(芥蓝×羽衣甘蓝)×白菜型油菜人工合成甘蓝型油菜研究初报

以芥蓝和黄籽羽衣甘蓝的杂种 F1 作母本与黄籽白菜型油菜材料杂交.开展了甘蓝与白菜间多变种复合杂交人工合成甘蓝型油菜初步研究.在4个种间杂交组合中,授粉后20天统计,发育子房率在31.5%～60.1%;每100蕾发育胚珠数为 1.1～60.8;借助胚珠培养获得了1个人工合成甘蓝型油菜新材料,其形态上综合了3个亲本的特征.该人工合成甘蓝型油菜自交高度不亲和,蕾期自交结籽也仅 1.8粒/花蕾;与天然甘蓝型油菜杂交表现较高的亲和性,杂交亲和性表现与天然甘蓝型油菜基因型有关.     

甘蓝型油菜三体、双三体和双四体的形态和细胞学特征

从甘蓝型油菜品种“Oro”×诸葛菜杂交后的一个混倍体杂种（2n=19~37）的小孢子再生植株中鉴定出一株2n=42的植株，此混倍体不含有诸葛菜染色体，故2n=42植株的细胞内没有诸葛菜染色体。用其花粉授予“Oro”后获得2n=39、40的植株。2n=39、40、42植株PMCs内染色体的主要配对方式分别为19Ⅱ+1Ⅰ、19Ⅱ+2Ⅰ和19Ⅱ＋2Ⅱ，后期Ⅰ的分离方式分别为20∶19、21∶19和21∶21。故2n=39、40、42为甘蓝型油菜的三体、双三体、双四体。最后讨论了这些种内非整倍体材料在油菜遗传研究中的意义。     

人工合成具有白菜或甘蓝细胞质的甘蓝型油菜

为比较甘蓝型油菜不同细胞质基因组的遗传效应及其与核基因的相互作用,对12个白菜(2n=20)与1个芥蓝(2n=18)的正反交种间杂种分别进行子房和胚培养,人工合成白菜和甘蓝细胞质甘蓝型油菜。结果表明,白菜×芥蓝的正交子房培养杂种苗平均诱导率2.32%,甘蓝×白菜的反交胚培养杂种苗平均诱导率为1.16%。不同杂交组合之间,杂种苗诱导率差异大,但相同亲本正反交杂种获得的难易趋势相似。将单倍体杂种小苗在含0.01%秋水仙碱的MS培养基中预培养处理10d的染色体加倍效果最好,加倍率达59.32%。人工合成的甘蓝型油菜农艺性状类似于栽培甘蓝型油菜,无论正交或反交合成的甘蓝型油菜,其农艺性状介于父母本之间,但更接近于母本。合成油菜花粉育性在40.53%～88.95%之间。     

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。     

Moricandia arvensis 与甘蓝型油菜属间杂种的获得及其生物学特性研究

以C_3作物甘蓝型油菜作父本与野生C_3—C_4中间型植物Moricandia arvensis作有性杂交,经子房培养和胚性芽挽救,获得了4个属间杂种,经腋芽繁殖使杂种群体增至数百株。RFLP分析结果显示,杂种核DNA具有两个亲本的特征指纹,而其细胞质中仅含母本Moricandia arvensis的线粒体DNA指纹。杂种多具33条染色体,为双亲配子染色体数之和。虽然杂种植株在大多数形态特征上表现为双亲的中间类型,但在某些性状上明显趋向某一亲本。杂种植株的一般特征是半匍匐性,浅裂叶,开浅黄花。其以CO_2补偿点很高,为C_3类型。花粉母细胞减数分裂不正常,有多价体产生。杂种雌雄性皆不育。用秋水仙素将杂种加倍为双二倍体后,仍然雄性不育。对进一步向芸薹属作物基因组中导入C_3-C_4基因的技术途径进行了讨论。     

利用SSR指纹图谱技术对杂交油菜种质鉴定的研究

在利用SSR标记构建53份甘蓝型黄籽油菜种质资源的DNA指纹图谱的基础上,筛选出一个对黄籽油菜杂种贵油519及亲本具有共显性的SSR引物Ra2A05b,鉴定大田生产F1杂种群体的纯度,经与大田对比鉴定结果表明：SSR标记鉴定可以更多的识别非杂交种单株。     

油菜不同类型外植体组织培养及再生研究

为建立高效的组织培养体系，以甘蓝型油菜杂交品种恢复系627R、621R和616R材料田间种植植株的侧芽、花托和无菌种子实生苗下胚轴为外植体，探索不同苗龄、预培养时间、预培养基、愈伤分化培养基、诱导出芽培养基以及成苗壮苗培养基中激素配比对芽再生、成苗植株生长势的影响。结果表明：无菌苗快速繁殖体系中，发芽6 天的无菌苗下胚轴或者子叶在预培养（MS+ 2.0 mg/L 2,4-D+ 1.0 mg/L 6-BA+ 30 g/L 蔗糖+ 8 g/L 琼脂，pH 5.85）3 天后转移到分化培养基MS+ 3 mg/L 6-BA+ 1.0 mg/L NAA+5 mg/L AgNO3+ 30 g/L 蔗糖+8 g/L 琼脂(pH 5.85)，或者MS+ 3 mg/L 6-BA+ 1.0 mg/L IAA+ 5 mg/LAgNO3+ 30 g/L 蔗糖+8 g/L 琼脂(pH 5.85)生长，可以获得较高的芽再生频率，对于田间生长到抽薹开花期植株取样的外植体，腋芽的出芽频率高于花托培养的出芽频率，但是这2 类外植体在分化培养基（MS+ 10 mg/L 6-BA+ 1 mg/L NAA+ 30 g/L 蔗糖+8 g/L 琼脂，pH 5.85）生长30 天后都有成苗的潜力，上 述外植体经过组织培养出芽后转移到添加矮壮素的培养基（MS+15 mg/L CCC+15~20 g/L 蔗糖+8 g/L 琼脂，pH 5.85）上继续生长30 天，能够得到根系发达、生长势强的植株。甘蓝型油菜优良恢复系建立的组织培养体系能够快速获得生长势优的油菜植株，加速油菜良种的繁殖与评价。     

甘蓝型黄籽油菜与黑籽油菜苗期生理特性的比较研究

油菜苗期的植株长势与抗性及后期产量密切相关。为探索甘蓝型黄籽油菜抗逆性较弱和产量较低的原因,以2对不同遗传来源的甘蓝型黄、黑籽油菜近等基因系为材料,研究了苗期植株的主要生理特性。结果表明,甘蓝型黄籽油菜苗期生长势弱,叶绿素含量和类胡萝卜素含量,光合速率和叶面积指数（LAI）均比相同遗传背景下的黑籽油菜低;与黑籽油菜相比,甘蓝型黄籽油菜无论是在不同的叶龄期,还是在植株的不同部位,均表现出“糖高氮低”的代谢特点,且越冬期叶片的硝态氮含量和硝酸还原酶活性也低;根颈粗和单株干物质重也明显小。甘蓝型黄籽油菜苗期生长势弱,冬前干物质积累偏少,进而影响其春后的生殖生长,这可能是其产量较低的重要原因之一。     

萝卜-芥蓝异源四倍体的合成及GISH分析

通过萝卜(Raphanus sativus L.,2n=18,RR)与白花芥蓝(Brassica alboglabra Bailey,2n=18, CC)杂交,F1经秋水仙碱加倍合成萝卜-芥蓝异源四倍体（Raphanobrassica, 2n=36, RRCC）。经F₄~F₁₀代连续育性选择,F₁₀单株种子产量达32.3 g,每角粒数达14.9。基因组原位杂交显示F₁₀减数分裂行为类似于二倍体物种,表明该异源四倍体的细胞学行为已经稳定。育性观察表明,可育花粉足够各代生产种子,但低世代杂种出现高频瘪粒种子,胚珠败孕可能是其主要原因。该萝卜-芥蓝异源四倍体可以用作向油菜（B. napus L.,2n=38,AACC）转移萝卜基因的遗传桥梁。     

白菜型油菜粒色主效基因BrTT1的调控机制分析

白菜型油菜(Brassica rapa L.,2n=20, AA)为十字花科芸薹属作物,属于栽培油菜基本种。我国是白菜和白菜型油菜的起源中心,与甘蓝型油菜相比,其起源和栽培历史悠久,遗传资源丰富,具有天然而稳定的黄籽资源。大黄油菜是白菜型油菜中一种天然的黄籽资源,其粒色鲜黄,黄籽性状能够稳定遗传,且具有大粒、含油量高、自交亲和性好等优点,是研究油菜粒色性状的良好材料。本研究对白菜型油菜粒色主效基因BrTT1进行了进一步的功能验证,并对BrTT1的粒色调控机制进行了初步解析。序列比较结果表明, BrTT1在不同遗传背景白菜型油菜黄籽、红褐籽、黑籽品种中存在固定的差异位点,同一粒色材料所得BrTT1序列一致,可用于预测粒色表型;酵母双杂交分析表明,BrTT1可以与另外2个转录因子R2R3-MYB (BrTT2)和WD40 (BrTTG1)以及一个催化酶(BrTT3)相互作用。qRT-PCR结果表明,超量和干扰BrTT1的表达,导致类黄酮合成路径结构基因及其他关键调节基因BrTT2、BrTTG1的异常表达或不表达,从而阻碍了原花色素的正常积累。研究结果进一步明确了BrTT1在白菜型油菜粒色形...     

矮牵牛RCW基因的克隆及功能分析

花色是植物的重要性状,其形成受多种因素影响。为了进一步解析矮牵牛花瓣呈色的分子机制,我们以生物信息分析、基因克隆、基因表达分析、基因沉默等技术,在矮牵牛中克隆和鉴定了一个影响花瓣呈色的基因RCW。不同矮牵牛组织中进行表达分析表明,该基因在雄蕊、雌蕊、花瓣、叶片、根、茎、萼片中都表达,但是在花瓣中的表达随着花瓣发育逐渐增强;并且受到AN1、AN11、PH3等转录因子的调控。在矮牵牛品种M1×V30中进行RNAi沉默RCW基因的表达,其花瓣中的pH值与对照相比明显降低,花瓣呈现更深的紫色。对RCW编码的蛋白进行亚细胞定位发现其位于内质网、高尔基的膜系统上,表明其可能参与pH相关蛋白的转运过程。因此,RCW基因在矮牵牛花瓣细胞中的功能,主要是通过参与pH相关蛋白的转运,调控花瓣液泡中的pH环境,从而影响花瓣的呈色过程。本研究为全面揭示矮牵牛花瓣呈色的分子机制提供了重要依据,并为今后通过分子育种手段改变植物花色提供了理论基础。     

基于RIL群体鉴定棉花抗黄萎病相关QTLs

【目的】鉴定出能够稳定表达的棉花抗黄萎病相关数量性状位点(Quantitative trait loci,QTLs)。【方法】以抗落叶型黄萎病棉花品种常抗棉和感黄萎病品种TM-1为亲本配制的111个重组自交系家系为作图群体,筛选出多态性简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)标记,并用于构建遗传图谱。用完备复合区间作图法对该群体在安阳大田、新疆重病地及病圃等多个环境下的黄萎病病情指数进行QTLs检测。【结果】构建了1张含有12个连锁群、40个标记、总长212.5 cM(厘摩)的遗传图谱。获得了6个与抗黄萎病基因相关的QTLs,对数优势比(Logarithm of the odd score,LOD)分布在2.51～5.55,贡献率最大为20.34%,最小为6.93%。其中,qVR-D05-1能够在安阳大田2015年7月15日和新疆南疆重病地2016年7月9日2个环境中检测到,贡献率分别为12.96%和20.34%。【结论】本研究得到的qVR-D05-1能够为定位出稳定的棉花抗黄萎病相关QTLs提供参考。     

郑196耐大豆胞囊线虫病研究及耐病机理初探

郑196是从黄淮海大豆产区选育的优良大豆品种。该品种在SCN2病圃中鼓粒情况良好;2017年,郑196在黄淮海9个试点的产量与在SCN2病圃中产量相比较,差异不显著,说明该品种具有耐SCN病的特性;利用荧光定量PCR,进一步分析来自Rhg1/Rhg4位点的4个SCN-抗性基因(Glyma18g02580, Glyma18g02590, Glyma18g02610, SHMT)在郑196及其他不同抗性水平大豆中的表达,结果表明:在受到SCN2侵染的0～25 d,4个SCN-抗性基因在抗病材料中的表达量均持续提升;在受到SCN2侵染的10 d/15 d,这4个SCN-抗性基因在郑196及感病材料中表达量达到最高点,之后表达量下降,该结果表明,郑196的耐SCN病机理不同于SCN抗性基因在抗病材料中的抗病机理,其耐病性不是由SCN抗性基因单独调控的,有可能存在其特有的耐病通路或是由抗性基因与耐病基因共同调控其耐病机制。本研究可对抗SCN种质资源创新和抵御SCN策略提供参考依据。     

甘蓝型油菜BnDGAT3基因克隆与载体构建及其生物信息学分析

二酰甘油酰基转移酶(DGATs)是肯尼迪途径中三酰甘油合成的限速酶,DGAT3基因是DGAT基因家族重要成员之一,参与植物体内油脂代谢。为进一步探索甘蓝型油菜BnDGAT3基因功能,本研究通过查找拟南芥AtDGAT3 (AT1G48300),并在Brassica Database数据库检索到2条甘蓝型油菜DGAT3序列,以此为参考序列设计引物,在甘蓝型油菜W0111中克隆了大小均为1 071 bp的BnDGAT3两个拷贝,分别命名为BnDGAT3-1、BnDGAT3-2;经双酶切技术,构建pBI101-DGAT3-35S载体,并转化根癌农杆菌GV3101。2条BnDGAT3序列经生物信息学预测结果显示:BnDGAT3编码的氨基酸均为356,理论分子量约38 442.55 Da;BnDGAT3蛋白的二级结构大致相同且无跨膜结构,由具有TRX-like Fds及含有类似TRX-like Fd结构域的蛋白组成,属于TRX-like Fdfamily超基因家族;BnDGAT3均含有相同数目的外显子和内含子,分别位于A08、C08染色体上。本研究克隆的BnDGAT3经生物信息学分析表明该基因是DGAT3基因家族成员,为进一步探索甘蓝型油菜BnDGAT3基因功能及油菜分子育种提供帮助。     

A cytogenetic study of the progenies of hybrids between Brassica napus and Brassica oleracea, Brassica bourgeaui, Brassica cretica and Brassica montana

In this cytogenetic study the progeny of all crosses were investigated in F₁, F₂ and backcross (BC₁) hybrids. Brassica napus and F₁ hybrids between B. napus and B. oleracea, and between B. napus and three wild relatives of B. oleracea (B. bourgeaui, B. cretica and B. montana). Each of the wild relatives has 18 somatic chromosomes. Interspecific F₁ hybrids were obtained through ovary culture mean. These had 28 and 37 chromosomes and their mean pollen fertility was 10.7% and 93.0%, respectively. Many F₂ and BC₁ seeds were harvested from the F₁ hybrids with 37 chromosomes after self‐pollination and open pollination of the F₁ hybrids, and backcrossing with B. napus. Many aneuploids were obtained in the F₂ and BC₁ plants. It is evident from these investigations that the F₁ hybrids may serve as bridge plants to improve B. napus and other Brassica crops.     

甘蓝型油菜桔黄花色基因的QTL-seq遗传分析及InDel分子标记开发

本研究以甘蓝型油菜黄色花株系16G097和桔黄色花株系J为亲本,回交获得BC1F1世代花色分离群体。对该分离群体的花色差异单株,通过混池分离分析法(BSA)与全基因组重测序(QTL-seq)技术,对桔黄色花性状调控基因进行初步的遗传分析。结果表明,一个主要的候选区域位于甘蓝型油菜的C09染色体区域(C09:4.64~8.28 Mb)。根据该区域的插入/缺失(InDel)变异位点,开发InDel分子标记,经过筛选获得与桔黄色花性状连锁的共显性分子标记2个(BnaC0919, BnaC0934),这个结果也验证了桔黄花色调控基因的候选区域。这些研究结果有利于进一步分离桔黄花色调控基因的候选区段,并为甘蓝型油菜遗传学研究和分子育种提供有价值的资源。     

银叶真藓外植体组织培养消毒方法的筛选

为给银叶真藓全基因组序列测定提供无污染材料,本研究对银叶真藓外植体组织培养的消毒方法进行筛选。分别使用酒精、次氯酸钠溶液和青霉素溶液作为消毒剂,在不同浓度和不同时间下处理银叶真藓外植体,然后分别将处理后的材料接种在改良的Knop培养基上进行培养。一定时间后,通过形态观察银叶真藓的生长状况。实验结果表明,酒精和次氯酸钠溶液对银叶真藓的消毒效果欠佳,而青霉素溶液对银叶真藓的消毒效果较好,由此筛选出银叶真藓外植体组织培养的最佳消毒方法为:用浓度为300 mg/L青霉素溶液浸泡1.5 h。利用本研究筛选出的消毒方法可以获得形态观察上无杂菌污染的银叶真藓材料,为后续全基因组序列测定前银叶真藓DNA的获取提供物质基础。     

芒果种质对炭疽病、蒂腐病、疮痂病的抗性评价

芒果炭疽病、蒂腐病和疮痂病是芒果种质的重要病害,给中国各芒果产区造成严重的危害,而抗病品种选育是防治芒果病害最经济有效的途径。为评价新引进的芒果种质对炭疽病、蒂腐病、疮痂病的抗性水平,采用田间抗病性鉴定方法对56份芒果种质果实的3种病害进行抗性评价。结果表明,56份种质资源中,高抗炭疽病种质5份、中抗炭疽病19份、高感炭疽病4份,高抗蒂腐病16份、中抗蒂腐病26份、高感蒂腐病1份,高抗疮痂病1份、中抗疮痂病17份、高感疮痂病4份,对3种病害均有抗性的种质资源7份。本研究结果初步揭示新引进的一些种质资源对芒果炭疽病、蒂腐病、疮痂病的抗性情况,为进一步地依托供试种质开展抗病性育种提供参考。     

强筋抗旱高产小麦新品种‘晋麦101号’的选育

本研究重点围绕聚合抗旱强筋优质高产广适的育种目标,以广适性优质‘晋麦79号’为母本,以抗旱抗冻优质F14005为父本进行杂交,以期实现性状互补,优质基因累积。采用系谱杂交育种法,通过水旱地交替选择,异地生态抗逆鉴定、分子标记辅助选择育种等手段选育而成小麦新品种‘晋麦101号’。分子遗传试验鉴定结果表明:该品种含有8个抗旱节水相关基因和10个与水分高效利用紧密连锁的标记。2015年、2016年在山西省南部旱地区域试验中,2年区试平均产量5 260.5 kg/hm^2,比对照品种‘晋麦47号’增产8.7%;2017年参加山西省南部旱地生产试验中,平均产量4 822.5 kg/hm^2,比对照‘晋麦47号’增产8.0%,株高82~92 cm左右,穗长7.3 cm左右,千粒重36.8 g,生育期234~236 d,容重778 g/L、粗蛋白15.52%、湿面筋31.85%、稳定时间10.0 min,是近年来中国黄淮旱地难得的强筋型优质抗旱品种。2017年通过山西省农作物品种审定委员会审定(审定编号:晋审麦20170003号),该品种具有品质优、产量高、稳产性好、抗旱抗逆性强、适应性广等特点,适宜山西省南部和宁夏旱塬等北部旱地麦区引种种植。     

小麦材料CH7034中成株期抗白粉病QTL定位

小麦生长过程中常因白粉病侵扰而造成产量和品质损失,发掘新抗源、鉴定新位点是小麦品种抗性改良的基础。CH7034是本实验室选育的一份抗白粉病材料。本研究利用芯片技术对CH7034与感病品种SY95-71的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体进行扫描,结合3年成株抗白粉病鉴定数据,鉴定出5个QTL-Pm,之后开发SSR标记对主效位点QPm.sac-2B.1 (表型变异解释率为30.6%~33.6%)进行图谱加密,进一步将其定位在小麦2B染色体长臂683 034 934~703 889 622基因组区段内,侧翼标记为X2BL-NRM12和X2BL-NRM17。本研究结果为小麦抗病育种提供了新抗源和可用于PCR检测的常规分子标记。