甘蓝型油菜-白芥黄籽易位系的鉴定和遗传分析

黄籽油菜因皮壳率低，种子含油量高且油质好，饼粕中蛋白质含量高、纤维素和多酚含量低等优点已成为甘蓝型油菜育种的重要目标之一。申请者通过电融合的方法克服有性杂交的不亲和性获得甘蓝型油菜和白芥属间杂种，并从回交后代中筛选出具有不同色泽的黄籽油菜新种质，首次将芸苔属以外的黄籽性状导入甘蓝型油菜。项目拟对所得的黄籽易位系材料进行进一步选育和分子鉴定，在证明黄籽性状来自白芥的同时，弄清白芥黄籽基因在甘蓝型油菜中的遗传规律，为选育出稳定纯合的黄籽甘蓝型油菜奠定基础；同时选用所得的不同种皮颜色的黄籽和黑籽（对照）为实验材料，运用蛋白质组学的方法从种子形成过程中差异蛋白入手寻找与种皮色泽形成有关的基因，因此该项目不仅具有重要的理论意义而且具有非常大的应用潜力。

该项目利用甘蓝型油菜和白芥体细胞杂种回交后代中选育出的稳定的黄籽株系D244-18作为实验材料，取得如下研究结果：.（1）首次将芸苔属以外的黄籽性状导入甘蓝型油菜。选育出黄籽色纯、农艺性状优良，高含油量（47.6%）、低纤维（比对照下降5.0%）、低木质素（比对照下降3.2%）和高蛋白（比对照提高4.2%）新种质。.(2) 黄籽材料的遗传分析。利用色泽纯、农艺性状优良的株系D244-18作母本与褐籽‘扬油6号’配制杂交和回交组合，遗传分析表明:该黄籽性状是由2对隐性基因所控制。.（3）黄籽材料的细胞和分子鉴定。用白芥基因组作探针，原位杂交结果表明株系D244-18根尖体细胞具有38条染色体，减数分裂正常，没有发现白芥基因组的杂交信号，排除该材料是异附加系或异代换系的可能。根据白芥微卫星核心序列33.6对株系D244-18进行分析，获得一条300bp左右的来自白芥特异性的条带。根据21个拟南芥类黄酮合成相关基因设计27对引物，TT2-2引物在株系D244-18中扩增出2条带，其中1800bp的条带与白芥一致，另一条1200bp左右的带与亲本‘扬油6号’一致，因此可以推断白芥的部分DNA序列通过易位进入了甘蓝型油菜。.（4）黄褐籽油菜种子发育过程中蛋白质差异分析。取褐籽‘扬油6号’和株系D244－18开花后第2，3，4，5，6周和成熟种子，分别提取其蛋白进行双向电泳，比较发现黄褐籽中有27个差异蛋白。根据蛋白差异，推测DNA序列，设计引物通过PCR可以用来区分黄褐籽，同时发现黄籽株系D244－18与其它育种单位所获得的黄籽材料来源不同。.（5）黄褐籽油菜种皮色素成分差异和相关基因表达分析。利用LC-ESI-MSn 方法对黄褐籽油菜种子成熟过程中不同时期种皮色素进行定量分析，发现褐籽中类黄酮的成分比黄籽含量高，且不同色泽油菜种子发育过程中变化规律不同。褐籽种皮中不溶性花青素的含量是黄籽株系的2-3倍，褐籽可溶性酚酸的含量是黄籽的2倍。根据拟南芥类黄酮合成途径的关键基因设计引物进行定量PCR分析，发现褐籽油菜种子中类黄酮合成的关键基因（查儿酮合酶、类黄酮-3-羟化酶和类黄醇合成酶）的活性远远高于黄籽；类黄酮-3’-羟化酶的活性在种子发育早期（4周前）黄籽要比褐籽高，5-6周褐籽要高于黄籽。与种皮色素合成相关基因的表达和种皮色素成分的变化趋势基本吻合。