一種甘藍型油菜矮杆材料在油菜育種中的應用的製作方法

2024-02-28 22:57:16

本發明涉及一種甘藍型油菜矮杆材料在油菜育種中的應用，利用玻裡馬胞質雄性不育（polcms）的保持系2B進行化學誘變（甲基磺酸乙酯誘變）創製EMS誘變突變體庫，從該突變體庫中篩選獲得一個矮杆突變材料W7028。
背景技術：
：倒伏是油菜生產上一個較常見的問題，由此引起油菜產量、出油率和收穫指數降低，並使機械化收穫無法進行。油菜矮杆資源的創製和應用是解決這一關鍵問題的有效方法之一。長期以來，育種學家們一直在盡力地發現和分離一些有價值的變異材料。早期的遺傳學家和育種學家們主要是在自然界中篩選和尋找各種突變體。然而，由於自發突變的頻率僅為10-9—10-10，這種小概率的突變還有一大部分在自然界選擇過程中被摒棄，且大多數並非人們感興趣的突變體。因此，僅僅利用自然變異是遠遠不能滿足人類利用和研究的需要。所以利用人工手段誘導生物機體遺傳物質產生可以穩定遺傳的變異是現代遺傳學獲取突變體的最有效手段之一。應用烷化劑(特別是甲基磺酸乙酯(EMS))，改善作物的性狀已經取得了很大的成功。EMS在油菜上的應用，在國內和國外都有很多報導，證明是一種實用性強的改良油菜農藝性狀及品質的手段（趙福永,鄭嬌,何芳,等.EMs與NaN,對甘藍型油菜和芥菜型油菜誘變的效果,江西農業科學,2010,22(9):6—9；石從廣,孟華兵,姜宇曉,等.甘藍型油菜EMS誘變二代農藝與籽粒品質性狀的變異與TILLING庫的構建.核農學報,2010,24(6):1132-1140；張鳳啟，2010，利用EMS誘變構建甘藍型油菜突變體庫的初步研究,南京農業大學,導師:管榮展；李浩傑，蒲曉斌，張錦芳，等.甘藍型油菜耘醞雜誘變後代農藝性狀觀察及分子檢測.核農學報,2012,26(2):0245-0249；曲高平，孫妍妍，龐紅喜，等.甘藍型油菜EMS突變體庫構建及抗除草劑突變體篩選.中國油料作物學報,2014,36(1):025-031)。薛遠超等（薛遠超，李加納，劉列釗，等.甘藍型油菜EMS誘變材料的耐溼性鑑定與篩選.西南師範大學學報(自然科學版),2012,37(4):76-80）以1132份來自甘藍型油菜中雙9號和GH18的EMS誘變處理自交3代種子為材料，分別篩選得到14個和2個強耐溼性材料，這16份材料可以作為甘藍型油菜耐溼性育種的優異資源。吳文波等（吳文波.2011,EMS誘導甘藍型油菜耐旱突變體的篩選，碩士論文，西南大學，導師：胡奎，pp8）利用EMS誘變技術，篩選出了油菜耐旱性強的材料103個，並從中篩選出了部分可為耐旱性遺傳研究和耐旱品種選育的材料。Oleykowski等（OleykowskiCA，BronsonMullinsCRGodwinAK，YeungAT．Mutationdetectionusinganovelplantendonuclease．NucleicAcidsRes，1998，26：4597—4602）利用甘藍型油菜突變體成功篩選到了抗菌核病的材料。同樣，EMS誘變也常被用來改善油菜品質和性狀，世界上第一個高油酸油菜品種Expand(RtiekerB，RtibbelenG．Impactoflowlinolenicacidcontentonseedyieldofwinteroilseedrape(B．napas)．PlantBreeding，1996，l15：226-230．)(油酸含量>8l％)就是通過EMS誘變獲得的。張宏軍等（張宏軍，肖鋼，譚太龍，等．EMS處理甘藍型油菜(Brassicanapus)獲得高油酸材料.中國農業科學，2008，41(12)：4016-4022．）利用EMS誘變甘藍型油菜(湘油15號)，獲得了一株高油酸植株(油酸含量71％)。黃永娟等（黃永娟,張鳳啟,楊甜甜,劉葛山,蔣守華,陳健美,管榮展.EMS誘變甘藍型油菜獲得高油酸突變體.分子植物育種，2011,9(5):611-616）利用EMS誘變甘藍型油菜NJ7982種子，獲得1個油酸含量76.15％的突變株。和江明等（和江明，王敬喬，陳薇等．用EMS誘變和小孢子培養快速獲得甘藍型油菜高油酸種質材料的研究.西南農業學報，2003，16(2)：34—36．）用EMS溶液誘變甘藍型油菜的小孢子，篩選獲得了一份油酸含量為80.3396％的高油酸突變材料。因此，利用EMS誘變技術創造新的種質資源，是擴大油菜育種遺傳資源的有效途徑之一。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是：提供一種甘藍型油菜矮杆材料在油菜育種中的應用，所述甘藍型矮杆材料是利用甘藍型油菜玻裡馬胞質雄性不育（polcms）的保持系2B進行EMS誘變獲得，遺傳穩定，植株矮、且抗旱。本發明提供的技術方案是：一種甘藍型油菜矮杆材料在油菜育種中的應用，所述甘藍型矮杆材料為甘藍型油菜玻裡馬胞質雄性不育（polcms）的保持系2B的EMS誘變株，其中是以現有油菜品種為母本，以矮杆材料為父本，將矮杆基因轉育到現有品種中，培育矮杆油菜品種；或者以現有農藝性狀優良的不育係為母本，以矮杆材料為父本，將矮杆基因轉育到不育系中，培育矮杆油菜不育系，用於雜交配組；或者以所述甘藍型油菜矮杆材料做為父本，直接用於進行雜交育種。所述的應用，其中是以現有油菜品種為母本，以矮杆材料為父本，通過多代回交，將矮杆基因轉育到現有品種中，培育矮杆油菜品種。所述的應用，其中是以現有農藝性狀優良的不育係為母本，以矮杆材料為父本，通過多代回交，將矮杆基因轉育到不育系中，培育矮杆油菜不育系，用於雜交配組。所述的應用，是以所述甘藍型油菜矮杆株系做為父本，用於改良現有油菜豐產品種；或者以所述甘藍型油菜矮杆材料做為父本，用於創製油菜不育系；或者以所述甘藍型油菜矮杆材料做為父本，直接用於雜交育種。所述甘藍型矮杆材料已由袁隆平農業高科技股份有限公司保存，並出售，編號為W7028。W7028矮杆材料的篩選過程為：稱取甘藍型油菜玻裡馬胞質雄性不育（polcms）的保持系2B種子250g，用自來水浸泡8小時，去掉乾癟漂浮的種子，使用適當體積的0.8%EMS溶液（需蓋過種子）再浸泡16小時，浸泡結束後要用自來水連續衝洗10小時以清洗掉殘留在種子表面的EMS，獲得M1代種子。播種於湖南長沙油菜試驗基地，株行距分別為25cm和33cm。於開花期套袋自交2000株，成熟期每10株混收，共獲得200份M2種子。2011年9月下旬，以野生型甘藍型油菜2B為對照，將200份M2種子進行點播，株行距分別為25cm和33cm，於苗期、開花期和成熟期觀察和統計株高，篩選矮杆突變株、成熟後單株收取自交種子（M3代）。2012年10月初，以野生型甘藍型油菜2B為對照，將突變體單株分小區進行點播，株行距分別為25cm和33cm，每個小區面積約為9.9m2。在開花期對遺傳穩定的矮杆突變體套袋自交，成熟後單株收取自交種子（M4代）。從EMS誘變突變體庫中篩選到植株變矮的突變株，編號為W7028。本發明具有以下有益效果：本發明所述的矮杆材料W7028，是利用EMS誘變甘藍型油菜玻裡馬胞質雄性不育（polcms）的保持系2B，獲得的一株矮杆突變材料。該材料植株矮，作為父本可導致雜交F1代半矮化，不影響主花序角果數及每角粒數，且具有抗旱特性，表明具有潛在的育種應用價值。本發明為油菜優良株型育種提供了新的材料。本發明所述矮杆材料在田間表現矮化，植株高80-90釐米，且具有抗旱性。該材料作為父本，可使雜交F1代植株矮化，但對主花序角果數及每角粒數無明顯影響。因此，本發明提供的矮杆材料，在油菜育種中具有較大的開發潛力。附圖說明圖1：本發明油菜矮杆材料W7028和野生型2B植株表型；A,B處於營養生長期的W7028突變材料和野生型植株；C成熟期W7028突變材料和野生型植株；DW7028突變材料和野生型2B的果莢。圖2：本發明油菜矮杆材料W7028和野生型2B植株對赤黴素的響應分析。圖3：本發明油菜矮杆材料W7028和野生型2B植株對乾旱的響應。具體實施方式：實施例1：矮杆油菜W7028的農藝性狀鑑定1．農藝性狀觀察統計本發明涉及利用玻裡馬胞質雄性不育（polcms）的保持系2B進行化學誘變（甲基磺酸乙酯誘變）創製EMS誘變突變體庫，從該突變體庫中篩選獲得一個矮杆突變材料W7028。保持系2B和矮杆突變材料W7028均由袁隆平農業高科技股份有限公司保存，並出售。對矮杆油菜W7028的表型和農藝性狀進行了觀察統計。營養生長期，矮杆油菜W7028的葉片匍匐在地面（圖1A，B）、葉柄短、葉片類似甘藍；成熟期，W7028植株比野生型2B矮小（圖1C），而且開花延遲，有效分枝高度較低，但果莢長度無明顯變化（圖1D）。從統計結果可看出，野生型2B植株高度平均為187.28cm，而矮杆油菜W7028植株高度約100cm，比野生型矮44.4%（表1）；矮稈油菜W7028突變體的一次有效分枝數為6.83（野生型2B平均一次有效分枝數為6.67個）（表1），表明該突變體雖然植株變矮，農藝性狀優良，因此具備潛在的應用價值。表l油菜矮杆突變材料W7028的主要農藝性狀株高cm有效分枝高度cm一次有效分枝數主花序有效長度cm主花序有效角果數單株有效角果數每角粒數(個)保持系2B187.28±6.5879.36±7.946.67±1.2550.72±7.8864.83±5.83179.83±40.2122.22±2.62矮杆突變材料（W7028）92.39±6.85**5.83±0.26**6.83±1.6436.06±5.94**28.72±13.03**182.22±72.5016.28±1.79****：代表突變材料與野生型相比存在顯著性差異，T檢驗的p≤0.012.矮杆油菜對赤黴素的反應植物赤黴素（GAs）是控制植株莖伸長的主要植物激素。為了初步確定篩選獲得的矮杆突變材料W7028植株變矮是否與赤黴素信號通路受阻有關，我們將W7028突變材料的種子培養在不含或者含赤黴素（-/+GA3）的MS培養基中，檢測了突變材料幼苗對外源GA3的反應。結果顯示，GA3處理後，W7028突變幼苗與野生型一樣高（圖2），說明外源GA處理可回復突變體表型，因此初步確定W7028是一個與植物GA相關的突變株。實施例2：本發明油菜矮杆材料抗旱能力分析將矮杆油菜培養在22℃-23℃(日/夜)和16h/8h光周期下，白熾燈光照培養4周，停止對油菜澆水，進行10-12天的乾旱處理，待土壤中的水分被幹掉，直到野生型2B出現萎蔫現象，然後拍照記錄。該實驗重複3次，每次結果相似，表明該矮杆材料抗旱能力增強（圖3）。實施例3：油菜矮杆材料在油菜育種中的應用我們以自交系C789為母本，W7028為父本進行雜交配組，並對F1代的農藝性狀進行統計分析。試驗中，將獲得的F1代種子進行點播，株行距分別為25cm和33cm。次年5月，於油菜成熟期對突變體的7個主要農藝性狀，包括株高、有效分枝高度、一次有效分枝數、主花序有效長度、主花序有效角果數、單株有效角果數、每果粒數進行測量和統計。每個突變株系測量10-20株，取平均值。採用t測驗進行顯著性差異分析。從表2中可看出母本C789植株高度約132.4cm，而雜交F1代油菜高度平均為116.9cm，比母本矮11.7%（表2）；雜交F1代的一次有效分枝數為5.2（母本C789平均一次有效分枝數為6.3個）；雖然單株有效角果數與母本相比有所降低，但是主花序有效角果數與母本相比無明顯差異，並且每角粒數也無明顯差異，因此利用該矮杆突變體配置的雜交組合適宜密植。表2本發明矮杆油菜用於配組的雜交F1代性狀統計表株高cm有效分枝高度cm一次有效分枝數主花序有效長度cm主花序有效角果數單株有效角果數每角粒數(個)父本（W7028）80.8±4.331.5±2.34.5±0.645.3±5.831.5±2.3153.5±3.817±1.8母本(C789)132.4±5.747.7±4.96.3±0.853.4±4.258.2±5.2191±3619.4±2.5雜交F1代（C789xW7028）116.9±4.4*44.4±4.7*5.2±0.548.3±2.561.1±3.6161.4±12.2*19.7±0.8*：代表突變材料與野生型相比存在顯著性差異，T檢驗的p≤0.05。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp