂种的减数分裂配对结果显示,这些亚倍体后代细胞中丢失的可能是来自C基因组的染色体,随着世代的增加,体细胞染色体数目都有向甘蓝型油菜2n=38升高和回归的趋势。[结论]该研究为揭示杂种后代亚倍体中丢失染色体的来源及形态学改变的原因奠定基础。     

油菜芥甘种间杂交后代F2及BC1F1群体的遗传分析

根据芥菜型油菜和甘蓝型油菜染色体特异基因的序列设计引物，对芥菜型油菜‘四川黄籽’与甘蓝型油菜‘中双11’杂交后代F2和BC1F1群体进行基因型分析，研究芥甘杂种后代中染色体的遗传规律。结果表明：甘蓝型油菜来源的An03、An08、An09、An10、Cn03、Cn09等6条染色体和芥菜型油菜来源的Aj03、Aj10染色体在BC1F1群体中未见丢失，但Bj07染色体丢失频率最高，达62.83%；F2群体中，芥菜型油菜来源的Aj、Bj基因组染色体比甘蓝型油菜来源的An、Cn基因组染色体丢失多，甘蓝型油菜来源的An08、Cn03染色体和芥菜型油菜来源的Bj08染色体丢失少，分别为1.36%、1.36%和0.90%，而Bj07染色体丢失多，达56.56%；BC1F1群体套袋自交平均结实率仅0.60，最高达5.31，自由授粉平均结实率为1.95，最高达12.85；F2群体套袋自交平均结实率仅0.66，最高达17.70，自由授粉平均结实率为2.18，最高达23.05。综上，芥甘杂交后代中芥菜型油菜遗传物质比甘蓝型油菜亲本的遗传物质更容易丢失，要将芥菜型油菜优异的基因导入甘蓝型油菜创制优质种质，需在油菜芥甘杂交育种的早期世代促进其染色体重组配对。     

甘蓝型油菜与诸葛菜的属间新杂种

从甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂种自交后代中，鉴定出一个新杂种植株。该新杂种在表型上为亲本中间型，且雄性不育。将其与甘蓝型油菜回交时，通过幼胚培养获得８个回交第一代植株。所有回交后代植株均可育，在花粉母细胞中形成２２个二价体。来自诸葛菜的６条染色体可被全部丢失或部分进入末期核，也可在后期Ⅰ运动至细胞一极。首次获得的新材料可用于培育甘蓝型油菜与诸葛菜的附加系，并为研究诸葛菜的染色体组结构提供新信息。     

甘白种间杂交后代的形态学特征及细胞学分析

【目的】本文通过甘蓝型油菜和特早熟白菜型油菜种间杂交,实现遗传物质的互相转移,选育新型甘蓝型油菜。【方法】对甘蓝型油菜与特早熟白菜型油菜种间杂交早期世代F_1、F_2和F_3进行细胞学分析。【结果】(1)以甘蓝型油菜为母本的甘白杂交比以特早熟白菜型油菜为母本白甘杂交更易获得杂交种。(2)甘白杂交F_1植株形态偏甘蓝型油菜,花粉育性不佳,染色体数目为29。PMCs减数分裂时染色体配对以二价体方式为主,数目在9～14个之间,后期I分离方式以15/14为主,并出现落后染色体和染色体桥。(3)杂交后代F_2细胞学分析,表型偏白菜型的植株2n=20,中间型植株2n=23～28,偏甘蓝型植株2n=29～58,其中2n=38的植株较少。(4)偏甘蓝型的F_2植株自交后代F_3植株全为偏甘蓝型,2n=35～38的植株后代中2n=38的植株占25.00%以上。(5)F_1花期介于双亲之间,F_2群体中偏白菜型植株大都开花较早,而中间型、偏甘蓝型植株中早花植株的概率较低,且F_3中早花植株更少,不足20.00%。【结论】甘白杂交以甘蓝型油菜为母本更易获得杂交种,且F_1植株偏甘蓝型,2n=29,减数分裂过程出现单价体、多价体、落后染色体、染色体桥等异常行为,且育性不佳。F_2群体植株以偏甘蓝型为主,其自交后代F_3全为偏甘蓝型,其中F_2中2n=38的植株较少,且自交后代染色体并非全为38条。甘白杂交后代中早花植株所占比例随着世代的增加趋于减少。该试验为甘白杂交选育特早熟甘蓝型油菜提供了细胞学依据。     

甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交后代形态学与细胞学研究

[目的]培育稳定的粉红色观光类油菜新品种。[方法]对甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交F_6代进行形态学观察、体细胞观察、花粉母细胞观察。[结果]甘蓝型油菜与诸葛菜属间杂交F_6代的20个株系中,存在15个粉红花色株系,3个淡粉色株系和2个橘红花色株系,其花瓣直径均大于亲本油菜。在株高、分支起点、一次分枝数、主花序长度、主花序角果数等性状上,属间杂种平均比亲本油菜减少18.5%～81.2%。杂种细胞染色体数目变化于40～48条间,42条最多。终变期花粉母细胞减数分裂配对构型主要为21个二价体,后期I大多数表现出19∶23、19∶25和22∶25的分离方式,并观察到染色体落后等异常现象。[结论]该研究为选育经济性状优异且保留粉红色特征的油菜资源材料奠定了基础。     

黄芽白与红菜薹杂种后代的细胞遗传学特征

将白菜型油菜不同栽培种‘红菜薹’和‘黄芽白’进行正反交获得杂种一代,再经过多代自交获得高世代杂种。观察杂种后代形态学特征(叶型、株高、分枝数等）、育性特征（花粉育性、自交结实率）和花粉母细胞减数分裂染色体行为特征。结果表明经过多代自交,杂种后代各性状趋于稳定,正反交杂种形态有较大差异,而高世代杂种与杂种一代相比,形态没有明显变化。杂种后代花粉育性和自交结实率都比较高,花粉可育率均达到90%以上,但与双亲相比仍然稍差。杂种后代花粉母细胞减数分裂比较正常,但仍有少数细胞出现异常染色体行为。杂种后代减数分裂终变期染色体联会主要以形成环状和棒状的二价体为主,但也形成四价体等其他染色体构型。杂种后代中平均形成二价体的数目在6.7～8.2,最多全部20条染色体形成10个二价体,其中形成环状二价体和棒状二价体的比例相差不大。除了形成二价体外,部分花粉母细胞还形成少数四价体。与亲本相比,杂种后代染色体联会出现较多的非同源联会,平均每个细胞形成二价体的数目比亲本少,而形成四价体的数目比亲本多。在减数分裂后期Ⅰ,同源染色体分开并移向细胞两极,减数分裂后期Ⅱ,染色单体分开最终形成四分体。在此过程中,绝大多细胞染色体行为正常,但有个别细胞出现后期Ⅰ染色体不均等分离,有些细胞同源染色体分开时形成染色体桥;有些细胞在减数分裂Ⅱ中期和后期出现落后染色体。此杂种后代减数分裂过程较正常,探明杂种后代的减数分裂特征可为白菜型油菜杂交育种提供理论依据。     

甘蓝型油菜和诸葛菜属间杂种的获得及其特性

采用人工授粉并结合子房培养的方法,进行了甘蓝型油菜和诸葛菜的正反属间杂交。授粉后5~10d,取子房培养于MS或B5培养基(添加6-BA、NAA、水解酪蛋白和活性碳),结果表明,子房培养有助于提高甘蓝型油菜和诸葛菜属间杂种获得频率。不同杂交组合,属间杂交可交配性不同。以诸葛菜为母本的所有杂交组合没有获得成功,但是在以甘蓝型油菜为母本的正交组合中获得了18株属间杂种,其中8株在形态上近似母本湘油15,10株来自于742与诸葛菜杂交组合,表现出完全的雄性不育,幼苗期叶色浅黄,生长发育缓慢,植株矮小,花瓣呈现乳白色,第一次分枝数少且分枝部位较高。形态学和微卫星标记分析表明,这些植株是真正的属间杂种。杂种后代植株(F2代或回交一代)表现多型性,多数植株的性状倾向母本甘蓝型油菜,可育;部分植株表现为双亲的中间型,部分可育;少数植株发育缓慢,不育。这些杂种植株可能是油菜遗传改良的宝贵资源。     

白菜型油菜黄芽白与甘蓝型油菜湘油15种间杂交及其杂种后代的遗传学特征

采用人工杂交方法,以甘蓝型油菜湘油15和白菜型油菜黄芽白为亲本进行正反交获得杂种一代,杂种一代自交产生杂种二代。结果表明,以甘蓝型油菜为母本杂交容易获得杂种后代,而反交组合却比较困难。正反交杂种一代株型和叶片形态都与甘蓝型油菜接近。在花粉母细胞第一次减数分裂前期,染色体主要形成二价体或单价体,但也有少数染色体参与非同源联会形成多价体。第一次减数分裂和第二次减数分裂的中期和后期,落后染色体和染色体桥也较多出现在花粉母细胞中。杂种一代雄蕊发育不良,花粉育性低,自交结实率也比较低。杂种二代花粉育性极显著(P<0.01)提高,自交结实率也比杂种一代极显著(P<0.01)提高。预期经多代自交,杂种育性能得到较好恢复,可以作为甘蓝型油菜改良的遗传资源。     

以六倍体(A~nA~nC~nC~nC~oC~o)为桥梁创制抗旱新型甘蓝型油菜(A~nA~rC~nC~o)

【目的】作为甘蓝型油菜的祖先种之一,白菜型油菜具有遗传多样性丰富、耐干旱、耐土壤瘠薄等优良特性。分析白菜型油菜的抗旱性,并以六倍体为桥梁,创造导入白菜型油菜优良抗旱性的新型甘蓝型油菜。【方法】以甘蓝型油菜和甘蓝为亲本,经杂交、胚挽救、染色体加倍,获得六倍体材料(A~nA~nC~nC~nC~oC~o)。以六倍体(A~nA~nC~nC~nC~oC~o)与白菜型油菜(ArAr)为亲本,杂交获得新型甘蓝型油菜(A~nA~rC~nC~o);以PEG-6000溶液于萌发期模拟干旱处理新型甘蓝型油菜、白菜型油菜,测算种子萌发抗旱指数、相对萌发率、相对萌发势、相对根长和相对胚轴长,评价其抗旱性,并运用隶属函数法对抗旱性鉴定指标进行分析,筛选具有优良抗旱性的新型甘蓝型油菜。【结果】以11份六倍体材料和68份白菜型油菜为亲本,创建了124份新型甘蓝型油菜。新型甘蓝型油菜苗期表型介于六倍体和白菜型油菜之间。所选六倍体材料的染色体数目为56条,花粉育性约90%,合成的新型甘蓝型油菜的染色体数目为38条,花粉育性约80%。选取59份长势优良的新型甘蓝型油菜、7份六倍体材料、10份白菜型油菜以及20份自然甘蓝型油菜,进行主成分分析,四类材料分成三类,即六倍体材料、自然甘蓝型油菜和新型甘蓝型油菜、白菜型油菜,但自然甘蓝型油菜和新型甘蓝型油菜明显分开。以PEG-6000溶液模拟干旱,测定抗旱性指标,确定了用于白菜型油菜和新型甘蓝型油菜模拟干旱处理的PEG-6000溶液浓度,分别为200和250 g·L-1。从59份新型甘蓝型油菜中选取9份进行抗旱性鉴定,发现其中有3份新型甘蓝型油菜的抗旱性优于对照甘蓝型油菜中双11号,而且这三份新型甘蓝型油菜的抗旱性与各自的父本白菜型油菜的抗旱性呈正相关性。【结论】以具备优良抗旱性的白菜型油菜为亲本,以六倍体材料为桥梁,可创制具备优良抗旱性的新型甘蓝型油菜。     

芥菜型油菜与白菜种间杂种的获得与鉴定

以芸薹属植物芥菜型油菜和白菜为研究对象,对其进行常规正反杂交后子房的离体培养,通过离体子房培养获得的杂种种子经MS培养基诱导成苗,获得了芥菜型油菜与白菜的杂种F1代植株,表现出杂种优势;通过细胞学的方法,鉴定了杂种F1幼蕾体的细胞染色体数为2n=28,为母本芥菜型油菜(2n=36)和父本白菜(2n=20)的单倍体染色体数之和;芥菜型油菜与白菜常规杂交后,经离体子房培养获得了“胚性芽”,确立了植物胚挽救的另一种形式。     

甘蓝型油菜与野生芥菜型油菜杂交子代的遗传分析

[目的]分析甘蓝型油菜与野生芥菜型油菜杂交子代的性状遗传。[方法]选用1个甘蓝型油菜种（湘油15号,编号138）与2个野生芥菜型油菜品系（编号153和154）作为试材,进行正反杂交并获得了杂交种子。对杂种F1、F2代的发芽率、叶片大小及形状、株高、花粉育性、籽粒颜色等性状进行了分析。[结果]芥甘杂交较易获得杂交种子,F1代种子发芽率、成苗率及花粉育性均相对较高,平均株高低于双亲;而甘芥杂交较难获得杂种,且F1代自交亲和性差,结实率低,平均株高介于双亲之间;不论正反交,F1代营养生长优势和叶形母本效应明显,F2代株高出现明显分离,呈正态分布,未获得黄籽品系。[结论]为将甘芥杂交子代进一步应用于油菜遗传育种与品质改良提供了理论依据。     

抗寒甘蓝型油菜的初步选育

为将白菜型油菜(Brassica rapa L.)中的抗寒性状转育到甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中,以3个甘蓝型油菜品系为母本,4个抗寒白菜型油菜品种为父本配制杂交组合,研究了各杂交组合回交亲和性以及杂种的形态表现.结果表明:①甘白种间杂交亲和性较高,亲和指数最高的组合达3.42,最低为0.50;②杂交亲和性受双亲基因型的影响,且母本基因型对杂交亲和指教的影响大于父本基因型;③利用SSR鉴定真假杂种,真杂种叶片形态特征介于双亲之间,根系形态偏向于白菜型油菜,具有粗壮的主根而须根较少.通过测配可选出杂交亲和性较高的甘白组合,从而繁殖出较多的杂交及回交分离后代用于下一步的田间抗寒性鉴定和筛选.     

芸薹种蔬菜杂交种及其亲本莲座期基因差异表达与杂种优势的关系

 以'矮脚黄'白菜自交系（97-3-2）、'黄心乌'自交系（003-27）、'上海青'自交系（98-4-2）、'黄芽菜'自交系（97-8-6）和'白蔓菁'芜菁自交系（001-24）为亲本及其杂交所得6个F1代为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析杂种与亲本莲座期叶片的基因差异表达类型与构成主要生物学产量性状的杂种优势关系。结果表明，基因的差异表达与杂种优势的形成有密切关系，相关分析发现双亲共沉默（ABF1）与叶片数杂种优势呈显著正相关；单亲表达沉默（UNP）与株高杂种优势呈显著正相关。     

甘蓝型油菜显性无蜡粉基因的染色体组定位

为给克隆无蜡粉基因提供理论依据,减少无蜡粉基因分子标记的工作量,对用白菜型油菜有蜡粉材料Ｃ１－３３与甘蓝型油菜无蜡粉材料１０４７种间杂交获得的Ｆ１,自交所得Ｆ２,以及与Ｃ１－３３回交获得的ＢＣ１,ＢＣ２代的蜡粉性状分离进行了观察。结果表明,１０４７中显性无蜡粉基因位于甘蓝型油菜的Ａ染色体组上。     

Cytogenetics and germplasm enrichment in Brassica allopolyploids in China

This paper reviews research advances in cytogenetics and germplasm innovation in Brassica allopolyploids, particularly oilseed rape(Brassica napus), in China. Three naturally evolved Brassica allotetraploid species are cytologically stable but tend to preferentially lose several chromosomes from one subgenome when induced by alien chromosome elimination. A-subgenome is extracted from B. napus, and the ancestral Brassica rapa was restituted after the total loss of C-subgenome chromosomes. Genome-wide genetic and epigenetic alterations were observed in both natural and synthetic Brassica allotetraploids. B. napus was subjected to extensive interspecific hybridization with landraces of B. rapa and Brassica juncea, which exhibit abundant phenotype variations, to widen the genetic diversity in breeding and select numerous elite germplasm resources and cultivars; these cultivars include the representative Zhongyou 821, which also parented numerous other varieties. Novel B. napus genotypes were obtained using Brassica trigenomic hybrids and allohexaploids(2 n=54, AABBCC) by combining subgenomes from extant allotetraploids and diploids as bridge. Alien additions, substitutions, and translocations of the B. napus genome were developed by intergeneric/intertribal sexual and somatic hybridizations with several crucifers. Furthermore, mitochondrial DNA recombination promoted the production of novel cytoplasmic male sterile lines.     

芥菜型油菜A9染色体物理图谱构建和结构变异分析

以四川黄籽自交系和紫叶芥自交系多次杂交形成的F6代重组自交系(RIL)群体为材料,运用基因分析技术,构建芥菜型油菜遗传图谱。采用锚定BAC的方法,构建重叠群,最终构建了由16个重叠群共计538个BAC组成的芥菜型油菜A9染色体物理图谱,参考芥菜基因组,估计该物理图谱长度为46.26 Mb,与已发表的白菜、甘蓝型油菜和芥菜参考基因组进行比较,发现芥菜型油菜A9染色体均发生了倒位和缺失等结构变异。     

甘蓝型油菜与诸葛菜属间五倍体后代非整倍体的细胞遗传学研究

甘蓝型油菜与诸葛菜属间五倍体后代的细胞学观察结果表明,非整倍体中体细胞或花粉母细胞(PMCs)出现47、44和41条染色体的频率均高于其他类型的细胞.除了2n=38的植株外,其余均为混倍体.在2n>38的花粉母细胞中,附加的异源染色体经常落后于后期核外而呈现染色体消除现象.在减数分裂的第一次分裂时期,多数PMCs趋向于均衡分离.另外也观察到后期Ⅰ细胞一极出现17或18条染色体的特殊分离方式.对PMC后期Ⅰ细胞核以及雌雄配子的组成及比例的研究也发现,在2n=44和41的植株中存在染色体的消减现象,雄配子染色体消减的速率快于其余两种情况.而且低染色体数目配子(n=22～19)具有更高频率传递给后代.根尖的体细胞中存在染色体消除现象.     

青藏高原白菜型油菜与甘蓝型油菜远缘杂交亲和性研究

为研究青藏高原白菜型油菜与甘蓝型油菜远缘杂交的亲和性,对白菜型油菜与甘蓝型油菜及配制的正反交组合的杂交结实率和亲和指数进行测定,并对杂交F_1代形态学、花粉活力和自交亲和性分析。结果表明:白菜型油菜与甘蓝型油菜杂交,以甘蓝型油菜作母本,结实率和亲和指数较高;甘蓝型油菜与白菜型油菜正反交F_1代组合均表现为自交亲和,植物学性状均偏向于母本,自交亲和性表现为甘蓝型油菜F_1(甘蓝型油菜×白菜型油菜)F_1(白菜型油菜×甘蓝型油菜)白菜型油菜,自交亲和指数分别为20.37、6.30、1.59、0.51,花粉活力表现为甘蓝型油菜白菜型油菜F_1(甘蓝型油菜×白菜型油菜)F_1(白菜型油菜×甘蓝型油菜)。