人工合成甘藍(lán)型油菜種皮色澤、芥酸含量和花色的遺傳研究.pdf

1、油菜是世界上廣泛種植的一種油料作物，它在植物分類上屬于十字花科(Cruciferae)蕓苔屬(Brassica)，以收獲種籽榨油為主要目的。我國(guó)油菜種植面積約為7.0×106公頃，面積和總產(chǎn)占世界1/3，居油菜生產(chǎn)國(guó)首位(傅廷棟，2000)，近年來(lái)，菜籽油約占我國(guó)食用植物油消費(fèi)量的35％，菜籽餅粕約占我國(guó)植物餅粕消費(fèi)量的25％(廖伯壽，2002)。2002-2003年度的國(guó)內(nèi)植物油產(chǎn)量為1.1×107t左右，預(yù)計(jì)2020年我國(guó)人口將達(dá)到

2、15億，按人均消費(fèi)植物油13.6kg計(jì)算(相當(dāng)于1998年世界人均植物油消費(fèi)量)，年需植物油2.0×107t左右，(王漢中，2004)，因此大力發(fā)展油菜生產(chǎn)以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求勢(shì)在必行。目前世界各國(guó)都在大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)油菜，主要表現(xiàn)在：降低種籽中芥酸、硫苷、亞麻酸及纖維素含量；提高油酸和蛋白質(zhì)含量。現(xiàn)在生產(chǎn)上種植的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)型油菜品種普遍是黑籽，缺少黃籽品種。黃籽與黑籽相比：在相同遺傳背景下，黃籽比黑籽含油量高3％-5％，黃籽種皮薄，餅粕

3、中纖維素含量低而蛋白質(zhì)含量高，黃籽毛油色淺，雜質(zhì)少，清澈透明，減少了加工成本等優(yōu)點(diǎn)。因此優(yōu)質(zhì)油菜與黃籽性狀相結(jié)合將給油菜的發(fā)展帶來(lái)新的飛躍。在蕓苔屬中白菜型油菜、芥菜型油菜和埃塞俄比亞芥都有天然的黃籽種質(zhì)存在，然而世界上種植面積最大的甘藍(lán)型油菜中黃籽資源缺乏，現(xiàn)有的甘藍(lán)型黃籽油菜存在黃籽性狀不穩(wěn)定，自交多代仍有黑籽出現(xiàn)，色澤不鮮艷，種皮顏色為暗黃、土黃等特點(diǎn)，難于在育種上應(yīng)用，因此許多研究者利用遠(yuǎn)緣雜交、輻射誘變及人工合成等多種方法積極

4、創(chuàng)造甘藍(lán)型油菜黃籽種質(zhì)。1988年陳寶元教授利用白菜型油菜黃籽沙遜(Brassicarapa，2n=20，AA)與亮褐籽芥藍(lán)(Brassicaalboglabra，2n=18，CC)進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交人工合成甘藍(lán)型油菜，在其后代中選育出一個(gè)白花、中芥酸含量和中硫苷含量的黃籽品系No.2127-17，它的黃籽性狀穩(wěn)定，顏色純黃且色澤鮮艷，本研究選用它作為親本材料與加拿大的兩個(gè)黃花、雙低(低芥酸含量、低硫苷)的黑籽品種(Quantum2和Spri

5、nt)雜交，研究黃籽、芥酸含量和花色的遺傳及其基因定位，同時(shí)希望在其后代獲得雙低的黃籽材料，研究結(jié)果如下： 1.小孢子培養(yǎng)配制Quantum2×No.2127-17配制雜交組合，對(duì)其F1代進(jìn)行小孢子培養(yǎng)，在NLN-13培養(yǎng)基中加入0.1mg/L6-BA，可以提高胚產(chǎn)量，比對(duì)照平均增加26枚/皿，但畸形胚增多，然而加入活性碳可以減少畸形胚而增加子葉期胚的數(shù)量。小孢子培養(yǎng)初始階段在NLN-13培養(yǎng)基中加50mg/L秋水仙堿，加倍效率

6、達(dá)到67.6％。無(wú)菌苗移栽時(shí)采用遮陽(yáng)網(wǎng)代替薄膜覆蓋，小苗成活率可以達(dá)到87.6％左右，最終獲得了600多個(gè)不同基因型的DH系。 2。種皮顏色、芥酸含量和花色的遺傳對(duì)種皮顏色的遺傳分析表明：黃籽對(duì)黑籽為部分顯性，在Quantum2×No.2127-17雜交組合中表現(xiàn)出兩對(duì)基因的差異(Y和B)，在Sprint×No.2127-17表現(xiàn)出3對(duì)基因的差異(Y，B和C)，其中Y對(duì)B和C具有抑制作用，B和C是兩對(duì)獨(dú)立分配具有疊加效應(yīng)的基因。

7、對(duì)花色和芥酸含量的遺傳分析表明：白花對(duì)黃花為顯性且表現(xiàn)出一對(duì)基因的差異；芥酸含量表現(xiàn)出一對(duì)具有加性效應(yīng)的基因差異?；ㄉc芥酸含量連鎖分析表明：白花與中芥酸含量連鎖，在DH群體中的重組頻率為5.9％。 3.種皮顏色、芥酸含量和花色的分子標(biāo)記采用BSA策略，篩選SSR、SRAP和RAPD引物，篩選與芥酸含量和種皮顏色連鎖的分子標(biāo)記。從757條RAPD引物，330對(duì)SSR引物和170對(duì)SRAP引物中，獲得了一個(gè)RAPD標(biāo)記BS92-1

8、400和一個(gè)共顯性的SSR標(biāo)記TPS039-200與芥酸含量連鎖，它們?cè)诮嫠岷康囊粋?cè)，遺傳圖距分別為7.1cM和2.2cM；一個(gè)RAPD標(biāo)記BS28-400和兩個(gè)SRAP標(biāo)記：me4em5e和me4em5f與黑籽連鎖，單因子方差分析表明：這3個(gè)標(biāo)記分別可以解釋種皮顏色變異的39.9％-51.2％，40.2％-57.5％和31.7％-37.7％，同時(shí)將BS28-400轉(zhuǎn)化成一個(gè)顯性的SCAR標(biāo)記。 4.種皮顏色、芥酸含量的QTL

9、分析從600多個(gè)DH系中隨機(jī)選擇121個(gè)DH系為作圖群體，運(yùn)用RAPD、SSR和SRAP標(biāo)記構(gòu)建了一張甘藍(lán)型油菜的遺傳連鎖圖譜，該圖譜包含了255個(gè)標(biāo)記，其中RAPD標(biāo)記為107個(gè)，SSR標(biāo)記為100個(gè)，SRAP標(biāo)記為46個(gè)，兩個(gè)指示性狀：花色和芥酸含量，這些標(biāo)記分配到19個(gè)主連鎖群和5個(gè)小連鎖群中，跨越遺傳圖距為1438.2cM，偏分離比例為32.7％，這些偏分離標(biāo)記主要集中在6個(gè)連鎖群上。對(duì)種皮顏色進(jìn)行QTL掃描，3年的數(shù)據(jù)都同時(shí)揭

10、示了在連鎖群LG18上有一個(gè)主效QTL存在，這個(gè)區(qū)間為me4em5e-BS28-400，可以共同解釋40.5％-62.4％的種皮顏色變異?；ㄉ?、芥酸含量作為形態(tài)標(biāo)記定位在LG13上，兩個(gè)標(biāo)記緊密連鎖，遺傳圖距為4.9cM，同時(shí)與之連鎖的緊密標(biāo)記還有BS92-1400和TPS039-200。將芥酸含量作為數(shù)量性狀，QTL掃描揭示了在BS164a-TPS039-200區(qū)間有一個(gè)主效QTL，該QTL可以解釋芥酸含量變異的83.6％左右，兩種方