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油菜是重要的油料作物,缺硼导致油菜产量减低、品质下降。通过遗传学的实验技术从分子水平上揭示油菜对硼吸收、利用、分配的特性,从而为油菜硼营养的机理及其性状改良提供基础。本实验以我们实验室筛选得到的甘蓝型油菜(Brassicanapus)硼高效品种青油10号和硼低效品种Bakow为亲本,杂交得到的F1代植株为材料,通过小孢子培养,构建了一个甘蓝型油菜硼高效双单倍体(doublehaploid,DH)遗传群体,命名为BQDH群体。然后利用SSR(SimpleSequenceRepeat)和SRAP(Sequence-relatedAmplificationPolymorphism)分子标记构建遗传连锁图,并根据该群体200个株系调查的开花期性状,开展了开花期QTL的定位和相关分析。得到的主要结果如下。
1.油菜不同材料的小孢子培养存在明显的基因型差异以甘蓝型油菜硼低效品种Bakow、硼高效品种青油10号、以及Bakow×青油10号的F1代为材料进行小孢子培养,结果发现:硼高效品种青油10号的5个单株均没有出胚,硼低效品种Bakow的5个单株中有3个出胚,F1代的28个单株中有22个出胚。Bakow出胚的3个单株出胚时间在23d~25d之间,出胚率在1.1个/蕾~1.4个/蕾之间,平均出胚率为1.8个/蕾。F1代22个单株出胚时间在18d~27d之间,出胚率在0.5个/蕾~19.2个/蕾之间。F1代的出胚率表现出超亲分离的现象;
2.通过小孢子培养技术,构建了一个包含246个株系的甘蓝型油菜硼高效双单倍体群体,简称BQDH群体把F1代出胚最多的单株BF1-37作为我们构建BQDH群体的筛选对象。对其中的245个由胚状体发育而来的试管苗,利用流式细胞仪进行染色体倍性检测,得到161个加倍成功的双单倍体植株,加倍率为65.7%。进一步将该161个试管苗移栽到大田后,发现其中的64株生长畸形,97株能正常开花结实。另外,将未进行染色体倍性检测的364个试管苗移栽到大田,获得149株能正常开花结实的双单倍体植株。最后本试验通过小孢子培养技术,构建了一个包含246个株系的甘蓝型油菜硼高效双单倍体(DH)群体。用其中的200个株系构建BQDH遗传连锁图;
3.利用SSR和SRAP分子标记技术,以上述构建的BQDH群体为作图群体,构建了一个初步的油菜遗传连锁图用SSR引物筛选亲本多态性,得到461对亲本间有多态性的SSR引物,把其中的404对SSR引物在BQDH群体中检测基因型分布。其中的143对SSR引物在群体中表现出带型异常,其余261对正常分离的SSR引物共读了316个多态性。用得到的316个SSR标记和32个SRAP标记,通过作图软件构建BQDH群体遗传连锁图。得到一张包含252个SSR标记、19个SRAP标记,总长1790.7cM,平均间距6.6cM,包含甘蓝型油菜19条染色体,共有23个连锁群的甘蓝型油菜遗传连锁图,命名为BQDH遗传连锁图;
4.在上述构建BQDH遗传连锁图的基础上,利用BQDH遗传群体各株系调查获得的开花性状,检测到5个与调控开花期相关的QTL该5个QTL分布于3个连锁群上,其中2个位于连锁群A7,一个位于连锁群C4,2个位于连锁群C6。位于连锁群A7的2个QTL为正的加性效应,表明该位点是亲本Bakow贡献的作用使得调控开花期的基因得以表达,而位于连锁群C4和C6的3个QTL为负的加性效应,是亲本青油10号贡献的作用使得调控开花期的基因得以表达。与一些和开花期相关的研究相比较,发现我们得到的5个调控花期的QTL,位于C4和C6上的3个QTL与其他研究是相一致的,位于A7上的2个QTL是他人的研究没有检测到的,这可能是由于开花期是一个复杂的性状,受很多基因的调控,同时也受环境的影响,此外不同的作图群体对开花期QTL的检测也有一定的差异。