甘藍(lán)型油菜硼高效的生理基礎(chǔ)及硼高效基因的定位.pdf

1、硼是高等植物所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，缺硼不僅導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，而且會(huì)使作物品質(zhì)下降。不同基因型甘藍(lán)型油菜對(duì)缺硼反應(yīng)存在顯著差異。1991年以來(lái)王運(yùn)華等通過對(duì)210個(gè)甘藍(lán)型油菜品種的篩選鑒定，共獲得8個(gè)硼高效品種和2個(gè)硼低效品種，并且對(duì)它們?nèi)迸鸱磻?yīng)的生理機(jī)制和遺傳行為進(jìn)行了一系列的研究，實(shí)現(xiàn)了硼高效基因的初步定位。本試驗(yàn)針對(duì)當(dāng)前研究領(lǐng)域中采用的7個(gè)甘藍(lán)型油菜品種，開展硼營(yíng)養(yǎng)差異的研究，以期在甘藍(lán)型油菜硼營(yíng)養(yǎng)遺傳研究中充分利用這些種質(zhì)資源；在

2、甘藍(lán)型油菜硼高效基因初步定位的基礎(chǔ)上，利用基因組比較作圖和擬南芥的生物信息進(jìn)行硼高效基因的進(jìn)一步定位。主要研究結(jié)果如下： 1.以甘藍(lán)型油菜硼高效品種青油10號(hào)和硼低效品種Bakow為比對(duì)，通過土培試驗(yàn)對(duì)7個(gè)甘藍(lán)型油菜品種的硼效率進(jìn)行篩選鑒定，得到甘藍(lán)型油菜硼偏高效品種8Z05和9S35；硼中效品種華雙3號(hào)、6-203、97081和97009；硼低效品種9S03。硼高效品種正常生長(zhǎng)發(fā)育需硼量低于硼低效品種，并且在缺硼情況下，能夠?qū)?/p>

3、吸收的硼向生長(zhǎng)中心分配或進(jìn)行優(yōu)勢(shì)運(yùn)輸，以較少的硼完成生長(zhǎng)發(fā)育，獲得較高的產(chǎn)量。這可能就是硼高效的生理機(jī)制之一。 2.營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，以甘藍(lán)型油菜硼高效品種青油10號(hào)和偏高效品種寧油7號(hào)(DH系)，硼低效品種Bakow和Tapidor(DH系)為材料，研究不同硼效率基因型甘藍(lán)型油菜苗期對(duì)硼磷缺乏的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明：缺磷，青油10號(hào)和寧油7號(hào)長(zhǎng)勢(shì)顯著好于Bakow和Tapidor，并且前者磷的濃度和積累量顯著高于后者；磷效率系數(shù)

4、青油10號(hào)和寧油7號(hào)分別為0.480和0.497，顯著大于Bakow(0.243)和Tapidor(0.287)。苗期硼高效品種表現(xiàn)磷高效性狀；硼低效品種表現(xiàn)磷低效性狀。硼高效和磷高效苗期具有一定的相關(guān)性。缺硼對(duì)硼低效品種地上部生長(zhǎng)的影響顯著大于缺磷對(duì)硼低效品種的影響。 3.8Z05已完成BAC文庫(kù)的構(gòu)建。如果它與青油10號(hào)硼高效基因是等位的，就可以利用8Z05的BAC文庫(kù)進(jìn)行硼高效基因的精細(xì)定位和克隆。2000-2001年度，

5、硼高效品種8Z05×青油10號(hào)F2代588個(gè)單株種植在缺硼土壤上?；ㄆ谡{(diào)查缺硼癥狀，表現(xiàn)硼高效的單株數(shù)與硼低效的單株數(shù)之比為574：14；結(jié)實(shí)期分離規(guī)律與花期相似。這說明甘藍(lán)型油菜硼高效品種8Z05和青油10號(hào)硼營(yíng)養(yǎng)高效主效基因是等位的，但同時(shí)可能存在微效基因的修飾作用，微效基因的QTL可能不完全相同。2001-2002年度的結(jié)果同上年的結(jié)果相一致。 青油10號(hào)、8Z05的硼高效主效基因的位點(diǎn)是相同的，從而可以利用8Z05的BA

6、C文庫(kù)構(gòu)建青油10號(hào)的物理圖譜，進(jìn)行硼高效基因的精細(xì)定位和克隆硼高效基因。 4.以甘藍(lán)型油菜硼高效品種青油10號(hào)和硼低效品種Bakow雜交獲得的700個(gè)家系并親本進(jìn)行田間小區(qū)試驗(yàn)，鑒定各家系的硼效率。結(jié)果表明，苗期、蕾薹期、花期和成熟期，各家系表現(xiàn)出不同程度的缺硼癥狀。青油10號(hào)硼效率系數(shù)和缺硼處理產(chǎn)量顯著高于Bakow。657個(gè)F2：3家系施硼正常處理，小區(qū)產(chǎn)量呈正態(tài)分布，平均產(chǎn)量為81.88g，標(biāo)準(zhǔn)差20.56g；缺硼處理，

7、小區(qū)產(chǎn)量近似正態(tài)分布，平均產(chǎn)量為56.28g，標(biāo)準(zhǔn)差17.53g。缺硼顯著降低了產(chǎn)量。F2：3家系硼效率系數(shù)呈雙峰分布，根據(jù)親本田間表現(xiàn)，以硼效率系數(shù)0.50作為劃分硼高效和低效家系的標(biāo)準(zhǔn)，硼高效家系數(shù)502，硼低效家系數(shù)155。對(duì)硼高效家系數(shù)和硼低效家系數(shù)的比值進(jìn)行x2檢驗(yàn)，符合3：1的分離，說明甘藍(lán)型油菜硼高效性狀受一對(duì)基因控制。該基因和我們?cè)?jīng)報(bào)道的硼高效基因BE1可能為同一基因或緊密連鎖。 5.隨機(jī)選取657個(gè)F2：3家

8、系中118個(gè)家系進(jìn)行甘藍(lán)型油菜硼高效遺傳分析和QTL作圖，結(jié)果表明后者田間性狀的各項(xiàng)參數(shù)同前者是相似或一致的；利用RFLP標(biāo)記和SSR標(biāo)記進(jìn)行遺傳作圖，115個(gè)標(biāo)記主要分布于7個(gè)連鎖群，與現(xiàn)有的圖譜比較發(fā)現(xiàn)兩者在標(biāo)記排列順序上是共線性的。對(duì)施硼處理產(chǎn)量(SYB3)、缺硼處理產(chǎn)量(SYB2)和硼效率系數(shù)(BEC)分別用WindowsQTLCartographer和Mapmaker1.1b/QTL軟件進(jìn)行QTL掃描，二者所得結(jié)果是一致的。共

9、檢測(cè)到與產(chǎn)量有關(guān)的QTL位點(diǎn)2個(gè)，SY-1和SY-2；與硼效率有關(guān)QTL位點(diǎn)3個(gè)，BE1-Y，BE1-C1和BE1-C2，其中BE-C1和BE1-Y二者LOD曲線峰值在N2連鎖群上的位置是一致的，并且在硼高效目標(biāo)區(qū)段pa28c-pb134b之間，貢獻(xiàn)率分別為63.2％和34.9％，即以缺硼處理產(chǎn)量和硼效率系數(shù)掃描到的硼高效主效QTL就是硼高效基因BE1；BE1-C2和SY-1QTL二者區(qū)間是重疊的，貢獻(xiàn)率分別為59.9％和18.1％。將

10、硼高效基因BE1定位在標(biāo)記Ol10A05a-wgla10a的5.1cM的區(qū)域內(nèi)。BE1-C1和BE1-C2緊密連鎖，可能為同一基因，由于缺少某個(gè)橋梁標(biāo)記，或者作圖群體較小，導(dǎo)致某個(gè)標(biāo)記倒位，或者個(gè)別或幾個(gè)株系性狀誤差較大，導(dǎo)致形成2個(gè)QTL位點(diǎn)。以分布于擬南芥該目標(biāo)區(qū)域之間的EST克隆設(shè)計(jì)引物作trap標(biāo)記，同時(shí)利用AFLP標(biāo)記和BSA法，篩選鑒定更大的分離群體以鑒定與硼高效基因間發(fā)生交換的單株，是找到與硼高效性狀更加緊密連鎖的標(biāo)記和最