甘蓝型油菜与白菜型油菜异源六倍体的创建及利用

摘要

油菜是世界范围内重要的油料作物和经济作物，其中甘蓝型油菜(Brassica napus)又由于产量高、耐病害等优良特性，种植广泛。甘蓝型油菜是甘蓝(B. oleracea)与白菜(B. rapa)杂交后染色体的自然加倍而成的异源四倍体，是后形成的复合种，驯化历史相对较短，遗传资源相比两亲本种较狭窄，在自然界中存在的遗传变异有限，限制了甘蓝型油菜的品种改良。基于此，本研究提出了一种甘蓝型油菜种质资源拓宽的新策略，即通过甘蓝型油菜（AACC，2n=38）与白菜型油菜（CC,2n=18）杂交，创建新种质桥梁异源六倍体（AAAACC，2n=58），再与具有优良遗传成分的甘蓝杂交，将亲本种的遗传变异导入甘蓝型油菜中。同时本研究将一份具有高抗菌核病能力的野生甘蓝C01（B. incana）的抗性位点通过分子标记辅助回交，导入到栽培甘蓝B. oleracea var. alboglabra中，以期以上述六倍体为桥梁，将高抗菌核病成分导入甘蓝型油菜。
　　本研究主要内容包括：⑴以甘蓝型油菜中双11号为母本授予白菜型油菜SWUA01的花粉，杂交获得三倍体杂种AAC，用0.1mg/ml的秋水仙碱对杂种进行加倍处理，于田间获得经诱导处理的材料54份，并视之为S0代材料。通过形态观察、花粉育性检测、分子标记辅助选择和细胞学鉴定，发现了7份源于双亲杂交的花蕾、花朵较大，花粉育性高且具有58条染色体的异源六倍体AAAACC。⑵在鉴定出的S0代六倍体中以其中两份材料为代表进行了六倍体的结实性调查。结果显示六倍体的自交结实在每荚果8.8-9.8粒间，自由授粉结实在每荚果3.9-4.3粒间，六倍体S0代结实性良好。发展的自交种（S1）芥酸、硫苷含量基本上均介于双低甘蓝型油菜中双9号和双高甘蓝型油菜中油821之间。⑶以一份栽培甘蓝C41（B. oleracea var. alboglabra）为轮回亲本与野生甘蓝C01构建了甘蓝回交BC1、BC2和BC3世代。基于前期在C09连锁群上鉴定到的一个主效抗性QTL，本研究在目标QTL区间开发了新的SSR标记，并最终在该区间成功加密了5个SSR标记。利用目标QTL区间中的连锁标记对各世代进行了分子标记辅助选择，结合菌核病抗性鉴定结果，从中筛选优良个体发展下一世代，最终成功构建遗传了良好抗性能力的目标群体 BC3F2，将野生甘蓝的抗菌核病成分导入到了栽培型甘蓝中。⑷调查了S0代六倍体与本研究发展的菌核病抗性甘蓝回交后代的可交配性，当六倍体为母本时结荚但不结实，而以甘蓝为母本时每荚粒数仅为0.05-0.1粒，结实虽困难，但在大量杂交授粉的前提下仍能有少量结实；相比之下，S0代六倍体与甘蓝型油菜有较好的可交配性，每荚粒数在1.53-3.76粒之间，且由其发展的杂种F1遗传变异丰富，结实性良好；而与白菜型油菜之间的可交配性则与甘蓝相似，每荚粒数仅在0.05-0.18粒之间，结实也比较困难。S0代六倍体的可交配性结果表明，利用本研究的六倍体和菌核病抗性甘蓝有望创建出具有菌核病抗性遗传成分的新型甘蓝型油菜，且将六倍体与甘蓝型油菜结合也能实现甘蓝型油菜遗传背景的拓展。⑸对六倍体S1代与多种类型甘蓝间的可交配性进行了调查，以六倍体S1代为母本时，S1代与不同甘蓝间的每荚粒数总体上约为0.05粒，各材料间的每荚粒数无显著差异（P=0.1032），而以甘蓝为母本时，每荚粒数约为0.03粒，与正交结实率接近，表明六倍体 S1代与甘蓝正反交结实虽都比较困难，但在大量杂交授粉的前提下仍都会有少量结实，且与甘蓝的类型无关。相比之下，当 S1代为母本时，与白菜型油菜之间的每荚粒数约为0.06粒，与甘蓝型油菜间的每荚粒数约为0.15粒，结实表现虽也较困难，但仍是与甘蓝型油菜的可交配性最好。S1代可交配性结果进一步表明，以本研究的异源六倍体为桥梁，可以实现新型甘蓝型油菜的创建，有望利用甘蓝丰富的遗传资源拓展甘蓝型油菜的遗传背景，为甘蓝型油菜的遗传改良提供新的可能。

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第1章 文献综述

1.1 甘蓝型油菜的亲缘关系与起源

1.2 甘蓝型油菜及亲本种的遗传资源

1.3 油菜的杂交育种与多倍体育种

1.4 油菜育种中的抗菌核病研究

1.5 本研究的目的与意义

第2章 甘蓝型油菜与白菜异源六倍体(ArArAnAnCnCn)的创建

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 后续研究

第3章 分子标记辅助回交导入野生甘蓝菌核病抗性成分

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

第4章 利用六倍体初探新型甘蓝型油菜的育成

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 结果与分析

4.4 后续研究

第5章 讨论与结论

5.1 讨论

5.2 结论

参考文献

附录一：植物组织培养培养基营养液配方

附录二：聚丙烯酰胺凝胶电泳试剂配方

致谢

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