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甘甘蓝型油菜(AnAnCnCn,2n=38),芥菜型油菜(AjAjBjBj,2n=36)和白菜型油菜(ArAr,2n=20)是目前全球主要种植的油料作物,其中芥菜型油菜的田间产量最低。虽然使用芥菜型油菜杂交种可以使芥菜型油菜的产量有所增加,但一般只能达到900-1200kg/ha,远远不够实际生产的需要。在芸薹属作物中,有三个基本染色体组(A,B,C)及相应的三套亚基因组(Ar,An,AJ,Bn,BJ,Bc,Co,Cn,Cc),该亚基因组内存在着丰富的遗传变异。已有的研究表明,在油菜中开展亚基因组间杂种优势利用是增加油菜产量的有效途径之一,且研究者通过导入属内其他物种中的相应亚基因组(Ar,Cc)替换原有的An和Cn亚基因组,创建出新型甘蓝型油菜,发现新型甘蓝型油菜与常规甘蓝型油菜配制的杂种表现出很强的亚基因组间杂种优势。
本研究拟将白菜的Ar基因组和埃塞俄比亚芥的Bc基因组大规模导入至常规芥菜型油菜中培育新型芥菜型油菜,拓宽新型芥菜型油菜与常规芥菜型油菜之间的遗传差异,从而为开拓芥菜型油菜亚基因组间杂种优势和提高芥菜型油菜产量奠定基础。
本研究首先将大量白菜Ar基因组和埃芥Bc基因组导入到芥菜型油菜,利用埃塞俄比亚芥和白菜来源的芸薹属六倍体(ArArBcBcCcCc,2n=54)与常规芥菜型油菜杂交,结合细胞学鉴定的方法从F1群体中获得芸薹属五倍体(ArAjBcBjCc,2n=45)。其次从芸薹属五倍体自交种中筛选出C基因组染色体完全丢失且体细胞染色体数目为36条的新型芥菜型油菜,其基因组中白菜Ar和埃芥Bc基因组的平均含量为50％。为了进一步增加Ar和Bc外源基因组的含量,紧接着F1代芸薹属五倍体又与埃芥和白菜来源的芸薹属六倍体回交,从BC1F1群体中获得芸薹属五倍体(ArAjBcBjCc,2n=45),预计Ar和Bc外源基因组平均含量为75％。自交BC1F1代,通过染色体数目统计从BC1F2群体中获得不仅Ar和Bc外源基因组平均含量为75％,而且体细胞染色体数目为36的C基因组丢失的新型芥菜型油菜。最后利用创建的新型芥菜型油菜(Ar/jAr/jBc/jBc/j,2n=36)与常规芥菜型油菜(AjAjBjBj,2n=36)杂交配制基因组间杂种,对亚基因组杂种的杂种优势进行初步研究。
目前通过将埃芥白菜来源的芸薹属六倍体与常规芥菜型油菜杂交,共获得102个杂交组合的F1代杂种。随机从14个杂交组合后代中各选取10个单株运用SSR分子标记技术进行真假杂种鉴定,结果发现138株为真杂种,仅两株为假杂种。应用细胞学方法对F1群体体细胞染色体进行统计,筛选出染色体数目为45的五倍体(ArAjBcBjCc,2n=45)52株,染色体数为43、44和46的五倍体候选材料169株。将染色体数目为43、44、45和46的五倍体和五倍体候选材料作为母本与埃芥白菜六倍体回交,收获48份回交组合的BC1F1代回交种,下一季度田间播种48份;将染色体数目为44、45、46的五倍体和五倍体候选材料套袋自交,收获的102份F2代自交种,下一季度田间播种95份。运用细胞学方法从F2群体中随机选择99株进行体细胞染色体数统计,筛选出体细胞染色体数目为36的F2代单株4棵,预测这4株即为Ar和Bc外源基因组平均含量为50％,可作为新型芥菜型油菜(Ar/jAr/jBc/jBc/j)的候选材料。同时对302株BC1F1群体进行体细胞染色体数鉴定,得到38棵染色体数2n=45的BC1F1代植株,这38株基因组有相当一部分为芸薹属五倍体(AABBC,2n=45),能从BC1F1代芸薹属五倍体自交一代中获得体细胞染色体数目为36,并且Ar和Bc外源基因组平均含量为75％的新型芥菜型油菜。
本实验从芸薹属SSR引物数据库中筛选出14对芸薹属六倍体和常规芥菜型油菜间特异的A基因组和B基因组SSR引物,运用其对BC1F1群体中4个回交组合的27个单株进行外源基因组含量进行评估,分子标记试验结果表明Ar和Bc的外源基因组含量为75.88％,与预计的结果相符合。这也说明F1代中Ar和Bc的外源基因组含量为50％,并且可以通过分子标记的方法从BC1F2代中筛选出Ar和Bc的外源基因组含量超过75％,甚至部分达到90％的新型芥菜型油菜植株。
本研究拟将白菜的Ar基因组和埃塞俄比亚芥的Bc基因组大规模导入至常规芥菜型油菜中培育新型芥菜型油菜,拓宽新型芥菜型油菜与常规芥菜型油菜之间的遗传差异,从而为开拓芥菜型油菜亚基因组间杂种优势和提高芥菜型油菜产量奠定基础。
本研究首先将大量白菜Ar基因组和埃芥Bc基因组导入到芥菜型油菜,利用埃塞俄比亚芥和白菜来源的芸薹属六倍体(ArArBcBcCcCc,2n=54)与常规芥菜型油菜杂交,结合细胞学鉴定的方法从F1群体中获得芸薹属五倍体(ArAjBcBjCc,2n=45)。其次从芸薹属五倍体自交种中筛选出C基因组染色体完全丢失且体细胞染色体数目为36条的新型芥菜型油菜,其基因组中白菜Ar和埃芥Bc基因组的平均含量为50％。为了进一步增加Ar和Bc外源基因组的含量,紧接着F1代芸薹属五倍体又与埃芥和白菜来源的芸薹属六倍体回交,从BC1F1群体中获得芸薹属五倍体(ArAjBcBjCc,2n=45),预计Ar和Bc外源基因组平均含量为75％。自交BC1F1代,通过染色体数目统计从BC1F2群体中获得不仅Ar和Bc外源基因组平均含量为75％,而且体细胞染色体数目为36的C基因组丢失的新型芥菜型油菜。最后利用创建的新型芥菜型油菜(Ar/jAr/jBc/jBc/j,2n=36)与常规芥菜型油菜(AjAjBjBj,2n=36)杂交配制基因组间杂种,对亚基因组杂种的杂种优势进行初步研究。
目前通过将埃芥白菜来源的芸薹属六倍体与常规芥菜型油菜杂交,共获得102个杂交组合的F1代杂种。随机从14个杂交组合后代中各选取10个单株运用SSR分子标记技术进行真假杂种鉴定,结果发现138株为真杂种,仅两株为假杂种。应用细胞学方法对F1群体体细胞染色体进行统计,筛选出染色体数目为45的五倍体(ArAjBcBjCc,2n=45)52株,染色体数为43、44和46的五倍体候选材料169株。将染色体数目为43、44、45和46的五倍体和五倍体候选材料作为母本与埃芥白菜六倍体回交,收获48份回交组合的BC1F1代回交种,下一季度田间播种48份;将染色体数目为44、45、46的五倍体和五倍体候选材料套袋自交,收获的102份F2代自交种,下一季度田间播种95份。运用细胞学方法从F2群体中随机选择99株进行体细胞染色体数统计,筛选出体细胞染色体数目为36的F2代单株4棵,预测这4株即为Ar和Bc外源基因组平均含量为50％,可作为新型芥菜型油菜(Ar/jAr/jBc/jBc/j)的候选材料。同时对302株BC1F1群体进行体细胞染色体数鉴定,得到38棵染色体数2n=45的BC1F1代植株,这38株基因组有相当一部分为芸薹属五倍体(AABBC,2n=45),能从BC1F1代芸薹属五倍体自交一代中获得体细胞染色体数目为36,并且Ar和Bc外源基因组平均含量为75％的新型芥菜型油菜。
本实验从芸薹属SSR引物数据库中筛选出14对芸薹属六倍体和常规芥菜型油菜间特异的A基因组和B基因组SSR引物,运用其对BC1F1群体中4个回交组合的27个单株进行外源基因组含量进行评估,分子标记试验结果表明Ar和Bc的外源基因组含量为75.88％,与预计的结果相符合。这也说明F1代中Ar和Bc的外源基因组含量为50％,并且可以通过分子标记的方法从BC1F2代中筛选出Ar和Bc的外源基因组含量超过75％,甚至部分达到90％的新型芥菜型油菜植株。