甘藍型油菜硼高效的生理基礎(chǔ)及硼高效基因的定位.pdf

1、硼是高等植物所必需的微量營養(yǎng)元素，缺硼不僅導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，而且會使作物品質(zhì)下降。不同基因型甘藍型油菜對缺硼反應(yīng)存在顯著差異。1991年以來王運華等通過對210個甘藍型油菜品種的篩選鑒定，共獲得8個硼高效品種和2個硼低效品種，并且對它們?nèi)迸鸱磻?yīng)的生理機制和遺傳行為進行了一系列的研究，實現(xiàn)了硼高效基因的初步定位。本試驗針對當前研究領(lǐng)域中采用的7個甘藍型油菜品種，開展硼營養(yǎng)差異的研究，以期在甘藍型油菜硼營養(yǎng)遺傳研究中充分利用這些種質(zhì)資源；在

2、甘藍型油菜硼高效基因初步定位的基礎(chǔ)上，利用基因組比較作圖和擬南芥的生物信息進行硼高效基因的進一步定位。主要研究結(jié)果如下： 1.以甘藍型油菜硼高效品種青油10號和硼低效品種Bakow為比對，通過土培試驗對7個甘藍型油菜品種的硼效率進行篩選鑒定，得到甘藍型油菜硼偏高效品種8Z05和9S35；硼中效品種華雙3號、6-203、97081和97009；硼低效品種9S03。硼高效品種正常生長發(fā)育需硼量低于硼低效品種，并且在缺硼情況下，能夠?qū)?/p>

3、吸收的硼向生長中心分配或進行優(yōu)勢運輸，以較少的硼完成生長發(fā)育，獲得較高的產(chǎn)量。這可能就是硼高效的生理機制之一。 2.營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，以甘藍型油菜硼高效品種青油10號和偏高效品種寧油7號(DH系)，硼低效品種Bakow和Tapidor(DH系)為材料，研究不同硼效率基因型甘藍型油菜苗期對硼磷缺乏的差異。試驗結(jié)果表明：缺磷，青油10號和寧油7號長勢顯著好于Bakow和Tapidor，并且前者磷的濃度和積累量顯著高于后者；磷效率系數(shù)

4、青油10號和寧油7號分別為0.480和0.497，顯著大于Bakow(0.243)和Tapidor(0.287)。苗期硼高效品種表現(xiàn)磷高效性狀；硼低效品種表現(xiàn)磷低效性狀。硼高效和磷高效苗期具有一定的相關(guān)性。缺硼對硼低效品種地上部生長的影響顯著大于缺磷對硼低效品種的影響。 3.8Z05已完成BAC文庫的構(gòu)建。如果它與青油10號硼高效基因是等位的，就可以利用8Z05的BAC文庫進行硼高效基因的精細定位和克隆。2000-2001年度，

5、硼高效品種8Z05×青油10號F2代588個單株種植在缺硼土壤上。花期調(diào)查缺硼癥狀，表現(xiàn)硼高效的單株數(shù)與硼低效的單株數(shù)之比為574：14；結(jié)實期分離規(guī)律與花期相似。這說明甘藍型油菜硼高效品種8Z05和青油10號硼營養(yǎng)高效主效基因是等位的，但同時可能存在微效基因的修飾作用，微效基因的QTL可能不完全相同。2001-2002年度的結(jié)果同上年的結(jié)果相一致。 青油10號、8Z05的硼高效主效基因的位點是相同的，從而可以利用8Z05的BA

6、C文庫構(gòu)建青油10號的物理圖譜，進行硼高效基因的精細定位和克隆硼高效基因。 4.以甘藍型油菜硼高效品種青油10號和硼低效品種Bakow雜交獲得的700個家系并親本進行田間小區(qū)試驗，鑒定各家系的硼效率。結(jié)果表明，苗期、蕾薹期、花期和成熟期，各家系表現(xiàn)出不同程度的缺硼癥狀。青油10號硼效率系數(shù)和缺硼處理產(chǎn)量顯著高于Bakow。657個F2：3家系施硼正常處理，小區(qū)產(chǎn)量呈正態(tài)分布，平均產(chǎn)量為81.88g，標準差20.56g；缺硼處理，

7、小區(qū)產(chǎn)量近似正態(tài)分布，平均產(chǎn)量為56.28g，標準差17.53g。缺硼顯著降低了產(chǎn)量。F2：3家系硼效率系數(shù)呈雙峰分布，根據(jù)親本田間表現(xiàn)，以硼效率系數(shù)0.50作為劃分硼高效和低效家系的標準，硼高效家系數(shù)502，硼低效家系數(shù)155。對硼高效家系數(shù)和硼低效家系數(shù)的比值進行x2檢驗，符合3：1的分離，說明甘藍型油菜硼高效性狀受一對基因控制。該基因和我們曾經(jīng)報道的硼高效基因BE1可能為同一基因或緊密連鎖。 5.隨機選取657個F2：3家

8、系中118個家系進行甘藍型油菜硼高效遺傳分析和QTL作圖，結(jié)果表明后者田間性狀的各項參數(shù)同前者是相似或一致的；利用RFLP標記和SSR標記進行遺傳作圖，115個標記主要分布于7個連鎖群，與現(xiàn)有的圖譜比較發(fā)現(xiàn)兩者在標記排列順序上是共線性的。對施硼處理產(chǎn)量(SYB3)、缺硼處理產(chǎn)量(SYB2)和硼效率系數(shù)(BEC)分別用WindowsQTLCartographer和Mapmaker1.1b/QTL軟件進行QTL掃描，二者所得結(jié)果是一致的。共

9、檢測到與產(chǎn)量有關(guān)的QTL位點2個，SY-1和SY-2；與硼效率有關(guān)QTL位點3個，BE1-Y，BE1-C1和BE1-C2，其中BE-C1和BE1-Y二者LOD曲線峰值在N2連鎖群上的位置是一致的，并且在硼高效目標區(qū)段pa28c-pb134b之間，貢獻率分別為63.2％和34.9％，即以缺硼處理產(chǎn)量和硼效率系數(shù)掃描到的硼高效主效QTL就是硼高效基因BE1；BE1-C2和SY-1QTL二者區(qū)間是重疊的，貢獻率分別為59.9％和18.1％。將

10、硼高效基因BE1定位在標記Ol10A05a-wgla10a的5.1cM的區(qū)域內(nèi)。BE1-C1和BE1-C2緊密連鎖，可能為同一基因，由于缺少某個橋梁標記，或者作圖群體較小，導(dǎo)致某個標記倒位，或者個別或幾個株系性狀誤差較大，導(dǎo)致形成2個QTL位點。以分布于擬南芥該目標區(qū)域之間的EST克隆設(shè)計引物作trap標記，同時利用AFLP標記和BSA法，篩選鑒定更大的分離群體以鑒定與硼高效基因間發(fā)生交換的單株，是找到與硼高效性狀更加緊密連鎖的標記和最