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甘蓝型油菜(Brassica napus L.)属十字花科芸薹属作物,是我国乃至世界上最重要的油料作物之一。株高是油菜的一个重要农艺性状,与油菜抗倒伏、高产量、高质量育种密切相关。因此,发掘新的控制油菜株高的矮秆基因,并剖析其导致矮化的遗传机制能够为油菜育种工作提供新鲜材料、遗传基础与实践指导。
本实验室前期通过甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变甘蓝型油菜玻里马胞质雄性不育系(pol cms)的保持系2B种子,得到一个矮秆突变体bnd2(Brassica napus dwarf 2),对其进行表型观察、遗传特性分析、激素处理、细胞学特征观察,并利用bnd2与正常高秆材料L329构建遗传定位群体进行BSA重测序,通过开发分子标记进行候选基因的精细定位,具体结果如下:
(1)通过表型与农艺性状分析,发现成熟期矮秆突变体bnd2的株高(100.65±8.09cm)显著低于诱变亲本2B(168.2±7.61cm),此外,有效分枝高度(24.95±3.17cm)、主花序长度(52.91±7.72cm)、节间距离(6.55±1.46cm)以及伸长节数(13.6±2.11)相比诱变亲本2B都显著降低或减少,表明bnd2的矮化表型可能与其有效分枝高度、主花序长度和节间距离降低、伸长节数节减有关。对产量性状进行测定发现矮秆突变体的千粒重与单株产量均显著低于亲本2B。
(2)通过对节间组织的细胞学观察,发现bnd2变变体的薄壁细胞的细胞面积与长度都显著减小,从而导致突变体植株节间缩短。
(3)利用2Bxbnd2构建遗传群体,于成熟期分别对F1代植株和F2群体植株高度进行测量,发现回交F1代植株高度位于双亲之间且偏向于高秆亲本,F2群体中矮秆植株数目与高秆植株数目符合1:3的孟德尔分离比例,表明bnd2的矮秆性状由单隐性基因控制。
(4)通过外源激素赤霉素(gibberellin,GA)与油菜素甾醇(brassinosteroid,BR)处理2B与bnd2的下胚轴伸长实验,发现bnd2幼苗下胚轴对GA的响应减弱,并且GA处理不能恢复bnd2的表型。bnd2突变体对BR的响应则增强,且BR可恢复bnd2突变体幼苗表型。推测bnd2突变体中GA信号通路和/或者BR合成可能受到影响,这为后续基因定位克隆提供了线索。
(5)利用突变体bnd2与高秆材料L329构建定位群体,经过BSA重测序,将BND2定位到A08染色体上的13.77Mb-18.08Mb区间内,区间长度4.317Mb;经过基因精细定位,结合SNP与Indel标记,将候选区间缩小到15.57-15.76Mb之间的190Kb区域内。
本实验室前期通过甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变甘蓝型油菜玻里马胞质雄性不育系(pol cms)的保持系2B种子,得到一个矮秆突变体bnd2(Brassica napus dwarf 2),对其进行表型观察、遗传特性分析、激素处理、细胞学特征观察,并利用bnd2与正常高秆材料L329构建遗传定位群体进行BSA重测序,通过开发分子标记进行候选基因的精细定位,具体结果如下:
(1)通过表型与农艺性状分析,发现成熟期矮秆突变体bnd2的株高(100.65±8.09cm)显著低于诱变亲本2B(168.2±7.61cm),此外,有效分枝高度(24.95±3.17cm)、主花序长度(52.91±7.72cm)、节间距离(6.55±1.46cm)以及伸长节数(13.6±2.11)相比诱变亲本2B都显著降低或减少,表明bnd2的矮化表型可能与其有效分枝高度、主花序长度和节间距离降低、伸长节数节减有关。对产量性状进行测定发现矮秆突变体的千粒重与单株产量均显著低于亲本2B。
(2)通过对节间组织的细胞学观察,发现bnd2变变体的薄壁细胞的细胞面积与长度都显著减小,从而导致突变体植株节间缩短。
(3)利用2Bxbnd2构建遗传群体,于成熟期分别对F1代植株和F2群体植株高度进行测量,发现回交F1代植株高度位于双亲之间且偏向于高秆亲本,F2群体中矮秆植株数目与高秆植株数目符合1:3的孟德尔分离比例,表明bnd2的矮秆性状由单隐性基因控制。
(4)通过外源激素赤霉素(gibberellin,GA)与油菜素甾醇(brassinosteroid,BR)处理2B与bnd2的下胚轴伸长实验,发现bnd2幼苗下胚轴对GA的响应减弱,并且GA处理不能恢复bnd2的表型。bnd2突变体对BR的响应则增强,且BR可恢复bnd2突变体幼苗表型。推测bnd2突变体中GA信号通路和/或者BR合成可能受到影响,这为后续基因定位克隆提供了线索。
(5)利用突变体bnd2与高秆材料L329构建定位群体,经过BSA重测序,将BND2定位到A08染色体上的13.77Mb-18.08Mb区间内,区间长度4.317Mb;经过基因精细定位,结合SNP与Indel标记,将候选区间缩小到15.57-15.76Mb之间的190Kb区域内。