抗根肿病油菜的株型遗传改良

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油菜是我国最重要的油料来源,保障油菜安全供给,推进油菜产业机械化进程对国民生活及经济具有重要意义。目前我国油菜种植多为甘蓝型杂交油菜品种,其植株高大、株型松散,机械适应性低、倒伏指数较高,极大地制约了产量和油菜产业的机械化进程。为了应对这些问题,甘蓝型矮秆紧凑型油菜种质资源的创新刻不容缓。根肿病作为危害我国油菜健康的首要病害,对油菜产业造成了重创。由于根肿菌休眠孢子具有极长的潜伏期,加之根肿病生理小种存在地域分化,使得物理化学防治手段效果十分有限。抗病育种是目前根肿病防治最高效经济的手段。本研究利用三种甘蓝型矮秆紧凑型油菜XNAG、FAG、DW871分别与中双11R(含有CRb位点)甘蓝型根肿病抗性高秆松散型油菜亲本进行回交转育,对ZS11R进行株型遗传改良。结合三种矮秆材料杂交后代的株高、分枝角度等表型及分子标记辅助育种技术(Marker-assisted selection,MAS),筛选甘蓝型半矮秆紧凑型根肿病抗性种质资源,具体结果如下:1.矮秆材料与中双11R(ZS11R)相比株高较低且分枝角度小,株型紧凑。在甘肃华中农业大学西北油菜夏繁基地种植条件下,FAG成熟期株高仅为ZS11R的47%,单株平均分枝角度为ZS11R的66%;在甘肃种植条件下,DW871成熟期株高为ZS11R的64%,单株平均分枝角度仅为ZS11R的41%;在武汉温室种植条件下,生长两个月的XNAG株高为ZS11R的29%,叶片皱缩卷曲呈深绿色。2.矮秆材料与ZS11R的茎秆细胞学研究表明茎秆细胞的长度及面积缩小与植株矮化相关。对三种矮秆材料XNAG、FAG、DW871及ZS11R茎秆横切及纵切石蜡切片观测发现:矮秆材料的茎秆横切面积小于ZS11R;矮秆材料的皮层细胞较ZS11R相比排列更加紧密且细胞形状更规则;矮秆材料较ZS11R相比相邻维管束间衔接更加紧密且维管组织细胞间隙更小;矮秆材料茎秆纵切面单细胞长度显著小于ZS11R。3.矮秆材料XNAG、DW871表现为GA反应低敏感型。使用不同浓度梯度GA(Gibberellin,赤霉素)和IAA(Indole-3-acetic acid,生长素)对矮秆材料XNAG、DW871及高秆材料ZS11R种子进行处理,光照培养室(16h光照/8h黑暗)培养七天后发现:在0mg/ml、10-5mg/ml、10-4mg/ml、10-3mg/ml的IAA浓度梯度下,高矮秆材料下胚轴长度均与IAA浓度梯度呈负相关;在0mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L、10-4mol/L的GA浓度梯度下,高秆材料ZS11R下胚轴长度与GA浓度呈正相关,矮秆材料XNAG下胚轴长度呈现出先增高后降低的变化,矮秆材料DW871下胚轴长呈现为先降低后增高再降低的动态变化。4.将ZS11R与矮秆材料杂交进行株型改良,后代根肿病抗性检测均符合孟德尔遗传定律。三种矮秆杂交材料F1世代根肿病抗性均为杂合抗病型。XNAG杂交材料F2世代植株纯合感病、杂合抗病、纯合抗病基因型分离比经过X~2检验符合1:2:1的理论值。FAG、DW871杂交材料BC1F1世代材料杂合抗病、纯合抗病基因型分离比经过X~2检验符合1:1的理论值。FAG、DW871杂交材料BC2F1世代材料经过回交选育已经全为纯合抗性基因型。5.对DW871材料BC1F2世代的326株分离群体、FAG材料F2世代568株分离群体进行株高和分枝角度测量,两种材料矮秆、中间型、高秆数量比例经过X~2检验符合1:2:1的理论值,初步认为两种材料矮化性状由单基因部分显性位点控制;两种矮秆材料分离群体的分枝角度性状都呈正态分布,符合数量性状特征,初步认为两种矮秆材料的分枝角度性状均由微效多位点控制。
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