油菜Nsa CMS候选恢复基因的来源及表达

根据同源序列法克隆的Nsa CMS候选恢复基因PPR618的序列,采用PCR方法在Nsa CMS不育系、恢复系、原始体细胞杂交亲本以及其他甘蓝型油菜品种中共克隆出22个同源序列。序列分析表明,野芥亲本野油18、甘蓝型油菜亲本中双4号各含有2个同源序列,而Nsa CMS 4个恢复系则分别含有3、1、1、1个同源序列。恢复系中候选恢复基因的序列与野芥亲本野油18的同源序列的一致性在93%以上,其中恢1、恢3和恢4中至少有一个同源序列与野油18的第一个同源序列完全相同,恢2中的同源序列与野油18的第2个同源序列完全相同;但与甘蓝型油菜的同源序列一致性均低于80%,说明候选恢复基因来源于新疆野芥,而不是甘蓝型油菜。除了原来的PPR618外,获得了3个来源于恢复系的新候选恢复基因。候选恢复基因在序列上与萝卜和矮牵牛的恢复基因一致性较高。半定量RT-PCR分析表明,候选恢复基因在恢复系中多个组织都有表达,但在根、茎中表达量特别少。随着营养器官到生殖器官的发育逐渐升高,候选恢复基因在恢复系中表达量最高的是雄性败育关键时期, 即1.5~2.5 mm的花蕾中,但不育系中的同源基因在茎中的表达量则相对高于其他组织。     

芥菜型油菜(Brassica Juncea)杂种优势利用的研究

1973年,本院发现芥菜型油菜雄性不育株后,经连续几年研究,1975年育成了欧新 A 不育系,欧新 B 保持系和74243—6恢复系,实现了芥菜型“三系”配套。多年来连续测定表明,育成的芥菜型“三系”表现育性稳定,欧新 A 不育系的不育株率达100%,单株自交结实指数平均在0.000—0.103之间。恢复株率为99.54～100%,F_1杂种有较强的苗期优     

甘蓝型油菜高亚麻酸CMS的快速选育方法及效果研究

为了加速甘蓝型油菜高亚麻酸杂交育种进程。以高亚麻酸油菜种质为试验材料,采用快速选育方法进行油菜高亚麻酸CMS及保持系的选育。结果表明：选育周期从5～6年缩短为4年,亚麻酸含量由11.85%提升至16.96%,含油量由45.0%提升至48.8%,单株亚麻酸产出量由0.98 g提升至1.53 g。与原CMS（陕6A）相比,“YM-1A”的含油量、单株产量、亚麻酸含量、异交结实系数、单株亚麻酸产量分别提高8.45%、4.49%、59.43%、12.8%、80.65%;而自交结实系数降低56.86%。因不育性、农艺、品质等性状显著提高,YM-1A在甘蓝型油菜高亚麻酸杂交育种中具有较高的利用价值。     

大白菜CMS96细胞质雄性不育分子特性研究

大白菜CMS96细胞质不育系是由大白菜株系与甘蓝型油菜细胞质不育源杂交、多代回交后获得的。该不育系生长势旺、不育性稳定,不育度和不育株率均为100%,蜜腺正常,在大白菜杂种一代生产中具有广阔的应用前景。为了定位大白菜CMS96细胞质不育所属的类型和获得其不育有关的特异序列,依据atp9、coxI、orf138和orf224保守序列设计4对引物,对3组11份大白菜材料线粒体DNA进行PCR扩增,每组材料内包含同核异质PolCMS、OguCMS、CMS96三种大白菜不育系和一种共用保持系。结果表明,atp9和coxI引物在所有材料中均有扩增产物,供试材料间没有差异;而orf138和orf224引物扩增产物存在差异。orf138引物仅在全部OguCMS和CMS96不育系中扩增出309bp特异带,而保持系和PolCMS不育系没有扩增产物;orf224引物仅在所有PolCMS中扩增出689bp特异带,而保持系、OguCMS和CMS96不育系没有扩增产物。同时,对保持系和不育系花组织mRNA进行RT-PCR分析,进一步验证了orf138和orf224引物扩增产物的特异性和一致性。同源性分析结果表明,利用orf138引物所获得的309bp大白菜mtDNA特异片段均与萝卜OguCMS、甘蓝型油菜OguCMS萝卜体细胞杂种所具有的Oguorf138高度同源,二者有172个核苷酸完全相同,有58个氨基酸完全相同;orf224引物所获得的689bp大白菜mtDNA特异片段与甘蓝型油菜的Polorf224高度同源,二者有677个核苷酸完全相同,有225个氨基酸完全相同,同源性均达到100%。初步认为大白菜OguCMS和CMS96不育系具有相似性,OguCMS萝卜所具有的orf138是导致二者不育的原因;Pol甘蓝型油菜所具有的Polorf224是导致大白菜PolCMS不育的原因。     

甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育杂种优势利用研究进展

甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育系统的不育系育性稳定、彻底,目前被认为是油菜杂种优势利用最为安全、有效的细胞质雄性不育类型。本研究主要针对甘蓝型油菜萝卜质不育系统的Ogura CMS和Kosena CMS两种主要类型,从其转育与改良、育性相关位点及其恢复基因的定位和克隆三个方面,综述了近年来关于萝卜质不育系统的相关分子机理及在甘蓝型油菜杂种优势利用上的主要研究进展。本研究最后还探讨了该研究领域目前存在的问题,并提出了中国甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育系统研究的发展方向。     

以半冬性甘蓝型油菜为亲本增强春性甘蓝型油菜杂种优势

以春性恢复系与半冬性品种(系)杂交后选育的16份新春性恢复系及其4个亲本系[2个半冬性甘蓝型油菜品种(系)和2个春性甘蓝型恢复系]、2个春性甘蓝型不育系为材料, 利用SSR、SRAP和AFLP分子标记技术分析材料间的遗传差异, 同时利用以上2个春性不育系分别与12个新春性恢复系和1个春性亲本恢复系Ag-5进行NCII双列杂交, 测定其杂种优势及杂种表现。16份新恢复系中除931和帐23外, 其余的14份新恢复系与2个不育系的遗传距离均大于其春性亲本恢复系与相应不育系的遗传距离, 说明导入半冬性品种遗传成分能扩大春性恢复系与不育系间的遗传差异; 配制的26个杂交组合中, 其双亲中不育系所对应保持系单株产量为高亲值的组合有15个, 其中13个组合单株产量超亲优势都强于所对应不育系与亲本恢复系Ag-5所配杂交组合, 说明导入半冬性品种遗传成分可增强甘蓝型春油菜杂种优势; 12个新恢复系分别与2个不育系所配24个组合中18个组合的单株产量都分别超过所对应不育系与亲本恢复系Ag-5所配杂交组合, 说明导入半冬性品种遗传成分能提高甘蓝型春油菜杂种的产量; 新恢复系与2个不育系杂交后代的抗病性均强于其亲本恢复系与相应不育系杂交后代的抗病性, 说明导入半冬性品种遗传成分能提高春性甘蓝型油菜杂交种抗菌核病的能力。研究结果表明, 半冬性甘蓝型油菜品种可能为春油菜杂交育种提供有价值的遗传资源。     

榨菜胞质甘蓝型油菜CMS改良及三系配套初步研究

通过杂交和连续回交的手段对榨菜胞质甘蓝型油菜CMS“93-12 A”进行改良,得到了一份新的稳定双低不育系材料“758 A”;榨菜胞质CMS恢保关系鉴定表明“758 A”与PolCMS和陕2 A CMS具有不同的恢保关系,同时筛选到1份恢复材料,对其进行改良获得5份双单倍体恢复系材料;“758 A”与不同恢复系材料的杂交配组产量鉴定结果表明,部分组合具有较好的增产潜力,“758 A”具有较好的配合力.     

利用小孢子培养选育榨菜胞质甘蓝型油菜CMS恢复系研究

以榨菜胞质甘蓝型油菜恢复系材料“06 B033”为母本,优质油菜新品种(系)为父本配制7个杂交组合,并对其F1代进行小孢子培养.结果发现,不同父本的杂交组合在小孢子培养成胚率上表现极显著差异;对获得的DH群体进行对榨菜胞质甘蓝型油菜CMS的恢保性鉴定.结果表明,有5个DH株系对榨菜胞质甘蓝型油菜CMS表现良好的恢复性.     

甘蓝型油菜隐性核不育系ZWAB的选育及其临时保持系和恢复系的筛选

利用甘蓝型油菜隐性核不育杂交组合川油14中发现的不育株作母本、引进英国品种Bristal作父本杂交,F1代与中油821进行复合杂交,于后代中连续选择不育株与可育株兄妹交,获得稳定的两型系ZWAB.通过对其广泛测交,筛选出能完全保持其不育性的临时保持系和完全恢复的恢复系.临保不育系和恢复系配制的杂交种具有较强的杂种优势,有着良好的利用前景.     

甘蓝型油菜Ogu CMS恢复材料1575 R的分子初步鉴定

对甘蓝型油菜萝卜质不育系(Ogu CMS)13个恢复材料(1575R)进行Ogu CMS 恢复基因Rfo及其旁侧特异性标记分子水平鉴定,为鉴定有别于国外恢复系提供依据。用Rfo特异性分子标记、5个Rfo连锁的特异性分子标记、具有缩短的萝卜片段的芸薹属Ogura恢复系(SRF系)特异性标记对1575R的13个恢复材料进行检测,检测以甘蓝型油菜Ogu CMS的4个不育材料和4个保持材料为对照,检测结果与国外同类的恢复材料RRH1、R113、R2000、SRF系和NW1717做比较鉴定。1575R的13个恢复材料都含有Ogu CMS的恢复基因Rfo,而缺少了RRH1、R113、 R2000共有的标记BolJon。同时,1575R含有和NW1717相同的标记。由此初步鉴定出1575R可能和RRH1、R113、 R2000、SRF系是不同的,而和NW1717的同源性最近。     

甘蓝型油菜NEA胞质不育双低杂交种川油58的选育

提高杂交种种子纯度,协调杂交种高产与优质、多抗矛盾,一直是油菜杂交育种的主攻方向。利用笔者研制的NEA胞质雄性不育（NCMS）材料及其恢复材料,通过测交、连续回交、连续自交、杂交,实现三系配套,再经过品质测试、育性鉴定、抗性鉴定和产量比较试验,选育出高产、优质、多抗、高纯度杂交种。川油58为甘蓝型油菜NEA胞质雄性不育高产双低三系杂交新品种,不育系JA1,保持系JB1,恢复系JR2。JA1花朵不育度、不育花朵率及群体不育株率均达100%,不育性稳定彻底,不受环境因素影响,异交结实高,完全不同于现有波里马胞质不育（Pol.CMS）类型。JR2恢复力强,花粉量充足,散粉性好。川油58制种程序简化,制种产量高,杂交种纯度易保证,杂交优势强,综合性状好,品质优,丰产性突出,产量高,含油量高,熟期适中,适应性广,抗（耐）病性强,在各级中间试验和生产试验中表现突出,2005年10月通过四川省农作物品种审定委员会审定。甘蓝型油菜NEA胞质雄性不育材料及其恢复材料实现双低三系配套,不仅保证了杂交种种子纯度,而且在一定程度上协调了高产与优质、多抗的矛盾。     

大白菜转育新型甘蓝型油菜细胞质雄性不育系的研究

用26份不同大白菜株系与甘蓝型油菜细胞质雄性不育材料CMS96进行多代回交转育，成功地转育出5份不同类型的大白菜细胞质雄性不育系（包括桔红心和黄心大白菜株系）。鉴定结果表明，这些不育系材料不育性稳定，不育度100％，不育率100％，蜜腺正常，花药白色退化，植株整齐一致，生长旺盛，是新型的优良大白菜细胞质雄性不育系材料。用其配制的杂交组合，杂种优势明显。     

甘蓝型油菜双低萝卜质不育恢复系快速改良技术研究

通过采取不同的常规育种策略和小孢子培养、分子标记辅助选择等现代生物技术,研究了提高甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系改良效率的方法。结果表明,在甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系杂交转育过程中,采用杂交后代与萝卜质不育系杂交,可使杂交后代分离群体中不具备恢复基因的单株在花期表现出来,无须测交即可进行选择;杂交后代通过小孢子培养,可将稳定纯合时间由传统自交8个世代缩短到3个世代;通过萝卜特异分子标记辅助选择可大大提高选择的精度,减少筛选所需的人力、土地和时间,选择效率提高90%。试验筛选出19个在萝卜质不育恢复系中能够扩增出单一、易于辨别的谱带的SCAR标记引物,其中10个引物在现有的甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系中均能检测出特异标记。筛选出的甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系的特异分子标记与前人研究存在差异,标记相似系数为48.28%~93.10%。通过分子标记无法区分高硫甙和低硫甙恢复系,选育低硫甙萝卜质不育恢复系还需要借助品质分析仪。成功筛选得到6个甘蓝型油菜低芥酸、低硫甙、抗寒、结角正常、农艺性状优良的萝卜质不育恢复系,为将甘蓝型油菜萝卜质不育杂种优势应用于我国油菜生产奠定了基础。     

白菜型油菜遗传物质渗入甘蓝型油菜的研究

本研究以甘蓝型油菜"青油14号"(AACC,2n=38)为母本、白菜型油菜"青海大黄油菜"(AA,2n=20)为父本杂交,经连续自交三代获得F_4代44个新型甘蓝型油菜单株为供试材料。利用SSR分子标记技术对供试材料进行遗传物质渗入分析,结果显示:从油菜A基因组特异引物组合中筛选出55对特异性引物,新型甘蓝型油菜中大黄油菜遗传物质平均渗入率23.0%。青海大黄油菜的A组染色体A1-A10遗传物质在新型甘蓝型油菜渗入率在12.2%~32.5%之间不等,平均22.5%。选取42份新型甘蓝型油菜对其花粉育性进行检测,除203-1、203-2两个单株花粉败育外,其余40个单株花粉可染率介于27.4%~96.4%之间。新型甘蓝型油菜单株之间在形态方面存在明显的差异,根据叶型、株高、花期等可大致分为偏白菜型、偏甘蓝型油菜型,分别占43.2%和56.8%。通过甘白杂交,对新资源进行亲代遗传物质渗入以及花粉育性等相关研究,为甘蓝型油菜种质资源创新提供理论指导。     

芸薹属种间远缘杂交结实的特异性观察

通过对甘蓝型油菜与白菜、白菜与甘蓝型油菜进行种间远缘杂交,观察杂交当代结荚、结籽以及种子发育的特异性。采用特定的芸薹属甘蓝型油菜、白菜不育系材料和白菜、甘蓝型油菜自交材料进行配组,选用染色体数目不同的甘蓝型油菜不育系和白菜薹不育系分别与白菜薹和甘蓝型油菜进行杂交,观察分析杂交后的种子发育过程,分析不同组合的结荚、结籽以及种子发育的特异性。结果表明:以染色体数目多的油菜不育系为母本,杂交亲和力明显高于以染色体数量少的白菜型不育系做母本的杂交组合;虽然其结实率远低于非远缘杂交组合,但所结的种子大多发育正常;而以染色体数量少的白菜型不育系为母本同染色体数目多的甘蓝型油菜进行杂交,在种胚的发育过程中,出现严重的遗传紊乱,致使杂交结实过程中出现授粉困难,授粉后绝大部分受精不良,甚至胚发育死亡,特别是部分种子尚未发育成熟即在荚内发芽等特异情况的发生得到了反复验证,但其内在机理尚不清楚。     

大白菜CMS96不育系和保持系电镜观察

为了研究大白菜CMS96不育系花药败育机理,采用透射和扫描电镜,观察大白菜CMS96不育系和保持系的花药发育过程、花药和花粉表面结构。透射电镜结果表明,与保持系相比,在减数分裂期,大白菜CMS96不育系绒毡层与花药壁中层分开,不育系花粉母细胞皱缩,形状不规则,空隙较大,严重影响减数分裂正常进行;在单核小孢子时期,小孢子开始液泡化,直至成熟花粉期完全液泡化为空细胞,细胞壁严重萎缩,堆积在一起,最终花粉失去功能,导致败育。扫描电镜结果表明,大白菜CMS96不育系药室内的花粉畸形,花粉粒空瘪,表现为凹陷、扁平等形状,表面纹饰也呈多种不规则形状。花粉囊不开裂,没有花粉散出。初步认为,大白菜CMS96不育系花粉的败育从减数分裂开始到成熟花粉,伴随花粉发育整个过程。大白菜CMS96不育系药室内花粉粒虽具有花粉壁的结构,但扁平、空瘪,重叠堆积在药室壁上,失去了活力,无法散开。     

结球甘蓝细胞质雄性不育(CMS)类型的分子鉴定

本研究以高代回交转育获得的6个不育率和不育度均达100%且遗传稳定的结球甘蓝胞质雄性不育系为材料,通过对orf138与orf222基因的特异扩增发现,所鉴定的24个株系64个单株结球甘蓝CMS植株中59个单株既含有orf138基因,也有orf222基因.两种基因共存的结果暗示,该类CMS可能是ogura和nap两种类型的杂合体.进一步的序列分析结果表明,6个结球甘蓝CMS中所扩增获得的orf138基因与来自萝卜CMS的orf138基因序列完全相同;而除Bo134-2 CMS的orf222基因与甘蓝型油菜CMS orf222基因相比对有2个核苷酸差异外,其余5个CMS的orf222基因与甘蓝型油菜nap CMS orf222基因的相似性均为100%.其中,Bo134-2 CMS的orf222基因第191 bp的变异导致第64位氨基酸由精氨酸(R)突变成了赖氨酸(K).     

油菜胞质不育类型相关基因研究进展

细胞质雄性不育在油菜杂种优势利用中具有重要作用,研究细胞质雄性不育的不育机理对有效利用杂种优势,实现三系配套及创造强优势组合具有重要意义。介绍Ogu CMS,Pol CMS,Nap CMS等目前国际上主要的甘蓝型油菜细胞质雄性不育类型,综述了线粒体基因组上与CMS性状相关基因的位点或片段的最新研究进展,并讨论当今学术界有关CMS产生机理的主要论点。     

K型和F型小麦雄性不育系的恢保关系

为了挖掘和利用K型、F型小麦雄性不育系,本研究采用I_2-KI染色法观察花粉败育类型,并以不育系为母本与583个优良小麦品种(系)为父本进行杂交,调查F_1自交结实率,筛选其强恢复系和保持系,以期为杂交小麦育种提供理论支撑。结果表明,K型、F型不育系花粉败育率达96.97%、97.73%,花粉败育类型以染败、典败为主。K型和F型不育系的自交结实率(国内法)分别为4.61%、1.98%。F_1的自交结实率(国际法)在100%以上共有34个,20%以下共有11个。‘良星805’、AQ001、‘临7287’、‘济麦22’是K型不育系的优良恢复系;‘宝8696’、‘农大3291’、‘科1201’、‘冀8906069’可用于转育新型K型不育系;‘宝8696’、‘15展24’、‘洛麦23’、‘临远801’是F型不育系的优良恢复系;‘15展11’、‘汶航6号’、‘林育5号’、‘丰优8号’可用于转育新型F型不育系。以上结果说明,K型和F型不育系花粉均败育彻底、稳定,易找到优良恢复系,且后者更易恢复。     

甘蓝型油菜隐性核不育三系不育系270A°Bb 选育与应用

甘蓝型油菜隐性核不育系育性稳定、易转育且恢复源广,在油菜杂种优势利用中被广泛利用。对甘蓝型隐性核不育纯合两型系270AB转育为隐性核不育三系不育系270A°Bb的过程进行介绍,实现了三系配套,解决了两系繁种中需拔除50%可育株的问题,并选育出集优质、丰产、稳产、耐旱、抗病、广适于一体的配套新品种保油杂1号,在油菜生产中得到广泛推广应用,展现了油菜隐性核不育三系杂种优势利用广阔的前景。