新型甘蓝型油菜基因库中间群体的创建和评价

论文摘要

种间隔离和漫长的自然进化过程，导致芸薹属A、B、C基因组在遗传结构上产生较大的差异，形成了不同的亚基因组。从物种形成的早晚看，白菜型油菜（Brassicarapa，ArAr）和埃塞俄比亚芥（B．carinata，BcBCcCc）在Ar和Cc亚基因组中的遗传变异要比甘蓝型油菜（B．napus，AnAnCnCn）在An和Cn亚基因组中的遗传变异更为丰富。白菜型油菜具有开花早、适应能力强和具有抗冻能力等许多优良的农艺性状。我国是白菜型油菜的起源中心之一，具有极其丰富的种质资源。埃塞俄比亚芥原产于非洲，栽培历史悠久，具有耐贫瘠和分枝多等优良的农艺性状。本研究最终目的在于创建一个集中Ar／Cc亚基因组基因资源的基因库--ArArCcCc基因库。这对于大规模地拓宽甘蓝型油菜的遗传基础和培育大量的育种材料具有重要意义。本研究构建了两个新型甘蓝型油菜基因库的中间群体，一个为Cc亚基因组多样性中间群体（Cc Polymorphic population，CcP群体），另一个为Ar亚基因组多样性中间群体（Ar Polymorphic population，ArP群体）。在ArP群体创建过程中，我们获得了265个六倍体材料品系。与课题组选择的ArCc基因组含量在80％以上的新型甘蓝型油菜株系杂交，衍生了由322个五倍体组合（共包含了919个单株）组成的ArP群体F1世代（ArP-F1群体），此群体包含了7份埃塞俄比亚芥和135份白菜型油菜的基因资源。考察ArP-F1群体各株系的育性、生长势、结角率、结实率、一次有效分枝数和抗病性等农艺性状。结果显示，ArP群体具有生长势强，生物学产量优势高，一次有效分枝数多等特性，但与育性相关的性状则较差。在CcP群体F1世代（CcP-F1群体）中得到了340个五倍体组合。从其中198个组合共620个单株中收获到了种子。2006年秋按株系播种自由授粉种子，构成了包含10，000个单株的CcP群体F2世代（CcP-F2群体）。群体包含了78份埃塞俄比亚芥和25份白菜型油菜的基因资源。应用B基因组着丝粒特异性引物对CcP-F2群体各株系的2061株植株进行了分析，发现32.5％的单株不含有B基因组染色体。对50个不含有B基因组染色体的单株进行了染色体数目检测，发现除了一个单株染色体数为40条外，其它单株的染色体数均为38条或小于38条，其中28个单株其染色体数为38。由此可以估计，在CcP-F2群体中，大约有18％（1800株）的植株其染色体数为38条且不含有B基因组染色体，它们足以用来衍生新型甘蓝型油菜基因库。应用37对SSR引物分析了来自CcP-F2群体的新型甘蓝型油菜和自然甘蓝型油菜的遗传多样性。聚类分析和主成分分析的结果显示我们创造的新材料的遗传多样性要丰富于自然甘蓝型油菜的遗传多样性。新型甘蓝型油菜的遗传距离为0.355，大于中国甘蓝型油菜的0.307和其他国家甘蓝型油菜的0.308。这显示，通过渗入白菜型油菜和埃塞俄比亚芥的基因资源，新型甘蓝型油菜的遗传基础得到了拓宽。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 芸薹属的遗传学研究进展
• 1.1.1 禹氏三角的提出与发展
• 1.1.2 A、B和 C基因组结构和染色体配对
• 1.2 芸薹属作物远缘杂交研究
• 1.2.1 远缘杂交的意义
• 1.2.2 甘蓝型油菜种质创新的途径
• 1.2.3 远缘杂交育种的困难及对策
• 1.3 分子标记在油菜遗传改良中的应用
• 1.3.1 分子标记在油菜遗传多样性研究中的应用
• 1.3.2 分子标记在构建作物核心种质资源库中的应用
• 1.3.3 分子标记辅助油菜育种研究
• 1.3.4 B基因组特异分子标记的发展
• 2 研究的意义和目的、技术路线及试验内容
• 2.1 目的与意义
• 2.2 技术路线
• 2.3 主要研究内容
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 田间试验设计
• cP-F₂群体中筛选无B基因组染色体单株'>3.2.2 利用B基因组染色体特异引物在C^cP-F₂群体中筛选无B基因组染色体单株
• 3.2.3 染色体数目鉴定
• 3.2.4 SSR分析
• 3.2.5 数据分析
• 4 结果与分析
• 4.1 新型甘蓝型油菜基因库中间群体的构建
• 4.2 五倍体杂种的合成及其后代性状分析
• 4.2.1 埃塞俄比亚芥和白菜型油菜杂交亲和性
• 4.2.2 三倍体加倍效率分析
• rP-F₁群体农艺性状分析'>4.2.3 A^rP-F₁群体农艺性状分析
• c亚基因组多样性群体F₂代B基因丢失'>4.3 C^c亚基因组多样性群体F₂代B基因丢失
• 4.3.1 B基因组染色体特异引物检测体系的优化
• cP-F₂群体B基因组染色体丢失情况'>4.3.2 C^cP-F₂群体B基因组染色体丢失情况
• cP-F₂群体中无B基因组染色体单株染色体的观察'>4.3.3 C^cP-F₂群体中无B基因组染色体单株染色体的观察
• 4.4 用SSR标记分析新型甘蓝型油菜的遗传结构
• cP-F₂群体材料杂合度比较'>4.4.1 自然甘蓝型油菜和C^cP-F₂群体材料杂合度比较
• cP-F₂群体材料聚类分析'>4.4.2 自然甘蓝型油菜和C^cP-F₂群体材料聚类分析
• cP-F₂群体材料遗传距离分析'>4.4.3 自然甘蓝型油菜和C^cP-F₂群体材料遗传距离分析
• 5 讨论
• 5.1 五倍体后代B基因组染色体丢失和B基因组片段的渗入
• 5.1.1 五倍体后代B基因组染色体的丢失
• 5.1.2 新型甘蓝型油菜B基因组片段的渗入
• 5.2 遗传多样性
• 5.2.1 新型甘蓝型油菜基因库的遗传多样性
• 5.2.2 保持新型甘蓝型油菜基因库的遗传多样性
• 5.3 新型甘蓝型油菜基因库的创建
• 5.3.1 新型甘蓝型油菜基因库创建的意义
• 5.3.2 基因库创建的创建过程中得到的新材料
• 5.3.3 基因库特殊性状的导入和特用亚群体的构建
• 图版
• 图版说明
• 参考文献
• 致谢