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利用分子标记辅助选择选育甘蓝型油菜有限花序新品种

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中国油料作物学报 2023年第1期45卷 30-37页

作者：李开祥杜德志青海大学农林科学院国家油菜改良青海分中心青海省春油菜遗传改良重点实验室农业农村部春油菜科学观测实验站青海省春油菜研究开发中心青海省春油菜工程技术研究中心青海西宁810016

为提高品种的抗倒性,以甘蓝型有限花序品系4769为供体亲本,分别与早熟甘蓝型油菜保持系144B和优良恢复系111R、122R、361R、536R杂交,并利用与有限花序基因Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的分子标记进行甘蓝型油菜有限花序性状的辅助选择育种... 详细信息

为提高品种的抗倒性,以甘蓝型有限花序品系4769为供体亲本,分别与早熟甘蓝型油菜保持系144B和优良恢复系111R、122R、361R、536R杂交,并利用与有限花序基因Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的分子标记进行甘蓝型油菜有限花序性状的辅助选择育种。结果表明,共筛选到4个与Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的共显性分子标记(S02、Indel02、BnW09和BnW18),可用于回交转育过程中的分子标记辅助选育,最终培育出具有有限花序性状、抗倒性明显增强的保持系Y144B、不育系Y144A、优良恢复系Y111R、Y122R、Y361R、Y536R;经杂交组配和区域试验选育出一个甘蓝型油菜有限花序新品种青杂有限1号,株高适中,分枝低,抗倒伏性提高。

关键词：甘蓝型油菜分子标记辅助选择有限花序抗倒伏性品种选育

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359份甘蓝型油菜品系有限花序位点鉴定

分子植物育种 2023年第6期21卷 1920-1928页

作者：吕诗颖朱雪冰李开祥杜德志青海大学农林科学院西宁810016 青海省农林科学院青海省春油菜工程技术研究中心青藏高原种质资源研究与利用实验室春油菜遗传改良重点实验室农业农村部春油菜科学观测实验站西宁810016

甘蓝型油菜有限花序具有提前成熟、降低株高、增强抗倒伏性、对产量没有负面影响等特点,有利于甘蓝型油菜株型改良及机械化收获。本研究利用已开发的与甘蓝型油菜有限花序Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的4个共显性分子标记对359份甘蓝型油菜... 详细信息

甘蓝型油菜有限花序具有提前成熟、降低株高、增强抗倒伏性、对产量没有负面影响等特点,有利于甘蓝型油菜株型改良及机械化收获。本研究利用已开发的与甘蓝型油菜有限花序Bnsdt1和Bnsdt2紧密连锁的4个共显性分子标记对359份甘蓝型油菜品系的有限花序位点基因型进行鉴定,了解群体中有限花序位点基因型的分布,筛选出基因型分别为BnSDT1BnSDT1Bnsdt2Bnsdt2、Bnsdt1Bnsdt1BnSDT2BnSDT2的无限花序品系。通过这两种基因型无限花序品系相互杂交可选育出有限花序优良品系,这为选育优良有限花序品系提供了一种简单有效的方法,也为甘蓝型油菜有限花序品系选育提供科学依据。

关键词：甘蓝型油菜有限花序分子标记

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甘蓝型油菜有限花序调控基因的定位与分析

甘蓝型油菜有限花序调控基因的定位与分析

作者：赵海菲贵州大学

学位级别：硕士

甘蓝型油菜(Brassica napus,AABB,2n=38)是我国和世界范围内主要的油菜栽培类型。甘蓝型油菜的花序一般为无限花序,而有限花序的变异材料是近些年才被发现的,前期研究证实有限花序具有开花提前、生育期提前、株高降低等特性。本研究以... 详细信息

甘蓝型油菜(Brassica napus,AABB,2n=38)是我国和世界范围内主要的油菜栽培类型。甘蓝型油菜的花序一般为无限花序,而有限花序的变异材料是近些年才被发现的,前期研究证实有限花序具有开花提前、生育期提前、株高降低等特性。本研究以一个新发现有限花序突变体GD605-2为实验材料,利用微观表型观察、传统标记定位、BSA-Seq定位、基因同源克隆、q RT-PCR分析、关联标记开发与应用等方法来研究有限花序形成机理,获得的研究结果如下:1.利用石蜡切片技术观察了GD605-2的野生型(无限花序)和突变型材料(有限花序)的3-8叶期茎的顶端分生组织,了解它们之间发育的微观表型差异。根据切片结果,推断出花序发生变异的时期在油菜发育的5叶期和6叶期之间。2.利用1,059对ILP标记对甘蓝型油菜的两个极端DNA混池(有限花序混池和无限花序混池)进行检测,获得的多态性标记用于检测作图群体的基因型,并创建包含17个多态性标记的两个连锁群:LG01和LG02,分别包含有限花序候选基因:Bnadti1及Bnadti2;其中,LG01染色体总长度为77.8 c M,标记间平均距离为7.07c M,Bnadti1距离Bnap PIP744的距离为0.8 c M,距离Bnap PIP976的距离为2.9 c M;染色体LG02总长度为41.8 c M,标记间平均距离为6.9 c M,Bnadti2距离Bnap PIP1870为2.9 c M,距离Bnap PIP859为1.5 c M。3.对甘蓝型油菜的两个极端DNA混池(有限花序混池和无限花序混池)及亲本进行BSA-Seq分析,根据结果进行滑窗计算,筛选ED值最高的区域在C02和C06染色体上,在C02染色体中,候选期间为3.080 Mb,包含235个候选基因,在C06染色体中,候选期间为0.280 Mb,包含47个候选基因。4.传统定位结果中,Bnadti1被定位在C02:328,559-684,422 bp区间内,与BSA-Seq在C02上定位的区间(C02:320,000-3,400,000)相重合,被确定为同一区间;为了缩小Bnadti1基因所在区间,利用BSA-Seq定位区间内In Del标记开发设计引物,对该区间进行加密,最终将候选区间缩小至720 kb大小(Chr C02:1080,000-1800,000,720 kb);通过对缩小的区间进行序列比对分析发现只有TFL1基因与开花调控相关,命名为:Bna TFL1。传统定位结果中,Bnadti2被定位在C06:24,148,136-33,558,240bp区间内,与BSA-Seq在C06上定位的区间:C06:27,000,000-27,280,000相重合,被确定为同一区间;本区间内只有一个AP1基因与花序发育相关,所以被确定为Bnadti2的候选基因,命名为:Bna AP1。5.采用分子标记辅助转育的方法,利用本研究获得的有限花序调控基因的关联标记标记Bnap PIP744和Bnap PIP859,已成功将有限花序性状转入20份育种材料中。6.利用PCR扩增和测序技术对转育材料中的Bna TFL1和Bna AP1进行克隆,克隆得到的Bna TFL1基因全长1,077 bp,在野生植株和转育植株中氨基酸序列发生两处突变,分别为第26位(P→R)和第175位(A→S);运用生物信息学方法,得到转育材料中的Bna TFL1属亲水性蛋白,分子式为CHNOS,等电点(PI)为9.69。同时,克隆了Bna AP1的CDS序列,序列长为770 bp,在野生植株和转育植株中氨基酸序列也发生两处突变,突变位点为第122位(S→P)和第160位(A→S);运用生物信息学方法发现转育植株中的的Bna AP1属亲水性蛋白,分子式为C1309H2089N391O399S163,等电点(PI)=8.25。7.通过对Bna TFL1和Bna AP1在转育材料和野生型材料中不同时期和不同组织的荧光定量PCR分析,结果表明Bna TFL1基因主要在植株茎内表达,且在转育植株内表达量高于野生型植株,且在6叶期时的表达量最大。Bna AP1基因主要在野生型单株的叶片中表达,且在6叶期时的表达量最大;在转育材料中,Bna AP1基因主要是茎尖中表达,且在5叶期时的表达量最高。本研究对课题通过对自主发现的一个新的有限花序突变体材料GD605-2的调控基因进行了定位、克隆与分析,相关结果可为油菜有限花序调控机理研究及有限花序油菜品系选育打下了基础。

关键词：甘蓝型油菜有限花序基因定位 BnaTFL1 BnaAP1

基于极端混合池(BSA)全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位

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中国农业科学 2018年第16期51卷 3029-3039页

作者：张尧锋张冬青余华胜林宝刚华水金丁厚栋傅鹰浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所

【目的】适合机械化收获是当今油菜育种改良和遗传研究的重要目标。该研究以一个自然变异产生的油菜有限花序(denterminate inflorescence 1,di1)突变体为研究对象,通过分析有限花序的遗传模式,开展有限花序性状的基因定位和克隆,以期... 详细信息

【目的】适合机械化收获是当今油菜育种改良和遗传研究的重要目标。该研究以一个自然变异产生的油菜有限花序(denterminate inflorescence 1,di1)突变体为研究对象,通过分析有限花序的遗传模式,开展有限花序性状的基因定位和克隆,以期发掘候选基因,为培育适合机械化收获的油菜新品种提供新思路和新材料,为揭示油菜有限花序遗传机制奠定基础。【方法】以一个稳定遗传的有限花序突变株系FM8与野生型自交系FM7开展正反交,观察F1和F2后代的花序形态,分析有限花序性状的遗传模式。在F2群体中挑选20个有限花序单株和20个野生类型单株构建混合池,对混合池和亲本开展20×和10×覆盖度的全基因组重测序,定位有限花序性状的关联区间。根据关联区间对应到拟南芥基因组的共线性区段和基因注释信息,预测候选基因,并对候选基因进行同源克隆,发掘序列变异,筛选关键基因。【结果】油菜有限花序突变性状表现为初花期主花序和侧枝花序顶部形成一个或若干个顶生花,花序无限生长受阻,导致结角期主枝和侧枝有封顶特征即有限花序。有限花序突变株系与野生型正反交F1均表现为野生型,F2代无限花序与有限花序的分离比符合13﹕3,说明有限花序的遗传受2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。对混合池及亲本开展全基因组重测序,得到30 123个单核苷酸多态性(SNPs)标记和107 636个插入缺失标记(In Dels)标记,用于有限花序性状的全基因组定位。定位结果共检测获得7个显著关联区间,分布于油菜A08、A09、A10、C08和C09共5条染色体。其中,A10染色体上的关联区间峰值最高,是控制有限花序性状的主效位点。并且,A10染色体关联区间内的14.36—15.07 Mb的区域与C09染色体2个关联区间显示高度同源性。候选基因预测发现位于A08、A09、A10、C08和C09的5个关联区间包含有8个候选基因,包括TERMINAL FLOWER 1(TFL1)、FLOWERING LOCUS C(FLC)、ATBZIP14(FD)、MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA1 4(FVE)和SCHLAFMUTZE(SMZ)。基因序列分析表明di1突变体TFL1、FVE和SMZ的基因编码区存在序列变异,并导致蛋白序列变异。【结论】油菜有限花序突变由2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。与有限花序性状显著关联的区间有7个,其中,位于染色体A10和C09的关联区间具有高度同源性。TFL1、FVE和SMZ被推断为有限花序性状的候选基因。

关键词：甘蓝型油菜有限花序基因定位关联区间候选基因

甘蓝型油菜与埃塞俄比亚芥杂交创制有限花序新种质

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植物遗传资源学报 2020年第1期21卷 74-82页

作者：涂玉琴汤洁张洋辛佳佳涂伟凤姬红利戴兴临江西省农业科学院作物研究所/农业部作物基因资源与种质创制江西科学观测实验站南昌330200 中国科学院庐山植物园江西庐山332900

远缘杂交是作物遗传改良和种质创新的重要途径。本研究通过甘蓝型油菜(2n=38,AACC)与埃塞俄比亚芥(2n=34,BBCC)的种间杂交获得了形态属于两亲本中间型的杂种F1,且表现埃塞俄比亚芥的有限花序特性。该杂种具有预期的体细胞染色体数目(2n=... 详细信息

远缘杂交是作物遗传改良和种质创新的重要途径。本研究通过甘蓝型油菜(2n=38,AACC)与埃塞俄比亚芥(2n=34,BBCC)的种间杂交获得了形态属于两亲本中间型的杂种F1,且表现埃塞俄比亚芥的有限花序特性。该杂种具有预期的体细胞染色体数目(2n=36,ABCC),GISH分析显示含有8条B染色体组的染色体;在减数分裂终变期的花粉母细胞中出现多种染色体配对构型,在后期Ⅰ染色体分离多以17∶19分离为主,但在后期Ⅰ及后Ⅱ期均出现大量的落后染色体、染色体桥,导致花粉败育。将该杂种与亲本甘蓝型油菜品种中双11连续回交,获得有限花序的后代材料BC5F1,其他形态特征与中双11类似,其体细胞染色体数目恢复至2n=38,减数分裂染色体行为也正常;GISH分析虽检测到少数B染色体组信号,但没有整条的染色体。利用46对B基因组特异引物对有限花序杂种及后代材料进行SSR扩增,发现在杂种F1及部分BC5F1植株中都能检测到B基因组特异带,表明有埃塞俄比亚芥B基因组遗传成分的导入。所创建的有限花序新品系为油菜的遗传改良和选育适于机械化作业的新品种提供新材料。

关键词：甘蓝型油菜有限花序新种质 GISH分析细胞遗传

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甘蓝型油菜有限花序对农艺性状的影响初探

西北农业学报 2021年第5期30卷 689-697页

作者：李开祥陈翠萍贾永鹏杜德志青海大学农林科学院国家油菜改良青海分中心青海省春油菜遗传改良重点实验室西宁810016

以两组甘蓝型油菜有限花序/无限花序近等基因系及4份不同背景的甘蓝型油菜有限花序品系为材料,在相同的遗传背景下比较有限花序和无限花序在各农艺性状的差异。结果表明,相对于无限花序,甘蓝型油菜有限花序能提前终花和成熟、缩短主花... 详细信息

以两组甘蓝型油菜有限花序/无限花序近等基因系及4份不同背景的甘蓝型油菜有限花序品系为材料,在相同的遗传背景下比较有限花序和无限花序在各农艺性状的差异。结果表明,相对于无限花序,甘蓝型油菜有限花序能提前终花和成熟、缩短主花序长度、降低株高、增强抗倒伏性、增加分枝数,但对初花期、全株有效角果数、千粒质量、每角粒数、单株产量和小区产量没有影响。

关键词：甘蓝型油菜有限花序农艺性状

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无限花序植物中有限花序性状的研究进展

分子植物育种 2020年第6期18卷 2028-2033页

作者：李开祥姚艳梅贾永鹏昝领兄杜徳志青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016 青海大学农林科学院春油菜研究所国家油菜改良青海分中心青海省春油菜遗传改良重点实验室西宁810016

有限花序性状在很多作物的遗传改良上起重要作用。为此,本综述总结了近年来国内外关于无限花序植物中有限花序性状在表型、农艺性状、遗传规律、基因定位及克隆等方面的研究进展,以期对国内外的研究工作者在有限花序性状的研究方面尽可... 详细信息

有限花序性状在很多作物的遗传改良上起重要作用。为此,本综述总结了近年来国内外关于无限花序植物中有限花序性状在表型、农艺性状、遗传规律、基因定位及克隆等方面的研究进展,以期对国内外的研究工作者在有限花序性状的研究方面尽可能有一个全面、详尽的了解,以及能够为有限花序性状在今后进一步研究和应用提供帮助。

关键词：无限花序植物有限花序性状研究进展

甘蓝型油菜有限花序变异候选基因的筛选与克隆

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甘蓝型油菜有限花序变异候选基因的筛选与克隆

作者：万薇贵州大学

学位级别：硕士

甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)属十字花科芸薹属植物,是我国主要的油料作物。油菜花序通常为无限花序,是油菜重要的组织,其上着生角果,而角果内着生种子,最终决定油菜的产量。本文报道了一个新发现的有限花序自然突变体,该突... 详细信息

甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)属十字花科芸薹属植物,是我国主要的油料作物。油菜花序通常为无限花序,是油菜重要的组织,其上着生角果,而角果内着生种子,最终决定油菜的产量。本文报道了一个新发现的有限花序自然突变体,该突变体末端着生一朵终止花,能够实现油菜开花和结角的提前终止,可为油菜的株型调控和选育适合机械化收获的油菜品种提供新思路。围绕新发现的有限花序突变体,本研究采用表型分析、遗传分析、转录组分析和基因克隆等多途径来研究其形成机制,主要研究结果如下:1.田间观测发现,突变型植株在株高、茎粗、一次及二次有效分枝数、一次有效分枝的高度、全株有效分枝数、全株角果数、角果长度、角果粒数、千粒重、花朵和花瓣的大小等农艺性状上高于野生型植株;而在主花序长度和主花序角果数性状上则略低于野生型植株。2.利用石蜡切片技术对野生型植株和突变型植株在2叶期、3叶期、4叶期、5叶期、6叶期及7叶期茎顶端分生组织进行观察,初步掌握了二者发育的微观表型差异发生过程,推断有限花序茎顶端变异发生在油菜发育的5叶期到6叶期之间。3.突变体材料GD605-2(Mutant-Type,MT)与4个(宁油7号、Bakow、97009和97081)常规甘蓝型油菜纯系材料(DH)进行正反交获得F杂种,F单株全部表现无限花序表型,说明该有限花序突变为隐性突变;而花序表型在F出现分离,其中2018年无限花序单株数与有限花序单株数分离比为13:3(χ2=0.073,P=0.788);2020年突变型和野生型的正交后代中无限花序单株数与有限花序单株数分离比为13:3(χ2=0.519,P=0.471),反交后代中无限花序单株数与有限花序单株数分离比为13:3(χ2=2.169,P=0.141)。表明该突变表型由两对基因调控。4.采用转录组测序方法,对有限花序与无限花序花序调控基因的表达差异进行了检测,并利用荧光定量PCR对检测结果准确性进行了验证。通过GO和KEGG等功能分析,最终筛选到4100个表达上调的基因和2209个表达下调的基因;并结合有限花序调控网络、拟南芥和NCBI数据库等筛选出了TERMINAL FLOWER 1(TFL1)和APETALA 1(AP1)这两个主要的候选基因,并分别命名为Bn TFL1和Bn AP1。5.采用PCR扩增和测序等技术对Bn TFL1和Bn AP1这两个候选基因进行单克隆,应用NCBI的Blast在线工具并结合DNAMAN 6.0软件进行序列的对比,克隆得到一个油菜基因Bn TFL1,基因序列共1066个碱基,共编码178个氨基酸,野生型及突变型植株的Bn TFL1序列同源性为99.53%,氨基酸同源性为98.88%,并找到了第26位(P→R)和第175位(A→S)的氨基酸突变位点;同时还克隆了Bn AP1的CDS序列,基因序列共771个碱基,共编码256个氨基酸,野生型及突变型植株的Bn AP1序列同源性为98.96%,氨基酸同源性为99.22%,并找到了第122位(S→P)和第160位(A→S)的氨基酸突变位点。6.通过对Bn TFL1和Bn AP1在突变型单株和野生型单株的不同组织及不同时期的相关表达进行了荧光定量PCR分析。得到Bn TFL1主要在野生型和突变型单株的茎尖内表达,且在6叶期时的表达量最大。Bn AP1主要在野生型单株的叶片中表达,且在6叶期时的表达量最大;在突变型单株中,Bn AP1主要是在花(花蕾)中表达,且在2叶期时的表达量最高。该研究证实了GD605-2(MT)是一个新的甘蓝型油菜有限花序突变体。该突变体在油菜花序形态发育研究,油菜新株型材料选育,观光油菜特异材料选育,适宜机械化品种选育等方面具有参考价值。

关键词：甘蓝型油菜有限花序 TERMINAL FLOWER1 APETALA1 机械化收获

芝麻有限花序突变体DS899形态特征与遗传特性研究

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芝麻有限花序突变体DS899形态特征与遗传特性研究

作者：王洋南京农业大学

学位级别：硕士

芝麻是我国重要的优质油料作物,在世界油料贸易中起着重要作用。近年来,随着我国对外贸易额增加和人民生活水平的不断提高,对芝麻的需求量逐年增大,现有生产量已难以满足日益生长的国内外市场的需求,发展芝麻生产前景广阔。但是,生产中... 详细信息

芝麻是我国重要的优质油料作物,在世界油料贸易中起着重要作用。近年来,随着我国对外贸易额增加和人民生活水平的不断提高,对芝麻的需求量逐年增大,现有生产量已难以满足日益生长的国内外市场的需求,发展芝麻生产前景广阔。但是,生产中推广的芝麻品种为无限生长类型,株型高大,花期较长,蒴果上下不一致,难以进行机械化管理和收获,严重影响农民种植积极性。为了改变芝麻生产中这一落后现象,近年来,河南省农业科学院芝麻研究中心重点开展了适合机械化生产的优异种质创制和新品种选育工作,通过诱变育种获得芝麻新材料--DS899,采用EMS诱变方法从芝麻91-0株系中诱变选育出的花序有限型突变体,该突变体株型较矮,花期集中,蒴果成熟度一致,适于机械化管理和收获。为了进一步探明芝麻有限花序突变体DS899茎顶端分生组织的植株形态特征特性和遗传规律,本课题以突变体DS899为研究材料,对大田植株形态特征特性统计分析,对其苗期茎顶端分生组织观察,构建遗传群体调查该突变体遗传背景,目的在于为有限花序突变体DS899早日在芝麻育种中得到实际应用提供相关理论依据。主要研究结果如下:1.有限花序突变体DS899形态特征观察DS899在成株形态上表现出多方面特征特性:平均生育期87天,花期29.9天,属于早熟品种,单杆,三花四棱,花白色,花序有限,株型低,成熟时蒴果微裂,籽粒纯白,平均株高123.7cm,腿位39.5cm,果轴86.4cm,结蒴节位13.9节,单株成蒴数55.6个,蒴粒数62.8粒,千粒重3.448g,茎顶端着生有限的花序轴,即无黄稍尖,上部无效花蕾形成的数量显著减少。2.有限花序突变体DS899茎顶端分生组织特征观察对豫芝11号和DS899苗期茎顶端组织进行石蜡切片和电镜扫描观察,DS899顶端分生组织细胞形态与豫芝11号差异明显。芝麻有限花序和无限花序的茎顶端能从营养生长转化为生殖生长,分化出花原基。在营养生长阶段,叶原基依次从茎顶端分生组织底部发育,逐渐变大;在生殖生长阶段,顶端变成伸长的圆顶形,然后开始分化各轮花器官。一对至三对真叶时期,茎顶端细胞分生组织的细胞数目有所增多,且开始出现不明显的组织分区特征;写的不太好,再润色润色吧。从三对真叶时期开始,有限花序茎顶端分生组织细胞形态膨大,开始变得宽大与扁平,有限花序茎顶端分生组织分区现象开始明显,茎端分化出的叶原基数目也相应地多。3.有限花序突变体DS899遗传规律研究通过与豫芝11号进行正反交以测交试验表明,DS899与豫芝11号正反杂交F1后代均表现为正常的无限花序;对F1自交构建F2群体进行性状调查,有限花序:无限花序分离比为1:3;对纯合DS899与杂合F1测交后代群体进行性状调查,有限花序:无限花序分离比为1:1。遗传分析说明突变体DS8999有限花序性状是单基因隐性核基因突变。

关键词：芝麻有限花序植株形态茎顶端分生组织遗传规律