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油菜是我国最重要的油料作物之一,栽培面积和总产量均居世界首位。低芥酸菜油中的油酸(C18∶1)是人体吸收的主要营养成份,而亚麻酸(C18∶3)是大脑发育的必需物质之一,但人体自身不能合成,只能从植物油中摄取。另一方面,由于菜油亚麻酸含量较高,贮藏过程中可能氧化从而造成菜油酸败变质,因此油脂加工中常采取催化加氢的方法促使亚麻酸生成油酸。然而,这个过程会同时伴生对人体有害的反式脂肪酸。如果利用遗传学方法选育低亚麻酸品种,就可以不必催化加氢,是最经济、最健康的生产菜油的方法。国外的经验表明,品种中亚麻酸含量为3%时既能满足人体健康需要,也能满足植物生长需要。特用脂肪酸育种的前提是特异种质的选育。但甘蓝型油菜的遗传基础很窄,品质资源的基础更窄。一直以来,波兰春油菜“Bronowski”是甘蓝型油菜唯一的低硫苷种源,“Oro”是甘蓝型油菜唯一的低芥酸基因源,“Stellar”(或其姊妹系“Apollo”)和“Wotan”则分别是甘蓝型油菜低亚麻酸和高油酸育种的种源,并且它们均是“Oro”的突变后代,其品质资源基础之窄可见一斑。甘蓝型油菜的育种目标除品质的改良外,还包括产量的提高。由于甘蓝型油菜具有较强的杂种优势,全球油菜育种家均比较重视应用杂交种来提高其产量。当前油菜杂种优势的利用途径较多,如细胞质雄性不育、细胞质+细胞核雄性不育、生态型雄性不育、化学杀雄、自交不亲和等。在我国,应用最广的授粉控制系统是波里马细胞质雄性不育系统。波里马雄性不育又可分为三种类型:高温不育型、低温不育型和稳定不育型,其中稳定型雄性不育系必须利用保持系来繁殖。后来,杨光圣等在两个甘蓝型油菜品种杂交后代中发现了温敏型波里马细胞质不育(temperature-sensitive polima cytoplasmic male sterility,简称pol TCMS),选出的新种质在武汉秋播表现部分可育,在昆明或西宁表现彻底的雄性不育,因此,可以利用在春油菜区夏播生产杂交种,在冬油菜区秋播繁殖亲本不育系。目前已经有多个利用该不育系配置的杂交种通过品种审定。但在实际应用时,制种期间不正常年份的温度异常可能导致母本不育系产生微粉,这种微粉株很可能自交结籽,从而导致F1种子纯度不达标,不达标的种子如果用于生产将会引起大面积显著减产。因此,迫切需要发展更新、更简便、风险更小的授粉控制系统。发掘与育性相关的新资源可能是解决这一问题的有效途径。新基因资源既可在现有种质中发掘、筛选(如pol TCMS的发现),也可以利用远缘杂交(包括人工再合成甘蓝型油菜)获得。自禹氏三角阐明甘蓝型油菜是由白菜型油菜与甘蓝天然杂交并二倍化后进化而来以来,各国学者开始了利用白菜与甘蓝人工合成甘蓝型油菜的研究。与甘蓝型油菜不同,白菜型油菜与甘蓝均具有丰富的遗传变异,我国更是白菜型油菜的起源中心之一,因此,利用人工合成种拓宽现有甘蓝型油菜的遗传基础是切实可行的。本研究一方面在人工合成种中筛选新的品质资源,并着重对筛选到的低亚麻酸资源进行遗传分析,另一方面通过异地鉴定,发现了以前从未报道过的波里马温敏恢复系,并对其遗传规律进行了初步分析。主要研究结果如下:1.甘蓝型油菜人工合成种品质性状的筛选和特异品质性状的聚合利用气相色谱法分析了从德国引进的139份甘蓝型油菜人工合成种的脂肪酸组成,筛选出油酸含量高于68%的材料4份(最高的一份含量为69.23%),亚麻酸低于3%的材料4份(最低的一份含量为2.46%),且这4份低亚麻酸材料芥酸含量<1%。未发现芥酸含量能满足工业育种(>55%)的材料,但筛选到多达46份零芥酸材料。进一步用液相色谱法测定4份较高油酸材料和4份低亚麻酸材料的硫苷组成,发现较高油酸材料硫苷总量低于30umol/g,且硫苷组成与低硫苷甘蓝型油菜组成有区别,可能是新的低硫苷种源;低亚麻酸硫苷总量较高,硫苷组成与高硫苷甘蓝型油菜组成也有区别。在品质分析的基础上,将油酸含量69.23%的材料(低芥酸、低硫苷、高亚麻酸)与亚麻酸2.46%的材料(低芥酸、高硫苷)杂交,从195个F2子代中筛选出油酸高于67%且亚麻酸低于4.5%的18个单株。继续种植后,从这18个F2∶3家系收获了160个单株用于分析脂肪酸和硫苷组成,发现其中1个单株成功的聚合了较高油酸、低亚麻酸、低芥酸和低硫苷性状,说明进一步提高油菜的品质是完全可行的。2.甘蓝型油菜人工合成种低亚麻酸性状的遗传分析与基因定位以甘蓝型油菜DH系L1745与低亚麻酸人工合成种R15-4杂交,正反交F2亚麻酸含量均符合正态分布,正反交群体平均值在α=0.05水平差异显著,表明亚麻酸含量符合多基因数量性状遗传模式,且存在细胞质效应。以正交(L1745×R15-4)F2群体作为分离群体,应用SSR、AFLP和SRAP标记构建连锁图谱。该图谱包括18个主连锁群,1个三联体和2个连锁对,图谱总长2723.6cM,包含303个标记,平均标记区间8.99cM。利用SSR标记与法国Piquemal等2005年公布的图谱进行了比对,共有39个SSR标记能对应上法国连锁群。本连锁群中仅12号主连锁群未能在法国连锁群中找到对应连锁群。在利用上述分离群体和图谱的基础上,用气相色谱法测定了群体内单株亚麻酸含量,应用复合区间作图扫描与此性状相关的QTLs,LOD>2.5时共检测到4个与亚麻酸含量相关的QTLs,分别位于3个连锁群上。6号连锁群检测到1个QTL,解释23.65%变异;7号连锁群检测到2个QTLs,分别解释19.62%和9.51%遗传变异;14号连锁群检测到1个QTL,可解释14.06%遗传变异。3.波里马温敏恢复系的选育与初步遗传分析异地鉴定发现恢复系“7-6”(“华杂13”号父本),在武汉秋播表现完全可育,但在甘肃和政县夏繁时则表现部分不育。将DH系L1815与恢复系7-6配制F1杂交,利用小孢子培养技术建立DH群体,获得63个DH系。2003年、2004年两年重复观察武汉秋播和甘肃夏播育性,从中选育出环敏DH系“FL-204”,该株系在武汉表现完全可育,但在甘肃和政县则表现彻底不育。生长箱控温试验表明育性受温度控制,高温不育,低温可育。“FL-204”与不育系、保持系和正常恢复系杂交,育性调查F1育性并建立F2和BC1分离群体,其中与正常恢复系杂交后还建立了DH群体。所有F1在武汉均完全可育,但在甘肃时F1的育性比较复杂:与不育系的杂交F1部分可育;与保持系正交(FL-204为母本)时F1部分可育,但反交时完全可育;与恢复系的正反交F1均完全可育。与保持系的正反交试验表明,“FL-204”细胞质为“S”型,温度敏感性特点只在“S”型胞质条件下表达。甘肃分离群体育性调查表明,可能存在多个微效温度敏感基因,这些基因抑制恢复基因的表达,造成夏繁条件下分离群体偏离3∶1(F2)或1∶1(BC1和DH)分离比例。武汉秋播时温度较低,温敏基因失活,因而恢复基因可以表达。基于这种特点,如果以“FL-204”为母本、正常恢复系为父本在西北制种,在南方市场销售,所有植株将会100%可育,因此,可以避免大面积严重减产的风险。