甘蓝型油菜萝卜细胞质雄性不育恢复材料的创制(英文)

[目的]萝卜细胞质雄性不育(OguCMS)是甘蓝型油菜杂种优势利用理想途径,但由于恢复基因仅存在于萝卜基因组难以直接利用,转育萝卜恢复基因是实现甘蓝型油菜OguCMS应用突破的关键。[方法]本研究以萝-蓝(Rap hanobrassica,2n=58)为恢复基因供体材料,利用嫁接克服远缘杂交生殖障碍,并对获得的属间杂种通过甘蓝型油菜性状、自(异)交结实性状以及恢复率稳定性状等强化筛选,育成了一份甘蓝型油菜OguCMS纯合恢复材料CLR650。[结果]该恢复材料体细胞染色体数目在38～40条之间,减数分裂过程中部分细胞存在染色体落后及形成染色体桥等异常现象,但细胞异常对正常花粉最终形成没有明显影响,恢复株自交、测交均为100%可育。以基于OguCMS恢复基因(Rf0)设计的特异分子标记进行检测,证明该材料存在OguCMS恢复基因。以与之连锁其它萝卜分子标记分析比较,表明其萝卜片段长度短于国外同类恢复系R113。[结论]CLR650的育成为甘蓝型油菜OguCMS创制了新型恢复材料。     

甘蓝型油菜Ogu CMS 1575A 4个恢复系分子标记的初步研究

【目的】对甘蓝型油菜Ogu CMS恢复基因(Rfo)设计的特异分子标记进行检测,为选育有别于国外的同类恢复材料提供依据。【方法】以甘蓝型油菜Ogu CMS 1575A的保持系及其恢复系1601、SR36、SR58、1628为材料,选取1个基于Ogu CMS恢复基因设计的特异分子标记和5个与恢复基因连锁的萝卜标记,对甘蓝型油菜Ogu CMS 1575A的4个恢复系进行恢复基因Rfo分子标记检测,并与国外同类恢复系RRH1、R113、R2000的检测结果进行初步比较。【结果】甘蓝型油菜Ogu CMS 1575A的4个恢复系1601、SR36、SR58、1628均存在Ogu CMS恢复基因。与Rfo连锁的萝卜基因区段的分子标记检测比较表明,恢复系1601、1628连锁的萝卜片段长度短于国外同类恢复系R113;恢复系SR36、SR58与RRH1连锁的萝卜片段长度相近,但是SR58却缺少1601、1628、SR36共有的1个标记SG34。【结论】甘蓝型油菜Ogu CMS 1575A的恢复系1601、SR58、1628可能是有别于国外同类恢复系RRH1、R113、R2000的萝卜质恢复材料。     

甘蓝型油菜萝卜质雄性不育恢复系R2572的分子标记研究

【目的】对甘蓝型油菜萝卜质雄性不育系的18个恢复材料进行恢复基因Rfo及其旁侧特异性标记研究,以便筛选出与国外同类恢复材料具有差异的恢复系。【方法】以18个甘蓝型油菜萝卜质雄性不育恢复系为材料,选择1个Rfo特异性分子标记、5个与Rfo紧密连锁的标记以及先锋国际良种公司关于芸薹属Ogura恢复系专利鉴定的特异性标记对所选恢复材料进行分子检测,根据检测结果与国内外同类恢复材料(RRH1、R113、R211、R2000、CLR650、SRF系、NW1717)进行对比鉴定。【结果】18个萝卜质雄性不育恢复材料均含有恢复基因Rfo,各恢复系缺少了R113、R211,R2000共有的标记E33M47、E32M50、OPN20、OPH15、IN6RS4、E33M58、BolJon、ScH03,同时多了一个R211、R2000、CLR650共有的标记PGlint。各恢复系含有和NW1717相同的标记。【结论】R2572可能与RRH1、R113、R211、R2000、CLR650,SRF系是不同的,而与导入NW1717的萝卜片段长短较为接近。     

利用野生甘蓝改良油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性

【目的】 油菜生产受菌核病危害严重,但油菜中缺乏抗源,严重限制了油菜抗菌核病育种进程。萝卜胞质不育系（Ogu cytoplasmic male sterility,Ogu CMS）是生产油菜杂交种最好利用的授粉控制系统之一,但目前还没有抗菌核病油菜Ogu CMS恢复系选育的报道。野生甘蓝中存在高抗菌核病的资源,以抗病野生甘蓝为抗源,拟将野生甘蓝的菌核病抗病遗传成分转入Ogu CMS材料中,发展优质抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复材料,为进一步发展抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复系提供资源。【方法】 首先采用抗菌核病野生甘蓝Brassica incana与白菜种间杂交,经胚挽救及染色体加倍技术发展人工合成甘蓝型油菜;然后将人工合成甘蓝型油菜与含Ogu CMS的油菜杂交,后代自交,并利用与甘蓝抗病QTL连锁的marker进行分子标记辅助选择（marker-assisted selection,MAS）,筛选携带主效抗病位点C1-QTL和C9-QTL的材料;MAS选中的材料通过侧枝离体接种鉴定评价其菌核病抗性,选择相对感病度S（susceptibility）显著低于甘蓝型油菜中双9号（耐病对照）的材料进行籽粒硫苷和芥酸含量测定,选择籽粒品质相对较好的材料进行恢保测定,筛选含抗病位点、抗菌核病、且结实率较好的Ogu CMS恢复材料。【结果】 成功获得抗病甘蓝与白菜杂交发展的人工合成甘蓝型油菜AC1-4,其菌核病抗性显著高于甘蓝型油菜中双9号;AC1-4与Ogu CMS甘蓝型油菜4Q292杂交产生了146个F₁单株,从中选择到含有甘蓝C1-QTL和C9-QTL、结实正常、相对感病度S分别为0.66和0.40的2个单株4C99和4C115发展F₂世代;并从124个F₂植株中筛选出8份材料自交发展了982个F_2:3单株,并从中筛选到50株含有抗病位点C1-QTL和C9-QTL的植株,其相对感病度S介于0.34—0.89;其中有2份籽粒品质接近单低的材料5X82-2（硫苷含量为45.38 μmol·g^-1饼粕）和5X82-7（芥酸含量为6.5%）。【结论】 改良了油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性。     

利用野生甘蓝改良油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性

【目的】油菜生产受菌核病危害严重,但油菜中缺乏抗源,严重限制了油菜抗菌核病育种进程。萝卜胞质不育系(Ogu cytoplasmic male sterility,Ogu CMS)是生产油菜杂交种最好利用的授粉控制系统之一,但目前还没有抗菌核病油菜Ogu CMS恢复系选育的报道。野生甘蓝中存在高抗菌核病的资源,以抗病野生甘蓝为抗源,拟将野生甘蓝的菌核病抗病遗传成分转入Ogu CMS材料中,发展优质抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复材料,为进一步发展抗菌核病的油菜Ogu CMS恢复系提供资源。【方法】首先采用抗菌核病野生甘蓝Brassica incana与白菜种间杂交,经胚挽救及染色体加倍技术发展人工合成甘蓝型油菜;然后将人工合成甘蓝型油菜与含Ogu CMS的油菜杂交,后代自交,并利用与甘蓝抗病QTL连锁的marker进行分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS),筛选携带主效抗病位点C1-QTL和C9-QTL的材料;MAS选中的材料通过侧枝离体接种鉴定评价其菌核病抗性,选择相对感病度S(susceptibility)显著低于甘蓝型油菜中双9号(耐病对照)的材料进行籽粒硫苷和芥酸含量测定,选择籽粒品质相对较好的材料进行恢保测定,筛选含抗病位点、抗菌核病、且结实率较好的Ogu CMS恢复材料。【结果】成功获得抗病甘蓝与白菜杂交发展的人工合成甘蓝型油菜AC1-4,其菌核病抗性显著高于甘蓝型油菜中双9号;AC1-4与Ogu CMS甘蓝型油菜4Q292杂交产生了146个F1单株,从中选择到含有甘蓝C1-QTL和C9-QTL、结实正常、相对感病度S分别为0.66和0.40的2个单株4C99和4C115发展F2世代;并从124个F2植株中筛选出8份材料自交发展了982个F2:3单株,并从中筛选到50株含有抗病位点C1-QTL和C9-QTL的植株,其相对感病度S介于0.34—0.89;其中有2份籽粒品质接近单低的材料5X82-2(硫苷含量为45.38μmol·g-1饼粕)和5X82-7(芥酸含量为6.5%)。【结论】改良了油菜Ogu CMS恢复材料的菌核病抗性。     

改良型Ogu-NWSUAF CMS油菜的生物学特征

【目的】分析细胞质雄性不育油菜Ogu-NWSUAF CMS与Ogu CMS油菜不育系的异同,并筛选其恢复系。【方法】比较了苗期、花期、成熟期Ogu-NWSUAF CMS和Ogu CMS油菜植株形态上的差异;以Ogu-NW-SUAF CMS为母本,以国内外130份油菜品种(系)为父本,测定Ogu-NWSUAF CMS与Ogu CMS油菜恢保关系的异同;采用石蜡切片法从细胞水平上研究二者花药败育时期的特征;利用位点特异PCR法,研究二者在分子水平上的差异。【结果】Ogu-NWSUAF CMS油菜叶色正常、蜜腺发育良好、雄蕊败育彻底、天然结实性好,其综合性状优于Ogu CMS油菜;Ogu-NWSUAF CMS和Ogu CMS油菜的恢保关系不同,鉴定出了2份Ogu-NWSUAF CMS油菜的恢复系;Ogu-NWSUAF CMS油菜花药发育受不育基因的影响较晚,能分化出4个花粉囊,小孢子败育于单核期;在Ogu-NWSUAF CMS油菜中能同时扩增出Ogu系统和Nap系统的特征片段。【结论】Ogu-NWSUAF CMS油菜克服了Ogu CMS油菜的黄化缺绿现象,雄蕊败育彻底,天然结实性更好,与Ogu CMS油菜的恢保关系不同,二者在细胞和分子水平上均存在差异。     

基于二代测序的甘蓝型油菜白花基因候选区间定位及连锁标记验证

【目的】近几年随着观光农业的兴起,花色的选育和改良已成为甘蓝型油菜种质资源鉴定和材料创制的重要研究方向。以甘蓝型油菜黄白花分离F₂群体为研究对象,通过二代测序技术,对白花性状基因候选区间定位,开发与白花性状连锁的分子标记,为定位白花候选基因和选育白花新材料提供新思路。【方法】以甘蓝型油菜DH纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交,观察F₁和F₂群体的花色分离,分析白花性状遗传模式。在F₂群体中选取30株纯白花和30株纯黄花构建DNA叶片子代池和RNA花瓣子代池,对亲本和DNA叶片子代池进行30×重测序,对RNA花瓣子代池进行5×测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh、中双11、Darmor、Tapidor为参考序列,重测序QTL-seq分析流程计算2个DNA子代池的SNP-index和delta（SNP-index）。利用R包画出SNP-index和delta（SNP-index）滑窗分析图,鉴定候选区间。转录组MMAPPR分析流程以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列,计算SNP频率,ED ⁴（Loess fit）检测峰值和鉴定候选区间。利用MISA进行重复序列鉴定,使用Prime3在候选区间进行SSR引物设计,在F₂群体中采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对SSR引物进行筛选。【结果】甘蓝型油菜黄花与白花杂交F₂群体中,白花和黄花性状分离比符合3﹕1,暗示白花性状受1对显性主效基因控制。全基因组重测序区间定位结果显示,白花性状基因候选区间在Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb。同时以甘蓝型油菜中双11、Darmor、Tapidor分别为参考序列,均鉴定出白花基因候选区间在C03染色体上的一致性和稳定性。转录组测序定位白花性状基因位于Darmor-bzh C03染色体54—55 Mb。转录组测序和重测序定位染色体结果高度一致。在此区间内MISA和Primer3结合设计SSR引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到6个与白花性状紧密连锁共分离的SSR标记。6个SSR标记区间范围在760 kb（52.81—53.57 Mb）。此候选区间与甘蓝、白菜共线性分析,对应白菜A02染色体56.76—57.40 Mb区间,对应甘蓝C03染色体10.99—11.28 Mb区间。【结论】甘蓝型油菜白花性状由1对显性主效基因控制。白花性状基因候选区间在法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb区间内。此区间760 kb范围内筛选出6个与白花性状基因紧密连锁共分离的SSR标记。     

白菜细胞质雄性不育的恢保关系与分子鉴定

【目的】明确白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其多样性。【方法】采用遗传学方法和已报道的5个不育细胞质orf138、orf222、orf224、orf263和orf288的特异引物的分子鉴定方法,对8种大白菜雄性不育材料(CMS3411-7、CMS7311、00S54-m-1、00S54-m-2、12XC4、00S11-1、00S11-3和00S11-8)进行鉴定。【结果】恢保关系分析表明,Pol CMS的恢复系和保持系对于Ogu类型(12XC4)及Ogu和Nap综合类型(00S54-m-1、00S54-m-2、00S11-1、00S11-3和00S11-8)雄性不育(简称Ogu-Nap CMS)均表现为保持系。分子鉴定表明,8份白菜雄性不育材料中有2份的细胞质属于Pol型甘蓝型油菜不育类型,1份属于Ogu型萝卜不育类型,5份材料的细胞质为Ogu-Nap CMS不育胞质综合类型,没有芥菜不育细胞质。细胞质多样性分析结果表明,5份Ogu-Nap型甘蓝型不育胞质综合类型的细胞质雄性不育材料中,1份材料(00S54-m-1)在BnTR4位点存在变异。【结论】明确了白菜细胞质雄性不育类型、恢保关系及其细胞质多样性。     

油萝卜抗胞囊线虫基因的染色体定位及其在油菜附加系中的稳定性

【目的】油萝卜（2n=18,9条染色体分别被称作a～i）具有抗甜菜胞囊线虫的基因。探索油萝卜携带的抗甜菜胞囊线虫基因所在的染色体和外源的油萝卜染色体在油菜中的遗传稳定性。【方法】9个油菜附加系进行自花受粉,分别获得附加系的自交F2代。利用筛选的分子标记检测和原位杂交（FISH）检测附加染色体在F2代中的遗传稳定性;通过对9个油菜附加系F2代接种甜菜胞囊线虫的2龄幼虫,鉴定携带抗甜菜胞囊线虫基因所在的染色体。【结果】9个附加系自交F2代中的附加染色体遗传表现不一,5个油菜附加系的F2代中均有2条附加染色体,能稳定遗传;4个附加系的自交后代中附加染色体的遗传表现不稳定,部分后代中无附加染色体。FISH检测9个附加系自交F2代中的附加染色体表明：与分子标记检测的结果相符,并且4个不稳定的附加系中,有的自交后代虽然有附加染色体,但有1或2条。接种甜菜胞囊线虫测定结果表明,含有油萝卜染色体DD的油菜附加系对甜菜胞囊线虫的抗性水平与附加染色体的供体油萝卜相当,而其它8个附加系的自交后代未表现出抗性,与受体油菜相近。【结论】油萝卜的9条染色体分别附加到油菜中后,其遗传稳定性因附加的染色体而异,有的能稳定遗传,有的在自交后代中丢失1或2条;抗甜菜胞囊线虫的基因在d染色体上。     

甘蓝型油菜三隐性核不育白花突变材料的三系选育方法及其遗传分析

【目的】研究甘蓝型油菜三隐性核不育白花突变材料的三系选育,并验证三隐性核不育类型油菜的遗传模式。【方法】从2004年陕西省油菜区域试验编号为"8"的材料中发现了1株甘蓝型油菜白花突变体单株,自交产生育性分离;通过连续兄妹交筛选优质不育系,同时通过广泛测交筛选临保系和优质恢复系,最后运用临保系与恢复后代测交出现7∶1的育性分离比的方法来验证三隐性核不育类型油菜的遗传模式。【结果】选育出稳定的白花纯合两型系、白花临保系、白花全不育系及恢复系。在遗传验证中,得到了编号为h25的非恢复株,符合自交61∶3、测交7∶1的分离比例。【结论】实现了白花性状的三系配套,初步证明复等位模式有待进一步商榷。     

籼粳超级杂交稻育种技术创新与品种培育

【目的】针对籼粳亚种间杂种优势利用存在的生育期偏长、结实率偏低、制种产量较低等问题,开展籼粳亚种间超级杂交稻育种技术创新与实践。【方法】通过籼粳渐渗杂交,选育花时早、柱头外露高的粳型保持系,进一步转育高异交率粳型不育系。通过籼粳渐渗杂交、广亲和基因分子标记辅助选择、籼粳成分定向选择等技术手段,选育穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系,并比较与普通粳稻恢复系在主要农艺性状、程氏指数、广亲和特性、广亲和基因、恢复谱等方面的差异。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”2种配组方式,比较两者的光温反应类型表现与异交结实率差异。利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与CH58、C84、C927等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育“粳不籼恢”或“籼不粳恢”籼粳亚种间杂交稻。【结果】在高异交率粳型不育系创制方面,转育出早花时粳型不育系春江16A以及春江99A、春江23A等早花时、高柱头外露率粳型不育系,制种产量明显提高;在籼粳中间型广亲和恢复系创新方面,选育出CH58、C84、C927等穗型大、茎秆粗壮、广亲和性好、恢复谱广的籼粳中间型广亲和恢复系。晚粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为较强的感光特性,中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,早籼不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代光温反应类型则表现不一。无论是“粳不籼恢”还是“籼不粳恢”配组,父母本的花时差小、不育系柱头外露率高,则有利于提高制种的异交结实率。采用“粳不籼恢”和“籼不粳恢”的配组方式,利用粳型不育系春江16A、籼型不育系五丰A与C84等籼粳中间型广亲和恢复系配组,选育出春优84、五优84等籼粳亚种间杂交稻并通过品种审定,表现出穗型大、杂种优势强、增产潜力大、抗倒性强、结实率高、后期耐寒性好等优点。【结论】通过籼粳渐渗杂交,成功转育出花时早、柱头外露率高的高异交率粳型不育系。籼粳中间型广亲和恢复系携带有S5-n,恢复谱广,明显不同于普通粳稻恢复系。中粳不育系/籼粳中间型广亲和恢复系的杂种一代表现为感温特性,有利于缩短全生育期。不育系柱头外露率高、父母本的花时差小,有利于提高籼粳亚种间杂交稻制种的异交结实率;选育出春优84等籼粳超级杂交稻组合。     

六倍体(A~nA~nC~nC~nC~oC~o)与白菜型油菜杂交可交配性及后代菌核病抗性

【目的】利用亲本种遗传资源是改良甘蓝型油菜的重要手段。以甘蓝型油菜与菌核病抗性甘蓝杂交合成的六倍体为桥梁,与大量的白菜型油菜杂交,合成杂种,探索改良甘蓝型油菜菌核病抗性的策略。【方法】采用菌核病抗病甘蓝(C01)与甘蓝型油菜(中双9号)杂交合成六倍体,通过分析六倍体的育性、菌病抗性和减数分裂行为来分析其作为桥梁材料转移菌核病抗性的可能性;将六倍体与110份白菜型油菜杂交,通过考察杂种发育和可交配性来分析六倍体与白菜型油菜杂交的可行性;通过鉴定杂种的苗期表型特征、自交结实率及离体茎秆的菌核病抗性来分析杂种在改良甘蓝型油菜遗传背景上的利用潜力。【结果】该六倍体的花粉育性为90.6%—92.7%,自交结实率为3—7粒/角果;菌核病抗性显著高于对照品种(中双9号);处于减数分裂后期I的花粉母细胞中,68.80%(86/125)的染色体分离比为28﹕28。110份春性、冬性和半冬性的白菜型油菜与六倍体杂交,授粉15 d后的胚珠发育正常,并且都能收获成熟种子,平均可交配性为(4.25±3.91)粒/角果。尽管不同基因型之间的可交配性存在显著差异,但是不同生态型的白菜型油菜与六倍体杂交的可交配性无显著差异(半冬性:(4.35±3.77)粒/角果,春性:(4.34±4.51)粒/角果,冬性:(4.01±3.43)粒/角果;P=0.44)。六倍体作为母本或者父本与白菜型油菜杂交都能结籽,而且没有显著性差异(六倍体为母本:平均结实率为4.27粒/角果;六倍体为父本:平均结实率为3.95粒/角果;P=0.69)。六倍体与白菜型油菜杂交创建的杂种,苗期形态似甘蓝型油菜,但是表型变异丰富;杂种都能自交结籽,平均自交结实率为(7.72±4.45)粒/角果;来自不同生态型的白菜型油菜与六倍体合成的杂种自交结实率无显著性差异(冬性白菜型油菜合成的杂种平均自交结实率:(8.07±3.43)粒/角果,半冬性:(7.88±4.64)粒/角果,春性:(6.41±3.00)粒/角果,P=0.95)。经过两年的离体茎秆菌核病抗性鉴定,6份杂种的菌核病发病程度两年均显著低于中双9号(P0.05)。【结论】以六倍体为桥梁能有效地将甘蓝型油菜亲本种的优良性状导入到甘蓝型油菜中。     

甘蓝型油菜Polima和Shan 2A CMS的orf224基因的序列分析

【目的】油菜Polima CMS的线粒体基因组中含有orf224的4.5kb的区段是与细胞质雄性不育相关的，验证Shan2A CMS与Polima CMS在orf224的差异性。【方法】根据orf224设计5′端和3′端的1对特异引物，对Polima CMS和Shan2A CMS的线粒体基因组进行PCR扩增，在Shan2A中得到与orf224同源的DNA片段，对其测序分析。【结果】两序列均由675个碱基组成，核苷酸同源性为99.3％。【结论】证实Shan2A CMS与Polima CMS的orf224基因上存在差异，不能简单的从两者具有共同的恢保关系上说明Shan2A CMS就是已知的Polima CMS。     

细胞质雄性不育海岛棉恢复系恢复基因的遗传分析

 【目的】在陆地棉细胞质雄性不育系与海岛棉种质材料进行测恢筛选时,选得一个对不育有恢复力的海岛棉材料“海R”,本研究的目的是了解其育性恢复的遗传方式。【方法】构建23种不同的F2群体和回交群体,分析和明确恢复基因的遗传。【结果】“海R”恢复基因属孢子体遗传,由一个主效显性基因（RfB）控制。在恢复基因呈隐性时不育胞质不但对雄配子的传递有影响,而且对雌配子的传递也有影响。【结论】推测此海岛棉恢复系的育性恢复基因来源于哈克尼西棉基因组,在陆地棉与海岛棉的种间杂种优势利用中具有应用价值。     

水稻三系不育系玉丰A的选育与应用

【目的】通过选育配合力高的不育系,为杂交稻配组提供丰产性好、配合力高的中间育种材料。【方法】自2001年开始,用博B与金B杂交得到的优良保持系与博A测交,并经多代回交转育培育感温籼型三系不育系。【结果】经4年7代次成对回交转育得到优良不育系玉丰A,其组配的杂交稻具有高产、抗性强和熟期适中等特点。【结论】玉丰A具有花粉败育彻底,育性稳定,不育株率和花粉不育度均为100%,农艺性状优良,开花习性好,配合力高等特点,2010年10月,玉丰A通过广西农作物品种审定委员会审定。     

甘蓝型油菜角果长度全基因组关联分析

【目的】挖掘与油菜角果长度性状显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示油菜角果长度性状的遗传基础和分子机制提供理论依据,为油菜产量分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】在江西农业大学试验地和江西省红壤研究所试验地2个环境下考察300份甘蓝型油菜自交系的角果长度性状,利用简化基因组测序技术(specific locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)对300份甘蓝型油菜自交系基因组DNA进行测序并分析,利用获得的均匀分布于甘蓝型油菜基因组上的201 817个群体SNP(single nucleotide polymorphism,SNP)对角果长度性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),探测与油菜角果长度显著相关的SNP位点,并基于群体连锁不平衡分析结果搜寻显著SNP位点两侧100 kb范围内的基因,通过BLAST获得关联区域内基因的注释信息,根据注释信息找出与性状相关的候选基因。【结果】农大试验地角果长度表型变异幅度为46.35—107.07 mm;红壤所试验地角果长度表型变异幅度为39.41—101.35 mm,两性状在2个环境下均表现出广泛表型变异。通过一般线性模型(general linear model,GLM)关联分析,农大环境下共检测到121个角果长度显著关联的SNP位点,分布在A04、A06、A08、A09、C02、C03、C06和C09等8条染色体上,其中,A09染色体上分布最多(83个SNP),红壤所环境下检测到22个角果长度显著关联的SNP位点,其中,1个在C09染色体上,其余21个均分布于A09染色体,在两地探测到20个一致性SNP位点;通过混合线性模型(mixed linear model,MLM)分析,农大环境下共检测到5个角果长度显著关联的SNP位点,其中,3个SNP位点与红壤所环境下检测到3个SNP位点一致,所有位点均位于A09染色体上。对MLM关联分析得到的显著SNP位点两侧100 kb区域内基因进行搜寻并进行功能注释,发现多个候选基因参与调节碳水化合物的运输与合成、花器官和种子的发育、信号转导等,它们可能通过上述功能影响油菜角果的生长,导致角果长度的差异。【结论】通过GLM和MLM两种分析方法探测到多个与油菜角果长度性状显著关联的基因位点,并在显著性位点附近搜寻到相关候选基因。     

甘蓝型油菜与A~nA~nC~nC~nC~oC~o六倍体的可交配性及杂交种菌核病抗性

【目的】利用甘蓝与甘蓝型油菜的六倍体杂交种为桥梁与甘蓝型油菜回交,从回交种的自交后代中选育理想的甘蓝型油菜个体,是将甘蓝遗传成分转入甘蓝型油菜的一种新策略。调查多份甘蓝型油菜与六倍体的可交配性及杂交种后代的育性,并以油菜菌核病抗性为例,以验证该策略在甘蓝型油菜遗传改良中的应用潜力。【方法】用菌核病抗性较强的野生甘蓝与甘蓝型油菜中双9号进行种间远缘杂交,采用胚挽救及染色体加倍技术创建A~nA~nC~nC~nC~oC~o六倍体。通过调查六倍体与9份甘蓝型油菜的杂交结实率,分析六倍体与甘蓝型油菜的可交配性。通过调查六倍体与9份甘蓝型油菜的杂交种F_1的自交、自由授粉结实率和菌核病抗性水平,反映杂交种F_1代的结实能力以及目标性状的改良情况。【结果】经鉴定,六倍体含有20条A基因组染色体和36条C基因组染色体,即染色体组成为A~nA~nC~nC~nC~oC~o。该六倍体同时具有甘蓝亲本和甘蓝型油菜亲本中双9号的遗传物质,其自交结实率和自由授粉结实率分别为5.6和8.6粒/角。六倍体与9份甘蓝型油菜杂交的结角率在69.1%—92.9%,每角粒数介于4.7-10.5,不同基因型的甘蓝型油菜与六倍体杂交结果率和每角粒数均存在显著差异(P0.01)。所调查的9份杂交种F_1的花粉育性达到正常水平,但自交结实率和自由授粉结实率分别为11.4-20.7粒和19.9-26.1粒,基因型间均存在显著差异(P0.0001),自交结实率和自由授粉结实率之间相关性显著(r=0.67*,P0.05)。综合2013和2014年的茎秆菌核病抗性鉴定数据,六倍体相对于中双9号的相对感病度为0.47,9份甘蓝型油菜的相对感病度在0.94—1.26,亲本基因型之间抗性水平差异显著(P0.0001)。9份杂交种F_1的相对感病度为0.56—1.10,均介于对应的双亲之间,且与甘蓝型油菜亲本的抗性水平显著相关(r=0.78*,P0.05)。其中5份杂交种F_1的相对感病度显著低于对应的甘蓝型油菜亲本(P0.05),即其抗性水平相对于原甘蓝型油菜亲本获得明显提高。【结论】A~nA~nC~nC~nC~oC~o六倍体有一定的结实能力,与甘蓝型油菜的可交配性受油菜基因型显著影响,但均易获得具有较好(一定)结实性的杂交种后代,目标性状在杂交种一代获得显著改良。