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向新型甘蓝型油菜导入多个芥菜型油菜品种的遗传变异

靖金杰  
【摘要】:甘蓝型油菜是世界范围内广泛种植的重要油料作物,但其遗传基础日益狭窄。芥菜型油菜虽种植区域不及甘蓝型油菜,但具有耐干旱贫瘠等优良性状,同时与甘蓝型油菜具有较大的亚基因组差异。本课题组早期通过大规模的种间杂交及多轮的群体改良将74份埃塞俄比亚芥与122份白菜型油菜品种的遗传变异导入至甘蓝型油菜中,形成了新型甘蓝型油菜(A~rA~rC~cC~c)基因资源库。为了进一步拓宽其遗传多样性,本研究在数十份优良新型甘蓝型油菜株系的基础上,拟通过种间杂交导入蕴含在芥菜型油菜种内的遗传变异,获得融合芥菜型油菜、甘蓝型油菜、白菜型油菜和埃塞俄比亚芥四个物种基因组成分的独特基因资源库。课题组收集了来自8个国家的371份芥菜,从中筛选出152份具有黄籽、抗虫、耐旱耐贫瘠等特色性状的芥菜型油菜与61份新型甘蓝型油菜株系进行杂交。采用形态学以及分子标记对获得的2427个杂种F_1进行鉴定,2017年以芥菜型油菜作父本配置了101个组合,得到F_1 413株,仅47株为真杂种,真杂种率为11.4%;而2018和2019年以芥菜型油菜作母本配置155个组合,得到2014株F_1,其中1868株为真杂种,真杂种率达到92.7%。经过三次杂交,总计获得256个杂交后代,涉及152个芥菜型油菜和61个新型甘蓝型油菜亲本。从6347对基于芥菜型油菜A~j基因组的内含子多态性引物筛选出270对SSR引物以及鉴定新型甘蓝型油菜的16对引物,对多个芥菜、新型甘蓝型油菜、白菜、甘蓝和黑芥多品种混合样进行筛选,共获得95对可鉴定芥菜导入的多态性引物。F_1通过自交和回交收获到138个组合的F_2和BC_1F_1,选择36对引物对其中6个组合(每组合1个单株)进行芥菜型油菜基因组导入分析,发现6个组合芥菜型油菜基因组含量都超过50%,最高为89.6%,最低为54.0%,平均含量达到72.8%,接近理论值(75%)。从以上6个组合的F_2、BC_1F_1中按照芥菜型油菜亲本和杂交后代的性状筛选出3个代表性组合进行鉴定,在这些组合中发现黄籽和深根性状,且千粒重也得到了增加。继续使用36对引物对这3个组合的79个自交后代(F_3和BC_1F_2)进行芥菜型油菜基因组含量的鉴定,3个组合中芥菜型油菜基因组含量变异范围分别为3.7%-36.8%、3.7%-80.3%、14.8%-63.0%。平均值分别为17.4%、58.6%、38.2%,比BC_1F_1和F_2世代分别下降了56.8%、28.5%、15.8%。染色体数目观察结果表明大部分株系还未达到38条染色体,但也有少数株系已具有38条染色体。本研究为进一步杂交、筛选、鉴定出具有38条染色体组成的新型甘蓝型油菜奠定了基础。


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