芥甘杂交黄籽油菜籽粒中植物激素的变化及其对脂肪酸成分与油脂含量的影响

以遗传背景相似、种子颜色不同的5个甘蓝型油菜品系为材料,研究甘蓝型油菜种子发育过程中玉米素核苷(ZR)、生长素(IAA)和脱落酸(ABA)含量的动态变化及其对籽粒产量和油脂成分的影响。结果表明,开花授粉后10～20 d,ZR呈上升趋势,其中黄籽中ZR较黑籽积累更快含量更高,IAA在籽粒中大量积累;开花授粉后20～25 d,黄籽中的IAA含量均显著高于黑籽;ABA浓度先呈上升趋势,逐渐积累ABA,之后开始又稍有下降然后维持在一定水平。授粉后10 d油菜籽粒油酸含量逐步升高,黄籽中的油酸、亚油酸含量均显著高于黑籽,黄籽含油量极显著高于黑籽,说明籽粒发育前期和中期较高浓度的ZR和IAA有利于油酸、亚油酸和油脂的积累。     

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.     

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.     

甘蓝型黄籽油菜种皮色泽QTL作图

甘蓝型黄籽油菜具有低纤维、高蛋白及高含油量的优点,因而己成为广大油菜育种工作者研究的重点之一。利用甘蓝型黑籽品系油研2号作父本,计蓝型黄籽品系GH06为母本,获得132个单株的F2群体;以AFLP和SSR为主要分析方法,构建了包括164个标记的甘蓝型油菜遗传连锁图谱,其中包括125个AFLP标记、37个SSR标记及一个RAPD和一个SCAR标记,分布在19个连锁群上,覆盖油菜基因组2549．8cM,标记间平均距离15．55cM。利用多区间作图法,对种皮色泽QTL进行分析,在第5及第19连锁群上各检测到一个QTL位点,分别解释表型变异46％及30．9％。     

甘蓝型油菜远缘杂交研究利用进展

甘蓝型油菜引入我国历史较短,遗传基础狭窄,为了拓宽其遗传基础,前人对其开展了大量的远缘杂交研究.本文总结了甘蓝型油菜与其他芸薹属植物、十字花科植物远缘杂交研究利用进展.甘蓝型油菜种间杂交创制出早熟、黄籽、抗病等新材料,甘蓝型油菜属间杂交已导入抗旱性、抗寒性、乳白花等优良性状.甘蓝型油菜远缘杂交还选育出新的不育系、附加系...     

油菜和播娘蒿体细胞杂交创造油菜高油双低新种质

在甘蓝型双低油菜品种与播娘蒿原生质体融合杂种的自交后代群体中,实施定向选择和品质鉴定,在F3收获的247株中筛选获得9份含油量大于45%、芥酸含量小于0.5%、硫苷含量小于30μmol/g的高油双低甘蓝型油菜新种质,其中有2份是黄籽高油双低材料,这些材料的F4仍保持高含油量双低性状。在F4群体收获的905株中新选出了15份高含油量双低油菜新种质,其中有5份是黄籽高油双低材料。因此,通过播娘蒿与油菜原生质体融合及其后代选择可以获得高含油量优质油菜新种质。     

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-白芥渐渗系材料农艺性状和种子品质分析

远缘杂交能够有效拓宽物种的遗传背景,产生丰富的遗传变异。前期研究中利用体细胞融合技术获得了甘蓝型油菜扬油6号(Y6)与白芥的属间杂种,将杂种与Y6连续回交和自交得到了一系列稳定遗传的渐渗系株系。本研究以62个渐渗系株系为材料,对这些株系进行14个农艺性状的考察,并通过相关性分析、主成分分析、回归分析和聚类分析等方法,探究甘蓝型油菜单株产量与农艺性状之间的关系及影响单株产量的主要因素。结果显示,甘蓝型油菜-白芥渐渗系株系的农艺性状存在较大差异;单株产量与全株角果数、有效分枝数和每角粒数等性状呈极显著正相关,而与分枝点高度呈极显著负相关。主成分分析的结果表明,4个主成分可以概括14个农艺性状的大部分信息,这些主成分主要与角果数目、株高、角果长度和千粒重等性状指标相关。回归分析结果表明,千粒重、每角粒数、二次有效分枝数、株高和全株角果数对单株产量具有重要影响。综合各项指标,筛选出一些具有优异农艺性状的材料,如L8等株系角果数目明显增多;L3、L7等株系分枝数目明显增多;L42、L49等株系千粒重明显增加;L3、L8等株系单株产量明显提高。利用近红外光谱仪分析渐渗系材料种子品质性状,发现硫代葡萄糖甘、芥酸、亚麻酸等品质性状存在较大变异,可用于选育具有优良品质性状的材料。本研究表明远缘杂交对于甘蓝型油菜种质资源创新、提高油菜产量提供了一条有效途径,研究结果为利用这些种质资源进行育种实践提供了理论依据。     

甘蓝型油菜TT1基因反义植物表达载体的构建

拟南芥TT1(transparenttesta1)基因编码一个WIP类型锌指蛋白转录因子,调控内种皮发育和原花青素在内种皮的积累。本研究通过PCR扩增了甘蓝型油菜(Brassicanapus)TT1基因家族(BnTT1)的一段特异保守片段TT1A,并将其亚克隆到中间载体pCambia2301G中,构建了TT1反义植物表达载体pCambia2301G-TT1A,通过PCR鉴定、酶切鉴定和DNA测序证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌LBA4404菌株中形成工程菌株。此表达载体的构建为进一步研究TT1基因在甘蓝型油菜种皮色素合成途径中的分子生物学机理和利用反义TT1基因遗传转化获得转基因新型黄籽油菜奠定了基础。     

利用染色体加倍技术创建油菜非整倍体

采用秋水仙素染色体加倍技术,获得了纯合黑籽甘蓝型油菜品系NJ230(Brassica napus)的染色体加倍材料(2n=76).对加倍材料连续自交3代,观察加倍材料后代染色体数目及性状变异,结果表明:(1)加倍材料当代(D1)植株矮化;(2)加倍材料自交1代群体(D2)呈现雄性不育、种子颜色等性状变异;(3)加倍材料自交2代后(D3、D4),多数植株染色体数为2n≤38;(4)获得了1个2n=32的黄籽非整倍体系.本实验为油菜非整倍体创建提供了一种可行的方法.     

芸薹属原花青素跨膜转运蛋白TT12、AHA10基因家族RNA干扰载体的构建

拟南芥TT12和AHA10基因分别编码MATE类型和H+泵类型的跨膜转运蛋白,介导原花青素单体向液泡的转运,对种皮色素的积累起重要作用。甘蓝型油菜是重要的油料作物,但缺乏黄籽基因型,现有黄籽材料表型不稳定,黄籽性状的分子机理不清,缺乏相关的分子育种。克隆了芸薹属TT12和AHA10基因家族的RNA干扰载体片段BTT12I和BA-HA10I,以基于pFGC5941而改造的植物RNA干扰基础载体pFGC5941M为骨架,构建了相应的RNAi载体pFGC5941M-BTT12I(简称pBTT12I)和pFGC5941M-BAHA10I(简称pBAHA10I),通过分子鉴定后转化农杆菌,获得工程菌株,有利于通过基因沉默技术研究TT12和AHA10基因在芸薹属种皮色素跨膜转运中的作用和机理,探索黄籽性状的分子育种。     

甘蓝型油菜β碳酸酐酶的结构预测

根据已经克隆到的甘蓝型油菜β碳酸酐酶基因序列,概念地翻译成蛋白质的氨基酸序列。利用Vector NTISuite、SOPMA、Swiss-Model和NCBI-VAST等软件和服务器对甘蓝型油菜β碳酸酐酶的一级结构、二级结构、三维结构进行分子结构模型预测,并进行三维结构的比对。预测结果显示,甘蓝型油菜β碳酸酐酶是定位于叶绿体基质的蛋白质,具有β类碳酸酐酶所特有的保守性基序Cys-Xn-His-X2-Cys;SOPMA预测二级结构显示α螺旋(39.88%)、随机卷曲(39.27%)、β折叠(16.31%)和β转角(4.53%);用同源建模法构建了三维结构图;通过VAST矢量比对工具将甘蓝型油菜β碳酸酐酶与模板(1ekjG)进行三维结构比对,显示甘蓝型油菜β碳酸酐酶与豌豆β碳酸酐酶同型八聚体中的一个单体(1ekjG)很好的匹配,推测甘蓝型油菜β碳酸酐酶全酶也是同型八聚体。     

PP333对油菜种间杂种试管苗生长发育的影响

甘蓝型油菜(Brassica napus)品种Willi与埃塞俄比亚芥(B.carinata)F_4代种子,白菜型油菜(B.campestris)品种郫县早黄油菜和七星剑作母本与埃塞俄比亚芥杂交授粉后胚发育到手杖期的不饱满种子,用75％乙醇处理30s,再用0.2％HgCl_2浸泡12min,无菌水冲洗3次。甘蓝型作母本的组合接种在1/2MS大量元素和1/2MS附加不同浓度的PP333的液体和固体等7种培养基上。     

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。     

人工合成甘蓝型油菜研究进展

利用二倍体亲本甘蓝(Brassica oleracea,2n=18,CC)和白菜型油菜(Brassica rapa,2n=20,AA)或白菜(Brassica campestris,2n=20,AA)可人工获得甘蓝型油菜。新型甘蓝型油菜不仅拓宽了甘蓝型油菜种质资源,开辟了甘蓝型油菜育种新途径,而且在芸薹属异源多倍化过程研究中具有广泛的应用。本文重点对人工合成甘蓝型油菜获得方法及后代二倍化过程中染色体、基因组、基因表达和表观遗传学方面所发生的变异及其遗传规律的最新研究进展做概述,并对近年来人工合成甘蓝型油菜在育种中的一些应用进行综述,旨在为进一步开展人工合成甘蓝型油菜的研究提供理论依据和新的方向。     

油菜CMS柱头亲和性的比较研究

油菜 CMS柱头与花粉亲和性的比较研究表明 :授粉后 2 4 h、30 h和 48h,平均结籽率、结角率和角粒数分别达最大值 ,授粉后 30 h以内为柱头受精能力最强的时期 ;参试的几个 CMS柱头与花粉的亲和性差异显著 ,表现为 A3>A1>A2 ,各杂交组合亲和能力依次为 A3× B2 >A1× B1>A3× B1>A1× B2 >A2 × B1>A2 × B2 ,说明不育系陕 3A的亲和性优于陕 2 A;甘蓝型油菜 CMS开花 2～ 3d内柱头亲和性最强 ,受精结实率最高 ,开花 4～ 5d后受精结实能力急降 ,7d后则几乎失去受精结实能力。     

油菜糖基转移酶BnIRX14基因家族鉴定及遗传转化

糖基转移酶在植物抗逆和发育调控中发挥着重要作用,为发掘糖基转移酶BnIRX14基因家族成员,解析在甘蓝型油菜中的生物学功能,该研究利用前期在甘蓝型油菜中克隆到的BnIRX14基因,采用序列比对和遗传转化的方法,进行BnIRX14基因家族成员鉴定和功能验证,以探讨BnIRX14基因家族在油菜发育中调控机理,为油菜杂交育种和抗逆育种提供理论依据。结果表明：(1)经基因组数据库比对分析在甘蓝型油菜中成功鉴定到3个糖基转移酶不同亚家族的11个BnIRX14家族成员,它们均具有糖基转移酶GT43家族成员结构域特征,其中有8个基因分别被定位在6条不同染色体上,3个亚家族在基因结构和保守元件中具有较大特异性。(2)利用农杆菌介导转化法,获得BnIRX14基因RNA干扰转基因油菜株系20株,经PCR检测,确定5株阳性转化体。(3)表型鉴定发现,有2株阳性转化株的花柱头至花柱中央为一孔状空腔,子房较野生型明显膨大,且柱头表面授粉后不能结实,表现雌性不育;其他3个阳性株花器结构发育正常,但植株茎、枝表皮有液体渗出,呈露珠状粘附在茎、枝表面。(4)实时荧光定量PCR分析显示,转BnIRX14基因油菜阳性植株...     

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。     

甘蓝型油菜的BR响应及BnBZL2基因的功能分析

对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)与拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中保守的油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)信号相关基因进行对比分析,并以甘蓝型油菜品种‘沪油15’为材料,对BR信号通路相关同源基因进行了组织表达分析。结果显示,BR合成基因与信号组分在花和幼嫩种子中表达量更高;低浓度BR处理可以促进幼苗根的生长,高浓度BR处理则起抑制作用; BR合成抑制剂(Brassinozole,BRZ)处理可抑制黑暗条件下幼苗下胚轴的伸长; BR处理可以降低BR合成基因的表达水平,而BRZ处理则相反,表明甘蓝型油菜中BR信号增加能反馈抑制BR的合成。烟草(Nicotiana tabacum L.)瞬时表达实验结果发现,与拟南芥BZR1基因同源的甘蓝型油菜BnBZL2编码蛋白定位在细胞质和细胞核中,BR处理可增加BnBZL2的核定位。蛋白质免疫印迹检测结果显示,BR处理可增加去磷酸化BnBZL2的比例。本研究进一步模拟了拟南芥bzr1-1D功能获得性突变体对BnBZL2蛋白进行点突变(BnBZL2*),并构建载体转化拟南芥,黑暗条件下转基因植株幼苗对BRZ处理不敏感,提示BnBZL2*可提高转基因植株的BR信号水平。本研究结果表明甘蓝型油菜中存在与拟南芥相似且保守的BR信号通路和调控机制。