芸苔属植物油菜的新种合成及其细胞遗传学研究——Ⅳ.欧洲油菜aacc与其两个基本种a′a′和c′c′之间的染色体组替代研究

为了探索使甘蓝型欧洲油菜(Brassica napus,aacc,n=19)能否与其两个基本种甘蓝(B.oleracea,cc,n=9)和白菜型油菜(B.campestris,aa,n=10)的染色体组之间,同时进行替代更新,并且在染色体数目上能够很快地稳定下来,因而尝试利用染色体组替代的技术方法,设计了本试验。     

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。     

人工合成甘蓝型油菜特长角变异系的选育

用中国西藏东部采集的1个白菜型油菜地方品种与云南甘蓝类蔬菜白花芥蓝远缘杂交,人工合成了甘蓝型油菜新材料,从杂种后代中通过系统选育,获得了1个特长角变异系,其主花序中部角果平均长度20cm左右,果身长16～18cm,果喙长3cm左右.从中获得的极端最长角果达31.5cm,果身长26.1cm,果喙长5.4cm.这是迄今芸苔属植物中很少见到的长角果油菜材料.该材料的平均角果长度大约为普通甘蓝型油菜的3倍左右,遗传已基本稳定,定名为川农特长角.本文报导其选育经过和主要特征特性,并对其育种和研究利用价值作了简要分析.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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.     

芸苔属植物油菜的新种合成及其细胞遗传学研究——Ⅳ.欧洲油菜与其两个基本种间的染色体组替代工程研究

本试验设计了一种染色体组替代工程的方法,使欧洲油菜(Brassica napus,aacc,2n=38)与其两个基本种矮油菜(B.campestrts,áá,2n=20)和甘蓝(B.oleracea,2n=18)的两种染色体组之间同时进行替代,并使替代种的染色体数能够较快地稳定下来。试验系分两条途径同时进行的,结果都获得了染色体组的替代种;但似以途径Ⅰ为较好。所得两种替代种的染色体数,基本上已回复到欧洲油菜四倍体的水平上。这种染色体组替代工程的方法,有可能应用到其它异源多倍体作物上去。因而,这似乎可为异源多倍体作物的种间远缘杂交育种开辟一条新的途径。     

拟南芥角果发育和开裂的调控机制及在油菜育种中的应用

十字花科芸苔属甘蓝型油菜(Brassica napus)在角果发育成熟过程中,因角果开裂种子散落引起产量损失最低达20%左右,最高可达50%左右。模式植物拟南芥在角果形态和开裂机制方面与甘蓝型油菜具有相似性,角果开裂主要与果瓣、胎座框和果瓣边缘层的细胞发育有关。通过对拟南芥角果发育期间基因对果瓣、胎座框和果瓣边缘层的识别和发育进行综述,明确了拟南芥角果发育和开裂的基因调控机制,提出了从模式植物到大田作物甘蓝型油菜抗裂角育种的新策略。     

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。     

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。     

芸薹属(Brassica napus,B.rapa,B.oleracea) CAMTA3基因家族的鉴定及生物信息学分析

芸薹属(Brassica)植物(甘蓝型油菜,白菜,甘蓝)是重要的经济作物,它们之间的关系可用禹氏三角表示.CAMTA是在进化过程中高度保守的一类转录因子家族,该家族成员在芸薹属植物抗逆境胁迫过程中具有重要作用.为了探讨芸薹属CAMTA3基因家族的功能,本研究利用生物信息学手段,鉴定了芸薹属(白菜,甘蓝和甘蓝型油菜)CAMTA3基因家族的8个基因,并从蛋白质的理化性质、家族进化与基因结构和上游启动子等方面进行了分析研究.分析表明,芸薹属CAMTA3基因家族8个成员在进化过程中具有较高的保守性,其亲缘关系与禹氏三角理论相符,且各成员在植物响应抗胁迫过程中占重要地位.研究结果为芸薹属CAMTA3基因家族的功能研究提供了一定的信息基础.     

植物的染色体分割

在植物生长发育达到成熟的过程中,一般体细胞要经过一次减数分裂才能形成染色体数目减半、功能正常的生殖细胞。例如广为栽培的甘蓝型油菜(Brassica mapus aacc,4x=38),减数后的配子(ac,2x=18)不仅染色体数目准确无误地     

RFLP和AFLP分析白菜型油菜和甘蓝型油菜遗传多样性及其在油菜改良中的应用价值

采用RFLP和AFLP标记对来自中国和欧美的7份甘蓝型油菜和22份白菜型油菜进行了遗传多样性分析。在这29份材料中,166个酶-探针组合和2对AFLP引物共检测到1477个RFLP标记和183个AFLP标记。RFLP数据显示以拟南芥EST克隆作探针比用油菜基因组克隆做探针能检测到更多的多态性位点,且采用EcoR Ⅰ或BamH Ⅰ酶切比HindⅢ酶切多态性好,白菜型油菜和甘蓝型油菜中基因的拷贝数平均都为3个左右。UPGMA聚类分析表明中国白菜型油菜的遗传多样性比甘蓝型油菜和欧美白菜型油菜丰富,欧美甘蓝型油菜与欧美白菜型油菜聚为一类,而与中国甘蓝型油菜差异更大。中国白菜型油菜丰富的遗传多样性为中国甘蓝型油菜的改良提供了宝贵的资源,揭示了利用白菜型油菜A基因组和甘蓝型油菜A基因组间亚基因组杂种优势的可能性。     

天然甘蓝型油菜C染色体组C1,C2缺体的创建及遗传分析

缺体（nullisomic,2(n-1)）是相对于正常生物个体（euploid,2n）的染色体组缺失一对同源染色体的有机体，是一种不可多得的遗传材料，能够实现对单条染色体的遗传解析。本研究通过甘蓝型油菜（Brassica napus,2n=38,AnAnCnCn）与先前获得的剥离白菜（restituted B. rapa,RBR,2n=20,AnAn）进行杂交及连续回交，通过C基因组染色体特异分子标记及荧光原位杂交（flourescence in situ hybridization,FISH）技术首次筛选出了甘蓝型油菜C染色体组的两个缺体系：C1染色体（NC1）和C2染色体缺失的缺体系（NC2）。随后对两个缺体材料的花粉母细胞（pollen mathor cell,PMC）观察证实，在终变期的PMC呈现18个二价体，减I后期染色体以18∶18均等分离为主，但在后期I及后期Ⅱ均出现不同频率的落后染色体。与亲本相比，两个缺体的生物量、花粉育性、结实率等显著降低，且表现一些特有性状，例如NC1全叶被覆毛刺，NC2开花时间比亲本提早近两个月，说明缺失染色体上携带有相关性状的抑制基因。这两个缺...     

器官损伤对花粉母细胞减数分裂的影响

将白菜(Brassica Pekinensis)的二倍体(2n=20)、同源四倍体(2n=40)和烟草(Nicotiana tabacum,2n=48)进行系统地摘心和打幼叶等处理,以抑制生长,可导致减数分裂异常,形成异常的2—10分孢子。根据减数分裂中期Ⅰ的染色体数和四分孢子期的小孢子数及其相对大小,估计异常小孢子的染色体数有(?)n和(?)2n等多种情况。     

白菜与甘蓝之间体细胞杂交种获得与遗传特性鉴定

为拓宽白菜育种的基因资源,改良白菜品质,以白菜(Brassica campestris,2n=20,AA)和甘蓝(B.oleracea L.var.capitata,2n=18,CC)的子叶和下胚轴为材料分离、制备原生质体。采用40%聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)进行原生质体融合。融合细胞在以0.3 mol/L蔗糖、0.3 mol/L葡萄糖为渗透稳定剂,附加1.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L 6-苄氨基嘌呤(6-BA)+0.1 mg/L 1-萘乙酸(NAA)+1.0 mg/L激动素(Kinetin,Kin)的改良K8p培养基中培养并诱导细胞分裂。小愈伤组织经增殖培养后在MS+0.2 mg/L玉米素(Zeatin,ZEA)+1 mg/L 6-BA+0.5 mg/L Kin+0.4 mg/L NAA的固体分化培养基上诱导出不定芽。30 d后再转入MS基本培养基,获得完整的再生植株。将生根的植株转移到花盆,并对其杂种性质进行形态学、细胞学和分子生物学鉴定。结果表明,经细胞融合分裂出的320个愈伤组织中,获得了35棵再生植株,其再生率达10.94%。形态学观察显示,绝大多数再生植株的叶面积较大,株型和叶型为两种杂交亲本的中间型,部分植株的叶片浓绿、肥厚。染色体计数结果显示,36.4%的再生植株染色体数为2n=38;36.4%的再生植株的染色体数为2n=58 60;27.2%的再生植株的染色体数为2n=70 76,超过两个融合亲本的染色体数的总和。流式细胞仪测定DNA含量显示,再生植株DNA含量变化比较大,其结果与染色体鉴定结果相吻合。随机扩增多态性DNA(Randomamplified polymorphic DNA,RAPD)和基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析结果证明再生植株具有双亲基因组。体细胞杂种花粉育性比较低,杂交、回交后其育性逐渐获得恢复,与白菜回交后代逐渐恢复了育性。通过体细胞杂交和回交、杂交获得了形态变化广泛的个体,为白菜的品种育种提供多样的种质资源。     

芥菜型油菜和白菜型油菜种间杂种遗传分析

种间杂交是一种拓宽栽培作物遗传基础和转移优良性状的重要手段,已经广泛地用于作物品质的改良。本研究通过芥菜型油菜（Brassica juncea L.）和白菜型油菜（Brassica rapa L.）种间杂交,将芥菜型油菜的有利性状转移到白菜型油菜中,创造新型白菜型油菜,以改良白菜型油菜的农艺性状、提高抗逆性和拓宽其遗传基础。研究结果表明：以芥菜型油菜作母本、白菜型油菜作父本的杂交组合较易获得杂交种子,杂种F1植株营养生长具有较明显的杂种优势,但花粉完全不育;以白菜型油菜回交获得的BC1植株间表型差异明显,平均花粉可染率为34.8%,介于 0~84%之间,群体自交不亲和;BC1F1和BC2群体变异广泛,出现自交亲和植株和黄籽植株,平均花粉可染率分别为79.7%和79.1%。