Physiological Differences Between Yellow-Seeded and Black-Seeded Rapeseeds (Brassica napus L.) with Different Testa Characteristics During Artificial Ageing

Yellow-seeded rapeseed (Brassica napus L.) is a new kind of breeding resources with yellow color, increased oil and protein content and less unwanted crude fiber content due to the thinner and transparent testa compared with traditional black or brown-seeded rapeseed. To analyze the longevity of the yellow-seeded rapeseed during storage, the physiological differences between the yellow and black-seeded near-isogenic lines were studied by artificial ageing method. The testa rate, anthocyanin content and melanin content of yellow-seeded rapeseeds decreased by 20.1, 25.2, and 80.4% respectively than black-seeded rapeseed. During artificial ageing, the yellow-seeded rapeseed showed significantly different effect of ageing compared with the black-seeded, as demonstrated by faster deterioration with lower germination percentage, seed vigour index, reducing sugar and soluble protein contents than the black-seeded, as well as a drastic increase in electrical conductivity, malnodialdehyde (MDA) content and a rapid decrease in activities of antioxidant enzymes catalase (CAT)and superoxide dismutase (SOD). The results suggested that the transparent testa of the yellow-seeded rapeseed lost some abilities to protect the embryo against adverse environmental conditions and thus led to a poor storability.     

甘蓝型油菜黄籽粒色性状研究

从结构解剖、生理生化、遗传和分子生物学等方面对20多年来国内外甘蓝型黄籽油菜的研究成果进行了综述。解剖学研究揭示了甘蓝型黄籽油菜不耐自交的原因，色素物质存在的部位及种皮颜色变化过程；生理生化方面认为花色素、多酚和类黄酮对未成熟种子的种皮颜色有决定作用，黑色素决定了成熟种子种皮颜色。花色素可能由游离苯丙氨酸转化而来，黑色素由游离酪氨酸和多酚为前体合成的，并以邻苯二酚型为主要组成成分；品质性状方面的研究表明：粒色浅，则种皮薄，种皮纤维素含量低，而种子含油量，胚含油量及皮壳含油量就高，但粒色与种子含油量的相关是通过皮壳率和皮壳含油量而体现的。种皮厚，种皮纤维素含量高，千粒重小。单株粒重越大，胚蛋白质含量就高；黄籽粒色主要受母本基因型影响，至少受2对基因控制，环境及农艺措施也影响种皮色泽，其遗传复杂性可能由于不同的A和C基因组控制粒色基因位点间互作，或转座子控制导致的；可以通过系统选育、杂交选育、理化诱变及生物技术选育等方法获得甘蓝型黄籽油菜。     

Identification of quantitative trait loci and candidate genes controlling seed pigments of rapeseed

Rapeseed (Brassica napus L.) is an important source of edible vegetable oil and feed protein; however, seed pigments affect the quality of rapeseed oil and the feed value of the residue from oil pressing. Here, we used a population of rapeseed recombinant inbred lines (RILs) derived from the black-seeded male parent cultivar Zhongyou 821 and the yellow-seeded female parent line GH06 to map candidate genes controlling seed pigments in embryos and the seed coat. We detected 94 quantitative trait loci (QTLs) for seed pigments (44 for embryos and 50 for seed coat), distributed over 15 of the 19 rapeseed chromosomes. These included 28 QTLs for anthocyanidin content, explaining 2.41–44.66% of phenotypic variation; 24 QTLs for flavonoid content, explaining 2.41–20.26% of phenotypic variation; 16 QTLs for total phenol content, accounting for 2.74–23.68% of phenotypic variation; and 26 QTLs for melanin content, accounting for 2.37–24.82% of phenotypic variation, indicating that these traits are under multigenic control. Consensus regions on chromosomes A06, A09 and C08 were associated with multiple seed pigment traits, including 15, 19 and 10 QTLs, respectively, most of which were major QTLs explaining >10% of the phenotypic variation. Based on the annotation of the B. napus “Darmor-bzh” reference genome, 67 candidate genes were predicted from these consensus QTLs regions, and 12 candidate genes were identified as potentially involved in pigment accumulation by RNA-seq and qRT-PCR analysis. These preliminary results provide insight into the genetic architecture of pigment biosynthesis and lay a foundation for exploring the molecular mechanisms underlying seed coat color in B. napus.     

甘蓝型黄籽油菜种皮色素与抗氧化酶的关系

以3个甘蓝型黄籽油菜自交系L 2、L 4、L 6为材料,研究了甘蓝型黄籽油菜种子发育过程中种皮抗氧化酶活性和色素含量的动态变化及其相互关系。结果表明,3种抗氧化酶SOD、POD、CAT活性和2种色素黑色素、花色素含量都是前期低、后期高,其中SOD、POD和CAT于花后41~48d达峰值,黑色素于开花41d后突然升高,花色素于花后27d逐渐升高。统计分析结果表明,黑色素与SOD、POD达极显著负相关,与CAT达显著负相关;花色素与SOD、POD、CAT均呈显著负相关。在收获前7d用1 g/L V c处理大田植株,发现甘蓝型油菜种皮SOD、POD、CAT活性增强,而黑色素、花色素含量下降。由此表明,甘蓝型黄籽油菜种皮抗氧化酶活性可能影响种皮色素含量。     

甘监型黄籽油菜种皮色素与抗氧化酶的关系

以3个甘蓝型黄籽油菜自交系L2、L4、L6为材料，研究了甘蓝型黄籽油菜种子发育过程中种皮抗氧化酶活性和色素含量的动态变化及其相互关系，结果表明，3种抗氧化酶SOD、POD、CAT活性和2种色素黑色紊、花色素含量都是前期低、后期高，其中SOD、POD和CAT于花后41～48d达峰值，黑色素于开花41d后突然升高，花色素于花后27d逐渐升高。统计分析结果表明，黑色素与SOD、POD达极显著负相关，与CAT达显著负相关；花色素与SOD、POD、CAT均呈显著负相关。在收获前7d用1g／L Vc处理大田植株，发现甘蓝型油菜种皮SOD、POD、CAT活性增强，而黑色索、花色素含量下降。由此表明．甘蓝型黄籽油菜种皮抗氧化酶活性可能影响种皮色素含量。     

The Relationship of Color Formation with Related Enzymes and Protein Contents in the Seedcoat of Oilseed Rape (Brassica napus)

Three pairs of near-isogenic lines with different genetic backgrounds of yellow-seeded and black-seeded rape (Brassica napus L.) were used as experiment materials to study the relationship of color formation in the seedcoat with enzyme activity and protein content in it. The results showed that with similar genetic backgrounds, phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and polyphenol oxidase(PPO) activities in the black-seeded lines were much higher than in their yellow-seeded counterparts and maximum PAL activity in the seedcoat occurred comparatively late while no significant difference was present in glutamine synthetase (GS) between the two types of rape. The plants were treated with red light,blue light, p-hydroxybenzoic acid (a PAL inhibitor), polyvinylpyridoxal (a PPO inhibitor),urea (a protein synthesis promoter) or chloramphenicol (CM, a plastid protein synthesis inhibitor) during seed development. It is speculated that PAL may be primarily responsible for coloration in the yellow seed; PPO may be the main factor contributing to the darkness of the testa of the black genotypes; and nitrogen assimilation is, probably, not directly related to the difference in protein content observed between yellow- and black-seeded genotypes, which may be induced mainly by PAL.     

蓝·紫粒小麦新品种(系)籽粒色素研究初报

[目的]为蓝、紫粒小麦资源用于提取植物天然色素提供理论依据。[方法]以白粒小麦晋太170为对照,研究7个蓝、紫粒小麦品种(系)灌浆期籽粒色素的形成情况及遮光对其的影响,测定籽粒中花青苷、黑色素的含量,并用岛津120紫外分光光度计分别测定其530 nm和400~550 nm波长处的吸收值。[结果]不同色系小麦籽粒色素的形成过程不相同,遮光明显地影响了紫色、蓝紫色小麦籽粒中花青苷的产生。蓝紫色黑粒小麦756的花青苷含量最高,紫色黑粒小麦3019的最低,分别是对照的12.62和4.83倍。蓝、紫粒小麦的黑色素含量不同,但均高于对照。[结论]蓝、紫粒小麦籽粒色素的形成过程和花青苷含量不同,与籽粒颜色有较密切的关系。     

我国甘蓝型黄籽油菜育种研究进展

甘蓝型（Ｂ．ｎａｐｕｓ）黄籽油菜育种工作,在我国已进行了２０多年。育种实践表明,其黄籽色泽遗传复杂,籽粒呈“杂黄”色,长期自交不能纯化,并不断分离出黑籽。已培育出的 黄籽品种,尚不能完全适应生产的需要。黄籽育种必须与优质育种、杂交育种、生物技术相结合,才能适应育种科技发展的需要。     

甘蓝型油菜黄籽基因RAPD标记的初步研究

采用RAPD技术,以甘蓝型油菜近等基因系03L1(黑籽)和03L2(黄籽)为材料,对200个10nt的RAPD引物进行了筛选。有18个引物能在近等基因系间扩增出差异片段,其中6个引物在重复实验中表现出很好的重复性。这6个引物扩增出的6个特异片段可能是甘蓝型油菜黄籽基因的RAPD标记。     

甘蓝型油菜种子性状间的相关与通径分析

该研究对108份甘蓝型油菜骨干系材料的含油量、蛋白质含量与种子色素含量进行分析,结果表明：含油量与蛋白质含量、种皮色素含量及胚花色素含量、总酚含量和黑色素含量存在极显著负相关,蛋白质含量与种皮和胚色素含量均达到极显著正相关或负相关,与黑色素含量存在极显著正相关;通径分析表明,种胚类黄酮含量与种子含油量的直接通径系数值都较大,说明对种子含油量的贡献较大;蛋白质含量、种胚总酚含量和种皮黑色素含量与种子含油量的直接通径系数为负值,说明它们对种子含油量的贡献为负效应.种胚总酚含量和黑色素含量与种子蛋白质含量的直接通径系数为较大的正值,说明它们对种子蛋白质含量的贡献较大,为正效应;种胚类黄酮含量和种皮黑色素含量与种子蛋白质含量的直接通径系数为负值,说明它们对种子蛋白质含量的贡献为负效应.油菜籽的含油量提高受到蛋白质含量和种皮、胚色素的影响,蛋白质在合成过程中可能与油分合成竞争底物,与黄酮类化合物的合成代谢途径密切相关,种皮和胚色素含量分别在2个环境中相关性不一致,表明种皮和胚色素合成可能受不同遗传体系控制,色素在其合成代谢途径过程中的底物竞争性可能不同.     

甘蓝型油菜黄籽育种研究进展

综述了油菜种皮颜色的形成、种皮色泽的遗传、黄籽性状的分子标记和黄籽甘蓝型油菜选育等方面的研究进展.提出采用新的方法创造黄籽种质资源,同时加强油菜种皮色泽形成的生物合成途径的研究和分子生物学研究,把芥菜型油菜等的黄籽基因转入到农业性状伏良的甘蓝型油菜中,从而获得黄籽性状能稳定遗传的甘蓝型油菜新品种.     

马氏珠母贝4种壳色选育系F3的生长特性和遗传多样性比较

以随机扩增多态性DNA (RAPD)分析为实验手段,结合形态学特征统计,对经过3代壳色及生长速度群体选育的马氏珠母贝(Pinctada martensiiDunker)黑、白、红、黄4种壳色选育系的生长及遗传多样性进行研究,为进一步选育提供理论依据。结果显示:马氏珠母贝4种壳色F₃选育系的壳色纯化率分别达到黑壳色95.83%、白壳色88.33%、红壳色100%、黄壳色95.0%;各选育系的生长速度均大于普通养殖群体,系间的生长速度也存在显著差异。4种壳色选育系平均多态性位点比率(P)分别为82.51%,81.93%,75.30%,77.03%;平均Nei’s基因多样性指数(H)分别为0.233 6,0.213 4,0.196 5,0.201 9;平均Shannon信息指数(Hi)分别为0.351 6,0.323 0,0.279 9,0.305 9;各系间的遗传分化系数(G_st)为0.214 3~0.318 6,遗传距离(Dxy)分别为黑白0.113 5,白黄0.130 3,黑黄0.134 9,白红0.154 6,红黄0.158 4,黑红0.196 8;聚类分析表明各选育系间的亲缘关系由近及远顺次为黑壳色、白壳色、黄壳色和红壳色。研究表明4种壳色选育系均具有较高的遗传多样性,选育系间遗传分化明显。研究结果为4种壳色马氏珠母贝的定向选育奠定了理论基础。     

Transcriptional profiling between yellow- and black-seeded Brassica napus reveals molecular modulations on flavonoid and fatty acid content

Brassica napus is an important cash crop broadly grown for the vegetable and oil values. Yellow-seeded B. napus is preferred by breeders due to its improved oil and protein quality, less pigments and lignin compared with the blackseeded counterpart. This study compared the differences in flavonoid and fatty acid contents between yellow rapeseed from the progenies of B. napus–Sinapis alba somatic hybrids and the black-seeded counterpart using RNA-seq analysis.Through HPLC-PDA-ESI(-)/MS²     

超黑糯玉米籽粒发育过程中色素积累的动态变化

为探明超黑糯玉米籽粒发育过程中黑色素的积累规律,以超黑糯玉米自交系I46和白糯玉米自交系BN13杂交F2群体中性状为黑糯(黑糯27)和白糯(白糯66)为材料,通过显微观察、类胡萝卜素含量以及花色甙含量的测定,研究超黑糯玉米籽粒发育过程中黑色素的积累及类胡萝卜素和花色苷的变化规律。结果表明:超黑糯玉米籽粒黑色素主要分布于果种皮中,而糊粉层没有黑色素分布,随着籽粒的发育,黑色素从籽粒远胚端开始沉积直至分布到整个籽粒;在黑糯27玉米籽粒发育过程中,类胡萝卜素的含量随着发育时间的推进呈总体下降的趋势,花色苷含量则随着籽粒发育的推进先上升,直到30 d时达到最大值,随后出现下降趋势;在白糯66籽粒发育过程中,籽粒没有黑色素的沉积,类胡萝卜素含量呈先上升后下降趋势,在整个籽粒发育过程中没有检测到花色苷的含量。     

芥甘杂交选育甘蓝型黄籽油菜的研究

甘蓝型黄籽油菜育种是当前油菜育种的一个主要研究方向,但甘蓝型油菜中缺乏黄籽基因资源.利用芥菜型黄籽地方品种四川黄籽作为基因供体,与甘蓝型双低油菜品种进行种间杂交,在BC1F2代发现黄籽单株,经过3个世代的自交纯化,已获得高油分、双低或单低的黄籽甘蓝型油菜新种质.     

不同毛色獭兔皮肤中黑色素沉积及毛囊发育规律

旨在研究不同毛色成年獭兔在毛囊再生过程中皮肤黑色素沉积以及毛囊发育规律。选用2月龄黑色、白色、青紫蓝色、海狸色、蛋白青色和蛋白黄色獭兔各3只,分成6组,定期采集不同生长时期(拔毛后第7天、14天、21天、28天和35天)的皮肤组织,制作石蜡切片。利用光学显微镜观察不同时期皮肤中黑色素含量及毛囊生长情况,并利用Simple western全自动蛋白表达分析技术检测黑色素合成的限速酶-酪氨酸酶(Tyrosinase,TYR)在拔毛后不同时期獭兔皮肤组织中的蛋白表达水平。结果发现,拔毛后7～21 d,毛囊处于生长期;21～28 d,毛囊由生长期进入退化期;在35 d左右时,毛干脱落,毛囊处于休止期。不同毛色獭兔的毛囊均分布在皮肤真皮层中,且不同时期毛囊在真皮层中的深浅不同;不同毛色獭兔皮肤组织在不同时期黑色素含量不同,均在14～21 d黑色素沉积量达到最高,28～35 d时,沉积量逐渐减少;TYR蛋白在不同时期的不同毛色皮肤组织中均表达,且均在21 d时表达水平最高。由此表明,毛囊再发育过程中,经历生长期、退化期和休止期。在不同时期不同毛色獭兔皮肤组织中黑色素含量变化趋势一致,黑色素合成的限速酶TYR在不同毛色獭兔皮肤中蛋白表达水平均最高,与黑色素沉积情况一致。     

密度和氮素与甘蓝型黄籽油菜主要品质的关系

以8个不同来源的甘蓝型黄籽油菜基因型为材料,研究了不同密度和氮素水平下粒色及其他主要品质性状的变化。结果发现,施氮可使甘蓝型黄籽油菜黄籽度明显提高,但同时种子含油量有下降趋势;施氮后多数基因型的胚蛋白质含量均有不同程度的增加;密度对黄籽油菜粒色、种子含油量的影响因基因型而异;密度对胚蛋白质含量有负效应,即密度加大,胚蛋白质含量有降低趋势。     

桔红心大白菜抗根肿病不育系转育方法比较

以普通心抗根肿病甲型"两用系"和桔红心自交系LH为试材,通过杂交、回交和系内交等方法研究了桔红心与普通心的遗传关系、桔红心自交系抗性和育性的基因型。试验结果表明:桔红心对普通心表现为一对隐性基因控制的简单遗传,桔红心自交系的抗性和育性基因型分别为rr和msms;提出了桔红心大白菜抗根肿病雄性不育系的两种转育模式,其中系内交模式比回交模式提前一代得到新的不育系;在第二代筛选桔红心性状时,对子叶法、球心色法和花色法三种方法进行了比较,子叶法不但在幼苗期就可以筛选到桔红心性状,而且抗性调查和育性鉴定的群体最小,是三种方法中最理想的。     

榉树叶色和色素组成的相互关系研究

探析红色、黄色、绿色3种不同色系榉树叶色形成的化学机制,为选育、培育榉树优良株系提供理论依据。以秋季转色期叶色表现为红色、黄色、绿色的榉树叶片为材料,分析其叶片的颜色参数及花青素、叶绿素、类胡萝卜素等色素含量的变化特点,并分析叶色与色素组成间的相互关系。结果表明:秋季叶片转色期,红色系榉树的色相a~*值最高,在10月25日达到最大值,呈现出最佳观赏效果;绿色系榉树a~*值较低,且变化趋势相对平缓;在转色后期,黄色系榉树的b~~*值显著大于红色和绿色系榉树,但其在秋季变色期存在返绿现象。明度L~*值、彩度C~*值与色相b~*值的变化趋势几乎完全一致。不同色系榉树都含有花青素、叶绿素和类胡萝卜素,但不同色系榉树3种色素的含量不同。红色系榉树花青素含量百分比最高,为22.1%~44.6%;绿色系榉树的总叶绿素含量最高,为73.0%~80.5%;黄色系榉树的类胡萝卜素含量最高,为24.7%~35.4%。回归分析结果表明,榉树叶片中,花青素和叶绿素含量与榉树的叶片呈色密切相关。其中花青素含量与a~*值呈正相关,与L~*、b~*、C~*呈负相关,说明花青素含量的增加,使叶片红色度增加,同时明度、黄色度和彩度降低;叶绿素含量与L~*、a~*、b~*、C~*均呈负相关,说明叶绿素含量的增加,使叶片的明度、红色度、黄色度以及彩度均降低;类胡萝卜素含量未被引入方程,说明类胡萝卜素含量与叶片颜色参数无显著相关性(P0.05)。分析显示,花青素含量增加,叶绿素含量降低,可以使叶片变红;而花青素含量降低,叶绿素含量增加,叶片将维持绿色;若花青素与叶绿素同时降低,则将使叶片变黄。叶片内叶绿素、类胡萝卜素、花青素的含量及百分比是榉树呈现红色、黄色、绿色3种不同色系的物质基础和根本原因。     

不同遮阴条件下红花檵木叶色变化与色素的关系

以红花檵木为研究对象,设置全光照、25%遮阴、50%遮阴和75%遮阴四个处理,测定叶片内叶绿素、类胡萝卜素质量分数及花青素质量摩尔浓度和叶色参数(L、a、b值),研究其叶色与色素质量分数(或质量摩尔浓度)间的内在联系。结果表明:红花檵木叶色和色素质量分数(或质量摩尔浓度)在全光照条件下变化不明显;25%、50%和75%遮阴使叶色以不同程度由紫红色向绿色变化,叶色参数a值明显减小,但L值和b值没有明显变化规律。花青素质量摩尔浓度显著下降,叶绿素、类胡萝卜素质量分数以不同速率增加。相关性分析发现,a值与各色素质量分数(或质量摩尔浓度)间均呈极显著相关关系,但L值、b值与各色素质量分数(或质量摩尔浓度)间没有表现出明显的相关性;叶色参数a与色素相对质量分数(或质量摩尔浓度)的回归模型为Y(a值)=10.071+8.006X1(花青素相对质量摩尔浓度)-15.398X2(叶绿素相对质量分数)+13.066X3(类胡萝卜素相对质量分数),F检验达0.01显著水平。