四个芸薹属物种硫苷含量与种类分析及特殊硫苷成分的种间导入

硫代葡萄糖苷(简称硫苷)是在十字花科植物中广泛存在的一类次级代谢物,在植物防御体系中发挥着重要的作用。本研究通过高效液相色谱(HPLC)技术,检测分析了十字花科芸薹属4个油用物种(甘蓝型油菜、埃塞俄比亚芥、芥菜型油菜、白菜型油菜)67个代表性品种3个器官(根、叶、种子)3个环境(2014年湖北武汉、2016年湖北武汉、2016年湖北襄阳)下的硫苷种类及含量。共检测到11种主要的硫苷,显著性检验结果显示:不同年份间硫苷含量分布差异极显著,但在同一年武汉与襄阳两个地点间差异不显著;不同物种间硫苷的类型差异明显;甘蓝型油菜、埃塞俄比亚芥不同品种间硫苷含量分布差异极显著,但受测的芥菜型油菜、白菜型油菜不同品种间硫苷含量分布差异不显著;同一个品种不同器官间的硫苷总量差异极显著;同一器官不同硫苷的含量差异也极为显著。这些结果表明硫苷在不同物种、不同器官、不同品种间都展现了丰富的变异,同时硫苷也受到了极显著的环境影响。每个物种或物种的不同器官内都有其代表性的特殊硫苷成分,如甘蓝型油菜中的2-羟基-3-丁烯基硫苷,埃塞比亚芥以及芥菜型油菜中的2-丙烯基硫苷,白菜型油菜中的3-丁烯基硫苷。其中一些特殊硫苷成分具有有益的生物学功能,它们的存在为通过种间杂交的方式将其向甘蓝型油菜中聚集提供了可能性。我们以在埃塞俄比亚芥与芥菜型油菜中所检测到的具有抗病功能的2-丙烯基硫苷为例进行展示,这种硫苷成分在高、中、低硫苷的甘蓝型油菜品种中含量都几乎为0,而在含有埃塞俄比亚芥与白菜型油菜亚基因组导入片段包含3个世代183个株系的再合成甘蓝型油菜(新型甘蓝型油菜)中,有170个株系检测到了显著高于品种材料的2-丙烯基硫苷成分,这说明了通过种间交流的方式向目标物种中导入特殊硫苷成分的可行性。以上这些结果将为分析利用芸薹属不同油用作物中的硫苷,并创建具有特殊硫苷成分的芸薹属作物提供信息和新的视角。     

甘蓝型油菜和芥菜型油菜种间杂交研究

甘蓝型油菜与芥菜型油菜杂交研究结果表明,杂交结实力与杂交组合方式以及参与杂交的亲本材料有关,以芥菜型油菜作母本的杂交结实力高于以甘蓝型作母本的组合：芥×甘杂交组合的平均结实数／花为 ２．６４ 粒,而甘×芥杂交组合的平均结实数／花为 ０．１０ 粒。芥甘杂种一代形态特征和生育期介于双亲之间,甘芥杂种一代不表现整齐的中间类型,株间差异明显;总体来看,芥甘杂种一代与双亲回交的结实力（０．４０,０．２１）低于甘芥杂种一代与双亲回交的结实力（３．３０,１．７４）,无论是芥甘杂种一代还是甘芥杂种一代,用甘蓝型油菜作父本回交的结实力高于用芥菜型油菜作父本回交的结实力,但也有个别回交组合出现例外,不表现上述规律。 Ｂ Ｃ１ 代种子当年播种出苗率低（１８．５％ ）,群体株间性状差异明显,生育期极不一致。芥甘杂种一代与甘蓝型油菜亲本第二次回交,其平均结实数／花较回交一代提高 １．０８ 粒, Ｂ Ｃ２ 代种子当年播种出苗率仍较低,但较对应的 Ｂ Ｃ１ 代稍有提高,群体中出现趋回交父本性状但雄性育性彻底退化的植株。芥甘杂种一代自由授粉所得 Ｆ２ 群体是一个变异极为丰富的遗传群体。     

芥菜型多室油菜与甘蓝型油菜的种间远缘杂交

通过对芥菜型多室油菜与甘蓝型油菜种间杂交 以下简写为芥×甘或甘×芥 的结实性、交配性以及不同甘蓝型油菜对交配性的影响等研究发现:芥、甘正反交形成的饱满种子数较少,其形成种子的能力弱,但是芥×甘与甘×芥杂交相比,芥×甘形成饱满种子的能力较强,受精能力以及杂种胚胎的发育能力也强,在授粉后的子房发育上二者无显著差异.所以,芥菜型多室油菜与甘蓝型油菜种间杂交创建新资源时宜采用芥×甘杂交方式;不同甘蓝型油菜品种与芥菜型多室油菜正反交的结角率、受精指数、结籽指数和可交配指数均不相同,但可交配指数的变异系数最大.因此,筛选可交配性强的甘蓝型基因型应着眼于可交配指数高的甘蓝型油菜亲本材料,根据本试验结果,芥菜型多室油菜与甘蓝型油菜93-221-1杂交形成的杂种胚具有较强的可发育性.     

通过白菜型油菜和埃塞俄比亚芥的Ar和Cc基因组导入创造甘蓝型油菜新材料

油菜是目前我国主要种植的油料作物之一,但现有的种质资源限制了产量的进一步提高。本研究采取了一种新的育种方式来增加甘蓝型油菜的种质资源,即通过远缘杂交结合分子标记辅助选择的方式将白菜型油菜的Ar基因组和埃塞俄比亚芥的Cc对现有的甘蓝型油菜品种的基因组(AnAnCnCn)进行部分替换。通过对五倍体杂交后代(ArAnBcCcCn)进行染色体选择,找到了染色体数目为38的材料。为了和现有的甘蓝型油菜进行区分,得到的新材料被认定为甘蓝型油菜新材料。实验结果表明,得到的部分甘蓝型油菜新材料具有基本正常的减数分裂过程、正常的花粉萌发以及胚囊发育过程,这说明甘蓝型油菜新材料达到了遗传平衡。分子标记分析表明:甘蓝型油菜新材料的约50%的基因组被白菜型油菜的Ar基因组和埃塞俄比亚芥的Cc替换,并且这些甘蓝型油菜新材料之间具有丰富的遗传多样性。因此,白菜型油菜的Ar基因组和埃塞俄比亚芥的Cc基因组导入对于丰富现有的甘蓝型油菜种质资源具有明显的效果。     

甘蓝型油菜与埃塞俄比亚芥杂交创制有限花序新种质

远缘杂交是作物遗传改良和种质创新的重要途径。本研究通过甘蓝型油菜(2n=38,AACC)与埃塞俄比亚芥(2n=34,BBCC)的种间杂交获得了形态属于两亲本中间型的杂种F_1,且表现埃塞俄比亚芥的有限花序特性。该杂种具有预期的体细胞染色体数目(2n=36,ABCC),GISH分析显示含有8条B染色体组的染色体;在减数分裂终变期的花粉母细胞中出现多种染色体配对构型,在后期Ⅰ染色体分离多以17∶19分离为主,但在后期Ⅰ及后Ⅱ期均出现大量的落后染色体、染色体桥,导致花粉败育。将该杂种与亲本甘蓝型油菜品种中双11连续回交,获得有限花序的后代材料BC_5F_1,其他形态特征与中双11类似,其体细胞染色体数目恢复至2n=38,减数分裂染色体行为也正常;GISH分析虽检测到少数B染色体组信号,但没有整条的染色体。利用46对B基因组特异引物对有限花序杂种及后代材料进行SSR扩增,发现在杂种F_1及部分BC_5F_1植株中都能检测到B基因组特异带,表明有埃塞俄比亚芥B基因组遗传成分的导入。所创建的有限花序新品系为油菜的遗传改良和选育适于机械化作业的新品种提供新材料。     

芥菜型油菜与埃塞俄比亚芥杂种基因组原位杂交分析

原产于非洲的埃塞俄比亚芥(Brassica carinata,2n=34,BBCC)具有适应于炎热干旱地区种植等特点,是改良我国芥菜型油菜(B.juncea,2n=36,AABB)的重要种质资源。本研究用基因组原位杂交方法(GISH,Genomic in situ hybridization)分析了芥菜型油菜与埃塞俄比亚芥种间杂种花粉母细胞的染色体分离,发现在后期I染色体主要以17∶18类型分离,其次是16∶19,染色体落后现象偶然发生,其中B染色体组以8∶8的分离比率较高,表明不同来源的B染色体可正常配对分离。本研究表明,芥菜型油菜与埃塞俄比亚芥远缘杂交,通过染色体同源重组(B染色体间),以及部分同源染色体配对交换的方式(A、B、C基因组间),有可能将埃塞俄比亚芥优良遗传成分转移到芥菜型油菜中。     

芸苔属植物油菜的新种合成及其细胞遗传学研究——Ⅵ.倍半二倍体和倍半四倍体的细胞遗传学研究

本实验以人工诱发的同源四倍体白菜品种大青口(Brassica pekinensis,aaaa,4x=40)作母本与二倍体甘蓝品种红甘蓝(B.oleracea,cc,2x=18)杂交,授粉花数为3627朵,得种子144粒。播种出苗后经鉴定为杂种倍半二倍体(aac,3x=29)的有51株。部分幼苗用0.5％秋水仙碱溶液处理,结果得到10株倍半四倍体(aaaacc,6x=58)。最后将前者自交并将后者与父本进行回交,结果后代中均曾成功地获得甘蓝型油菜(B.napus,aacc=38)的新类型。     

4个甘蓝型油菜品种一步法快速繁殖体系的建立

采用单因子试验和植物组织培养方法,对4个甘蓝型油菜品种无菌体系的建立以及带芽茎段的增殖和生根进行初步研究。结果表明,4个品种油菜种子最佳的消毒方式为70%酒精消毒30s,再用0.1%氯化汞消毒8~10min;带芽茎段增殖的最佳培养基为MS+6-BA 2mg/L+NAA 1~2mg/L;最佳生根培养基为MS+NAA 2~5mg/L。     

油菜3个栽培种发芽期耐盐性评价

对油菜种质资源进行耐盐性评价是培育耐盐油菜品种的基础性工作。本研究在室内分别采用3种盐(NaCl)浓度(86 mmol/L、170 mmol/L、256 mmol/L)对芥菜型油菜(Brassica juncea)、白菜型油菜(B.rapa)和甘蓝型油菜(B.napus)等3个栽培种的203份种质资源进行盐胁迫,结果表明盐胁迫对各栽培种的发芽率有不同程度抑制作用,白菜型油菜表现最好,甘蓝型油菜次之,芥菜型油菜最差。基于发芽率筛选出14份优异种质。进一步利用梯度浓度盐(NaCl)溶液对其进行胁迫,发现各栽培种发芽率均随着盐浓度的升高呈下降趋势,符合Boltzmann曲线,但白菜型油菜下降最为缓慢。通过比较盐胁迫下各栽培种6个性状值(胚轴长、根长、总鲜重、地上部分鲜重、总叶绿素含量和电导率)后发现,白菜型油菜发芽期耐盐性优于甘蓝型油菜和芥菜型油菜。对170 mmol/L NaCl胁迫下14份种质各性状值的主成分分析表明,白菜型油菜Br2、甘蓝型油菜Bn1和Bn3为最耐盐种质,可用于耐盐油菜品种的培育。     

高频率产生芸苔属非整倍体和纯合植株及基因组原位杂交分析

进行了芥菜型油菜(Brassica juncea (L.) Czern. &; Coss.)和埃塞俄比亚芥(B. carinata A. Braun)与新油料植物资源诸葛菜(Orychophrogmus violaceus (L.) O. E. Schulz)之间的属间杂交, 并对产生的后代植株进行了基因组原位杂交分析. 结果表明, 芥菜型油菜与诸葛菜的杂交后代由3类混倍体组成, 第一类的体细胞和花粉母细胞(PMC)主要含有芥菜型油菜的36条染色体和附加的诸葛菜染色体(2n = 36 ~ 44); 第二类(2n = 30 ~ 36)主要产生具有芥菜型油菜染色体的PMC(2n = 36)和1 ~ 4对芥菜型油菜染色体被诸葛菜染色体所代换的代换型PMC(2n = 36); 第三类(2n = 30 ~ 36)植株的PMC则只具有芥菜型油菜染色体(2n = 36). 而埃塞俄比亚芥与诸葛菜的杂交后代由两类混倍体(2n= 29 ~ 34)组成, 第一类的绝大多数PMC的染色体数目(2n= 34)及行为与母本埃塞俄比亚芥植株的一样, 只是部分PMC包含1 ~ 3对诸葛菜染色体, 而第二类的PMC只具有埃塞俄比亚芥的34条染色体. 从以上杂种的后代中获得了芸苔属亲本种的附加系、代换系、 亚倍体和纯合植株. 这些结果为在芸苔属与诸葛菜属间杂交中可能发生的亲本种染色体组分开现象提供了分子细胞遗传学证据.     

白菜游离小孢子培养、胚胎发生和植株再生

在植物育种应用方面,游离小孢子离体培养方法较花药培养具有更广阔的应用前景、它不仅能大大提高单倍体产量,而且还可以比较方便地用于诱变、突变体离体选择和基因工程。该方法最初是在茄科植物毛叶曼陀罗(Datura innoxia)上发展起来的、后又在烟草、矮牵牛、马铃薯等茄科植物上获得成功。80年代初以来,这一方法先后在十字花科芸属的甘蓝型油菜(Brassica napus)、埃塞俄比亚芥(B.carrinata)、黑芥(B.igra)、大白菜(B.campestris spp.     

甘蓝型油菜与紫罗兰属间杂交的植物遗传学研究

为探索属间杂种的遗传特点以及改良甘蓝型油菜油分品质,进行了甘蓝型油菜和紫罗兰的属间杂交.杂交母本为甘蓝型油菜奥罗(Brassica napus L. cv. oro),父本为紫罗兰(Matthiola incana (L.) R. Br.).将授粉7 d后的油菜子房切下,消毒后,培养于添加适当植物激素的MS培养基.从750个离体培养的油菜授粉子房中,获得了2粒成熟胚胎,其结籽率为0.26%.将胚胎取出,转接于MS培养基(添加2.0 mg/L 6-BA和0.1 mg/L NAA),获得了丛生芽.将丛生芽分割为许多单芽,转接到新鲜培养基中,长成了22株小苗.杂种一代植株呈中间性,它的许多性状介于两个亲本之间,一些性状倾向母本,少数性状表现显著的超亲杂种优势,植株结实性差.杂种后代(F2)植株表现多样性,多数植株的性状倾向母本,能育.部分植株表现中间性、育性差,少数植株发育不良、不育.染色体研究表明,杂种一代植株为混倍体.在杂种体细胞中,许多细胞的染色体数为2n=26,为两个亲本的配子染色体数之和.杂种后代(F2)中,倾母植株的染色体数为2n=38,矮小植株的许多细胞具非整倍染色体数,如2n-1=37、2n+1=39.从杂种后代中获得了种子油分品质较好的植株,有可能用于油菜的品质育种.     

合成甘蓝型油菜中双隐性雄性核不育材料的发现及遗传规律分析

从甘蓝型油菜与白菜型油菜的种间杂交获得的甘蓝型油菜(Brassica napus)中发现了雄性不育单株,兄妹交株系和不育株与甘蓝型油菜常规杂交F1和F2株系的育性分离分析表明,该不育材料属于双隐性雄性核不育类型.利用育性分离株系的可育株自交和可育株与不育株间兄妹交等方法筛选出7个纯合可育株系,等位测验表明这7个纯合可育株系(B1～B7)中存在两种基因型:Ms1Ms1ms2ms2和ms1ms1Ms2MS2.该材料对油菜核不育基因定位和杂种优势利用研究有重要意义.     

白菜型油菜,芥菜型油菜与诸葛菜的属间杂交合子胚的组织培养

TissueCultureofZygoticEmbryosofIntergenericHybridizationAmongBrassicacampestris,B．junceaandOrychophragmusviolaceusWUYan－You,JIANGJiu－Yu（InstituteofGeochemstry,TheAcademyofScience,Guiyang550002）1植物名称白菜型油菜（Brassicacampestris）品种川油8号（2n=20）、芥菜型油菜（B.juncea）品种沪州四棱（2n=36）和诸葛菜（Orychophragmusviolaceus,2n=24）。2材料类别白菜型油菜和芥菜型油菜作母本,诸葛菜作父本,人工授粉22d“萝卜”角果中的未成熟杂种胚。3培养条件分化培养基为MS＋6-BA2mg／L（单…     

甘蓝型油菜与紫罗兰属间杂交的植物遗传学研究

为探索属间杂种的遗传特点以及改良甘蓝型油菜油分品质,进行了甘蓝型油菜和紫罗兰的属间杂交。杂交母本为甘蓝型油菜奥罗（Brassica napusL.cv.oro)。父本为紫罗兰（Motthiola incana(L.)R.Br.)。将授粉7d后的油菜子房切下,消毒后,培养了添加适当植物激素的MS培养基。从750个离体培养的油菜授粉子房中,获得了2粒成熟胚胎,其结籽率为0.26%。将胚胎取出,转接于MS培养基（添加2.0mg/L6-BA和0.1mg/LNAA）,获得了丛生芽,将丛生芽分割为许多单芽,转接到新鲜培养基中,长成了22株小苗,杂种一代植株呈中间性,它的许多性状介于两个亲本之间,一些性状倾向母本,少数性状表现显著的超亲杂种优势,植株结实性差。杂种后代（F2）植株表现多样性,多数植株的性状倾向母本,能育。部分植株表现中间性,育性差,少数植株发育不良,不育,染色体研究表明,杂种一代植株为混倍体。在杂种体细胞中,许多细胞的染色体数为2n=26。为两个亲本的配子染色体数之和。杂种后代（F2）中,倾母植株的染色体数为2n=38。矮小植株的许多细胞具非整倍染色体数。如2n-1=37,2n 1=39。从杂种后代中获得了种子油分品质较好的植株,有可能用于油菜的品质育种。     

埃塞俄比亚芥与诸葛菜属间杂种的基因组原位杂交分析

用幼胚培养方法重新获得的埃塞俄比亚芥(Brassica carinata A.Braun,2n=34)与诸葛菜(Orychophragmus violaceus (L.)O.E.Schulz,2n=24)的属间杂种仍为混倍体(2n=14～34),2n=34细胞的频率最高;绝大多数花粉母细胞(PMCs)表现正常的17个二价体配对和17：17的分离。基因组原位杂交分析结果表明,在所有体细胞和PMCs中不含有整条的诸葛菜染色体,2n=34的体细胞和PMCs中包含了来自黑芥(B．nigra (L．)Koch,2n=16)的16条染色体。这些具有完全或部分埃塞俄比亚芥染色体组成的细胞,可能来源于以前提出的杂种细胞在有丝分裂中完全或部分亲本染色体组分开和染色体复制,并伴随诸葛菜染色体的消除。     

传粉导致的转基因白菜与其近缘种属材料间的基因流动

从形态、染色体及分子水平上证实,转基因不结球白菜(Brassica campestris ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee)中编码除草剂Basta抗性的bar基因能在田间条件下,经自然传粉,以较高频率侵入芜菁(B. campestris ssp. rapifera)、结球白菜(B. campestris ssp. pekinensis)和不结球白菜(B. campestris ssp. chinensis)的基因组中,也能少量侵入同属异种的甘蓝型油菜(B. napus)基因组中; 在温室人工辅助授粉条件下,除在上述种中的基因漂移率提高外,bar基因尚能以一定频率侵入同属的黑芥(B. nigra)、埃塞俄比亚芥(B. carinata)、芥菜(B. juncea)基因组中,但始终未能得到转基因白菜与结球甘蓝(B. oleracea)、萝卜(R. sativus)的杂种.转基因白菜与十字花科的7种常见杂草经温室人工辅助授粉,也均未得到抗性杂种.     

利用气孔保卫细胞周长及叶绿体数目鉴定油菜种间杂种研究

以白菜型冬油菜‘陇油7号’、‘陇油9号’(AA,2n=20),芥菜型油菜‘冬芥’(AABB,2n=36),甘蓝型油菜‘vision'(AACC,2n=38),种间杂种‘陇油7号’ב冬芥’、‘陇油9号’בvision'为试材,对其叶片气孔保卫细胞周长及叶绿体数目进行统计分析,探讨一种快速鉴定油菜种间杂种的简易方法,并用SSR标记法对气孔保卫细胞周长及叶绿体分界法可靠性进行进一步验证.结果显示:(1)油菜亲本及种间杂种气孔保卫细胞周长在不同叶片间变异程度接近,而同一叶片的气孔保卫细胞周长下部位变异程度较小.(2)不同类型油菜亲本及其种间杂种叶片气孔保卫细胞周长和叶绿体数存在明显的分界线,具体判定分界值为:周长＜58.90 μm为白菜型油菜、周长58.90～75.83 μm为种间杂种F1、周长＞75.83 μm为甘蓝型或芥菜型油菜;叶绿体数10～12个为白菜型油菜、14～16个左右为杂种F1、18～19左右为甘蓝型或芥菜型油菜.(3)随机选择经叶片气孔保卫细胞周长和叶绿体数分界特征值鉴定的油菜种间杂种单株40个,用SSR分子标记法对鉴定结果显示,有37个单株具有杂交种带型为真杂种,两种方法鉴定油菜真杂种的吻合率达97.5％.研究表明,白菜型、甘蓝型、芥菜型油菜及其种间杂种的叶片气孔保卫细胞周长及叶绿体存在特定的分界线值,据此可以方便有效地鉴定油菜种间杂种,即当植株气孔同时满足保卫细胞周长在58.90～75.83 μm、叶绿体数在14～16个左右时,则可判定其为真杂种.     

糜子种子愈伤组织再生植株

植物名儿:糜子(Panicum miliaceum)糯性品种。材料类别:成熟种子培养条件:种子经70％酒精和0.1％HgCl_2表面灭菌后,接种在诱导培养基上。诱导愈伤组织培养基用MS的大量元素、有机物质、1/2MS铁盐和PC     

诸葛菜与芸苔属属间杂交时花粉—雌蕊相互作用的研究

本文对诸葛菜和芸苔属属间杂交的花粉粒萌发和花粉管生长情况进行了研究。其中用诸葛菜作父本,分别和甘蓝型油菜（“文油６号”、“云油３１号”）、“羽衣甘蓝”和白菜型油菜（“凤仪油菜”）杂交时,受精前有一定的亲和性;而和白菜型油菜（“玉溪周永达油菜”）、芥菜型油菜（“泸州四棱”、“南充油菜”）、埃塞俄比亚芥杂交时,存在受精前障碍。同时还发现通过蕾期授粉是克服属间杂交不亲和性的有效方法之一。