油菜（Brassica napus L）矮稈和無(wú)花瓣突變體的創(chuàng)制、遺傳及優(yōu)質(zhì)雜交油菜選育研究.pdf

1、油菜是我國(guó)使用最為廣泛的油料作物。為了提高我國(guó)油菜生產(chǎn)水平，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗是油菜遺傳改良的最主要目標(biāo)。矮稈是公認(rèn)的抗倒伏株型性狀，無(wú)花瓣則對(duì)植株提高光利用率和增強(qiáng)油菜菌核病抗(耐)性意義重大。雜種優(yōu)勢(shì)利用是最主要的的油菜高產(chǎn)育種途徑。為此，本文對(duì)甘藍(lán)型油菜(B.napusL)矮稈、無(wú)花瓣的創(chuàng)制、遺傳及優(yōu)質(zhì)雜交油菜選育進(jìn)行了研究。 主要結(jié)果如下：1.對(duì)甘藍(lán)型油菜(B.napusL)種子采用快中子照射及化學(xué)誘變劑硫酸二

2、乙酯(DES)聯(lián)合處理獲得了矮稈突變體，矮稈突變植株株高僅為70cm左右，為高稈野生型的1/3左右，多代自交選擇育成遺傳穩(wěn)定的矮稈品系NDF-1。NDF-1除千粒重有所增加外，所有其他性狀值均極顯著地低于野生型。主花序長(zhǎng)和分枝部位不及野生型的1/5；單株產(chǎn)量?jī)H9.9g，減少了55.8％；一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、單株角果數(shù)、每角粒數(shù)減少分別為33.3、35.7、36.6、39.4、31.8％。與原親本相比，NDF-1除植株高度從200厘米

3、左右降為70厘米左右外，葉片明顯變厚，變皺縮，生育期縮短了7天左右。 2.種子萌發(fā)時(shí)加以GA3處理，使用10mg/L和50mg/L的外源GA3可以顯著促進(jìn)矮稈及野生型下胚軸長(zhǎng)度的增加。但NDF-1仍僅及同期高稈野生型下胚軸長(zhǎng)度的1/2左右，種子萌發(fā)時(shí)施加外源GA3不能完全恢復(fù)突變體的下胚軸長(zhǎng)度。而在苗期處理，對(duì)矮稈高度的恢復(fù)作用不顯著。初步實(shí)驗(yàn)表明，該矮桿突變?yōu)镚A3非敏感遺傳突變型。 3.矮稈突變體植株部分組織的解剖結(jié)

4、構(gòu)分析表明，突變體從種子萌發(fā)后的Ⅰ下胚軸、葉片到莖稈解剖結(jié)構(gòu)均與野生型具有明顯的差異，矮桿基因不僅影響了細(xì)胞伸長(zhǎng)，還同時(shí)影響了橫向和縱向的細(xì)胞分裂增殖，使整個(gè)植株各個(gè)部位都表現(xiàn)出微型化的現(xiàn)象。 4.對(duì)NDF-1與其原親本3529的雜交后代F1、F2、F3及回交世代的遺傳假設(shè)分離比卡方檢驗(yàn)和主基因分析表明，NDF-1矮稈突變的遺傳受細(xì)胞核內(nèi)一對(duì)呈加性效應(yīng)的主基因(ndf1/ndf1)控制，顯性效應(yīng)不顯著。矮稈的廣義遺傳力和狹義遺傳

5、力分別為91.9(％)、85.7(％)。對(duì)矮稈的選擇的可靠性高，但環(huán)境因子對(duì)矮稈的實(shí)際株高有一定的影響。 5.矮稈株系遺傳改良效果明顯。已將矮稈突變基因轉(zhuǎn)入到雙低甘藍(lán)型品系，育成了矮桿雙低(低芥酸、低硫苷)品系DDF-1及DDF-2。改良品系具有較好的抗倒性，但是產(chǎn)量表現(xiàn)還難以達(dá)到株高正常植株的水平。不過(guò)，矮稈與高稈組配的雜種優(yōu)勢(shì)利表現(xiàn)較好。我們發(fā)現(xiàn)矮稈基因的引入較好地解決了甘藍(lán)型油菜因植株過(guò)高而倒伏的問題，F(xiàn)1植株具有較理想的

6、株型，并表現(xiàn)出了很強(qiáng)的超親產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，優(yōu)勢(shì)率高達(dá)30-40％。這對(duì)油菜遺傳育種研究中產(chǎn)量的突破性提高具有十分重要的意義。 6.將人工誘變獲得的甘藍(lán)型油菜(B.napusL)矮稈突變基因轉(zhuǎn)入高稈雙隱性核不育兩用系，育成了矮稈核不育兩用系，與高稈優(yōu)良品系雜交，選育出了半矮稈強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合HDB-4。 7.施肥水平和栽培密度試驗(yàn)結(jié)果表明：半矮稈雜種HDB-4群體單產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)需要較高的肥力水平和栽培密度，只有當(dāng)施肥和密度分別達(dá)到

7、300kg/hm2純氮及20株/m2時(shí)，半矮稈雜種的產(chǎn)量才能超過(guò)對(duì)照蜀雜6號(hào)，高肥、高密度條件下，最高可增產(chǎn)20％以上。施肥的增加大幅度提高了半矮稈雜種的單株角果數(shù)和千粒重，而密植使其單株生產(chǎn)力的降幅明顯小于密植對(duì)高稈對(duì)照雜種的影響。矮稈與雜優(yōu)的有機(jī)結(jié)合對(duì)甘藍(lán)型油菜超高產(chǎn)育種具有重要意義。 8.采用抑制性消減雜交(suppressionsubtractivehybridization，SSH)技術(shù)，以甘藍(lán)型油菜矮化突變體NDF-

8、1為實(shí)驗(yàn)方(tester)，野生型3529為驅(qū)動(dòng)方(driver)構(gòu)建植株差異表達(dá)的抑制消減cDNA文庫(kù)。所建cDNA文庫(kù)的插入片段大小主要集中在100bp-1000bp之間。斑點(diǎn)雜交篩選得到了32個(gè)陽(yáng)性克隆，序列測(cè)定和同源性對(duì)比分析表明，其中的12個(gè)克隆功能未知，其余涉及到激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、第二信使、光合作用、脂肪酸代謝及衰老等多個(gè)方面。為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)油菜植株矮化的機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。 9.Apet33-1無(wú)花瓣油菜來(lái)源于油菜的自然突變

9、。其無(wú)花瓣性狀是由細(xì)胞核內(nèi)的一個(gè)呈部分顯性效應(yīng)的突變位點(diǎn)控制。Apet33-1無(wú)花瓣油菜可能屬新的遺傳突變類型的。無(wú)花瓣油菜與其花瓣正常的近等基因系相比，主花序的有效角果數(shù)有顯著的降低，但二次分枝上的有效角果數(shù)有極顯著的增加；在單株角果數(shù)、每角粒數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量以及抗病性方面，均沒有顯著性的差異；品比試驗(yàn)顯示，無(wú)花瓣油菜的實(shí)收產(chǎn)量也沒有顯著性的差異。 10.育成優(yōu)質(zhì)雜交油菜“蜀雜9號(hào)”、“蜀雜10號(hào)”。該品種品質(zhì)優(yōu)良，產(chǎn)量高

10、，于2002年通過(guò)四川省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，2003年通過(guò)全國(guó)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，并被確定為四川省優(yōu)質(zhì)油菜種植的主推品種之一。“蜀雜10號(hào)”為甘藍(lán)型油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育“三系”中熟雜交種，比非優(yōu)質(zhì)對(duì)照種中油821增產(chǎn)20％-30％，比雙低雜交油菜“蜀雜6號(hào)”增產(chǎn)10％-20％左右。品質(zhì)優(yōu)良，芥酸含量為0.20％，硫苷(含吲哚硫代葡萄糖甙)含量小于40.0μmol/g，含油率(干基)為39.87％。2002年通過(guò)四川省農(nóng)作物品種