首页 > 分享 > 油菜遗传育种团队

油菜遗传育种团队

花匠小妙招
2024-11-11 23:49

油菜遗传育种团队

作者：李健文章来源：经作所点击数：870次更新时间：2015-11-17 11:07

首席：张洁夫
助理：付三雄、胡茂龙

团队成员：高建芹、彭琦、陈锋、王晓东、周晓婴、张维、郭月、孙程明、王亚萍、张春喜

研究方向：
    油菜种质创新：油菜种质资源收集、保存、创新与利用；
    油菜遗传育种：优质、高产、高效强优势杂交油菜新品种选育；优质、高产、高效常规油菜新品种选育；
    油菜生物技术：重要性状分子标记开发、基因克隆与油菜转基因研究与应用；
    油菜栽培生理：油菜高产、高效栽培技术研究，新品种新技术集成示范等工作。

项目编号课题名称起止年限承担类别主持人项目类别合同经费（万元） 油菜CRABS CLAW (BnCRC) 转录因子调控油菜雌性不育的机理研究20162019主持付三雄国家基金面上72 甘蓝型油菜抗SU类除草剂不同突变体的抗性遗传与分子基础解析20152018主持胡茂龙省基金面上1031371660油菜无花瓣性状主效QTLqAP8的精细定位与候选基因克隆20142017主持张洁夫国家基金面上8831301357油菜菌核病抗病基因PGIPs家族的克隆及功能分析20142017主持彭琦国家基金青年25SXGC[2014]301油菜稳密增效配套技术研究与集成示范20142015主持张洁夫三新工程35CX(14)2003适宜轻简栽培机械作业的油菜新品种选育20142017主持浦惠明自主创新50CX(14)5011油菜无花瓣性状主效QTLqAP8的精细定位与候选基因克隆20142016主持张洁夫自主创新20 油菜耐盐性鉴定及评价技术规程20142015主持龙卫华江苏省地方标准3 优质、高产、抗病、高油油菜新品种选育20132016主持张洁夫省支撑50 高效油菜联合收割机关键技术与配套栽培技术研究20132015参加戚存扣省支撑5 油菜菌核病抗病基因PGIPs家族的克隆及功能分析20132016主持彭琦省自然基金202013KJ-42双低高产油菜宁油18号及油菜免耕摆栽技术示范推广20132014主持程德荣何绍平省农业资源开发局推广13 CX(13)2023 适合轻简栽培的高油油菜新品种选育20132016主持张洁夫自主创新品种40 CX(13)5009 油菜菌核病抗病基因PGIPs家族的克隆及功能分析20132015主持彭琦自主创新探索10 甘蓝型油菜宁油20新品种20132014主持付三雄江苏省地方标准3 杂交油菜宁杂21品种20132014主持龙卫华江苏省地方标准3 油菜抗乙酰乳酸合成酶类除草剂的分子基础20122015主持胡茂龙国家青年基金65BE2012327适合机械化种植的高产多抗双低高油油菜新品种选育20122015主持浦惠明省支撑50BRA2012200甘蓝型油菜无花瓣性状主效QTL qAP8的精细定位20122013主持张洁夫333工程5SCX(12)2028适合盐土种植的油菜新品种选育与栽培技术研究20122015主持胡茂龙自主创新品种50 甘蓝型油菜氮高效基因的筛选，鉴定和应用20122014主持吕艳艳院博士后基金82011AA10A104长江下游地区强优势油菜杂交种创制与应用20112016主持浦惠明863570 长江下游区油菜新品种选育（产业体系）20112015主持戚存扣现代农业产业技术体系350 长江下游油菜丰产关键技术集成示范20112014主持张洁夫国家科技支撑336农业部基于油菜农艺性状定位信息开发高通量SNP芯片20112015参加陈松94860 CRABS CLAW (CRC) 在油菜花发育过程中的调控机理研究20112014主持付三雄省自然基金12 油菜抗乙酰乳酸合成酶类除草剂的分子机理研究20112014主持胡茂龙省自然基金12 2010年度留学人员科技活动小额资助20112011主持张洁夫 2 油菜抗乙酰乳酸合成酶类除草剂的分子基础20112014主持胡茂龙省自主创新10 BnCRC在油菜花发育过程中的调控机理研究20112014主持付三雄省自主创新15 适合机械作业与轻简栽培的油菜新品种选育20112014主持张洁夫省自主创新60 甘蓝型油菜抗倒伏相关性状的QTL定位和功能标记的开发20112014主持顾慧省自主创新10 油菜雌性不育突变体FSM1的不育机理及基因克隆20112011主持李春宏省博士后基金10农业综合开发江苏省南京市油菜原原种扩繁基地项目20102011主持戚存扣 250cx(10)130适合机械作业与轻简栽培的高产、高油油菜新品种(组合)选育20102012主持张洁夫省自主创新60cx(10)405甘蓝型油菜抗咪唑啉酮性状突变基因的克隆及功能研究20102012主持胡茂龙省自主创新8cx(10)406利用SSH和基因芯片技术克隆甘蓝型油菜雌性不育突变基因20102012主持付三雄省自主创新8 油菜雌性不育突变体FMS1的分子遗传及基因克隆20102012主持李春宏院博士后基金7.5

主要进展：

1、“十一五”以来，育成油菜新品种11个。
“十一五”以来，育成高产、优质杂交油菜新组合8个，常规油菜新品种3个，其中宁杂11号、宁杂19号、宁杂21号和宁杂1818等4个品种通过国家审定。

宁杂11号

双低核不育两系杂交油菜新品种宁杂11号组合来源G2A × P10，母本为核不育两用系G2AB，父本为双低品系P10，2007年国家审定（国审油2007007）、2008年江苏审定（苏审油200803）、2009年江西审定（赣审油2009005）、2010年安徽省引种认定（皖农农【2010】362号）。2010年入选江苏省和国家（长江下游）油菜主推品种。
该品种表现：产量高：国家区油菜域试验（长江上游）结果，平均亩产176.50公斤，比对照油研10号增产13.18%，国家生产试验结果，平均亩产175.72公斤，比对照增产11.95%。江苏省油菜区域试验结果，平均亩产195.01公斤，比对照增产5.12%；生产试验结果，平均亩产184.52公斤，比对照秦优7号增产12.37%。具有亩产250公斤以上的生产潜力。品质优：芥酸含量0.05%，硫苷含量20.33μmol/g，含油量43.34%。熟期早：长江上游比对照油研10号早熟2天，长江中游比对照中油杂2号早熟2-3天；长江下游比对照秦优7号早熟3-5天。抗性强：中抗菌核病，高抗病毒病，耐寒性中等，抗倒性较强。适合机械化：植株较矮，株型紧凑，耐迟播，适合机播机收。宁杂11号适合在长江上游油菜主产区、长江中游江西省和长江下游江苏、安徽等省油菜主产区推广应用。

宁杂19号

    宁杂19号是江苏省农业科学院经济作物研究所2010年育成的双低杂交油菜新品种，审定编号为国审油2010033，2012年入选国家（长江下游）油菜主推品种。
    （1）丰产性好，增产潜力大。宁杂19号在长江下游国家油菜新品种区域试验中平均亩产175.39公斤，比对照秦油7号增产9.15％，增产极显著。宁杂19号具有250公斤以上产量水平，300公斤增产潜力，2010年我省油菜主产区南通市通州区百亩丰产方实收亩产279.0公斤，居全省丰产方首位，盐城东台市百亩丰产方实收亩产267.5公斤，居全省丰产方第二位。生产水平均高于目前大面生产上的主推品种，具有广阔的应用前景。
    （2）含油率高，属高油品种。宁杂19号平均含油率45.09%，属高含油率品种，为近年来我省选育的含油量最高的杂交油菜新品种。
    （3）抗逆性强，抗病性好。宁杂19号在国家区试和大面积生产示范中，均未发生倒伏现象。宁杂19号抗菌核病能力较强，经农业部油料作物改良重点实验室抗病鉴定，菌核病发病率为15.77%，比产量对照秦油7号降低了23.93%，比抗病对照中油821降低了19.25%。病情指数为10.13，比产量对照秦油7号降低了30.95%，比抗病对照中油821降低了37.31%，抗性综合评价为低抗菌核病。
    （4）双低品质性状优良。芥酸含量0.05%，硫苷含量21.97μmol/g，双低品质符合国家标准，年度间双低品质性状稳定。
    （5）株高适中，株型紧凑，适应机械化种植。宁杂19号株高163.1cm，株型紧凑，茎枝结构合理，适应机械化种植。可在江苏、安徽、浙江、上海等省市油菜主产区推广种植。

宁杂21号

宁杂21号是江苏省农业科学院经济作物研究所2010年育成的双低杂交油菜新品种，审定编号为国审油2010004，2012年入选江苏省主推品种。
宁杂21号产量优势显著，在长江下游国家油菜新品种区域试验中平均亩产172.49公斤，比对照秦油7号增产8.09％，生产试验平均亩产194.3 kg，比对照秦油7号增产8.85％。2010年宁杂21号在泰州姜堰市百丰产方实收亩产245.1公斤，居全省丰产方第四位，生产水平均高于目前大面生产上的主推品种，具有广阔的应用前景。宁杂21号品质性状优良，芥酸0.0%，硫苷20.17μmol/g，含油量45.22%。宁杂21号抗性好，国家区试田间病害调查表明，菌核病抗性两年综合评价为低抗，抗冻性也好于对照，宁杂21号受冻率为57.28%，比对照秦油7号的70.23%低12.95个百分点，降低18.44%，冻指为20.63，比对照秦油7号的21.4097降低6.10%。宁杂19号抗倒性强，株高适中，株型紧凑，适应机械化播种与收获。宁杂21号株高适中，平均株高158.1cm，单株有效角果数441.2角，茎枝结构合理，分枝数8.29个，每角粒数22.8粒，千粒重3.67克。可在江苏、安徽、浙江、上海等省市油菜主产区推广种植。

宁杂1818

    “宁杂1818”是江苏省农业科学院经济作物研究所选育的油菜新型杂交种，该品种利用化学杀雄技术，配制品种间杂交种，其母本是油菜高产品种“宁油18号”，父本是优质油菜新品系“08-8018”，2013年分别通过国家、江苏省和陕西省油菜品种审定。2015年入选国家（长江下游）油菜主推品种。
    该品种的主要特性有：丰产性好，品质优异，抗逆性强，适合机械化收获。
    （1）丰产性好：江苏省区试两年平均产量206.84kg/亩，比对照秦优10号增产8.06%；国家区试两年平均207.36 kg/亩，比对照秦优10号增产4.14%。另外，菜苔还可作为蔬菜食用。
    （2）品质优异：国家区试两年芥酸平均含量0.50%，硫苷含量19.71μmol/g饼粉，双低品质符合国家标准；含油量45.54%，比对照秦优10号高2-3个百分点，品质性状稳定。
    （3）抗逆性强：抗倒性强，抗菌核病能力较强，耐寒性较强。
    （4）适合机械化收获：“宁杂1818”分枝点较高，花期集中，成熟期一致；角果层适中，大角、大粒，成熟后耐裂角性较好，因此适合机械化收获。
    总之，“宁杂1818”已分别通过江苏省、陕西省和国家品种审定，适合长江下游及陕西南部油菜主产区推广应用，其优势是适宜全程机械化作业。另外，其大花、相对较长的花期及双低品质，使得该品种集菜用、油用及休闲观光于一体。

     2、获得一批与重要农艺性状关联的分子标记、克隆了部分重要基因，并进行转基因研究。
    （1）获得一批抗ALS抑制类除草剂油菜新种质，并克隆到相关的抗除草剂基因。
在油菜和大豆多年轮作的试验田中发现了自然突变的抗咪唑啉酮油菜M9，该突变体抗性是由单个核基因控制的显性性状。本项目以M9为材料，利用PCR克隆到油菜ALS家族基因BnALS1～3，序列比对发现，M9抗性是由BnALS1基因的点突变使蛋白序列的638位丝氨酸（AGT）残基被天冬酰胺酸（AAT）替代所致，将此抗性基因命名为BnALS1R。构建抗性基因BnALS1R的植物表达载体，转入拟南芥。除草剂抗性鉴定表明，15株转基因阳性植株具有咪唑啉酮抗性，而非转基因植株不具有除草剂抗性，证实BnALS1基因的点突变（Ser638Asp）是抗性产生的分子基础。Real-time PCR结果表明，BnALS1突变后在野生型和突变体的表达水平无显著差异，但突变体的BnALS3表达水平是野生型的2倍。原核表达结果表明，抗性基因BnALS1R能在大肠杆菌中表达，纯化获得油菜ALS1突变酶S638N。酶学研究发现，突变酶S638N对温度和pH的响应与野生型相同，表现在37oC、pH 7.0条件下催化活性均达到最高。该突变酶的酶学动力学性质及其对3个辅助因子的响应曲线与野生型相同，缺少任何1个辅助因子S638N基本都没有活性，但却具有对咪唑啉酮的专一抗性。根据抗性基因与野生型基因的SNP设计30条AS-PCR引物，筛选得到一种检测抗性基因BnALS1R的三引物分子标记，该标记可以区分出抗性基因的3种基因型。
    （2）甘蓝型油菜无花瓣性状的遗传与分子标记
    以甘蓝型油菜无花瓣品系APL01及正常花瓣品系Holly作为亲本，通过单粒传法连续自交8代构建了包含239个株系的重组自交系群体。利用 Illumina公司开发的油菜60K SNP 基因分型芯片，对该群体进行SNP标记的分析，最终构建了一张高密度的甘蓝型油菜遗传连锁图，包括2755个bin（包含11458个SNP）及57个SSR标记，分布于甘蓝型油菜A和C基因组的19条连锁群上，总遗传长度为2027.53 cM，相邻标记间的平均遗传距离为0.72 cM。将该遗传图谱与油菜参考基因组进行比较分析，发现遗传图谱与参考基因组有着良好的共线性。将群体在江苏南京和陕西大荔进行了五个环境的实验，对表型结果进行遗传分析，发现油菜花瓣度受两对主基因+多基因控制。利用五年花瓣度数据，结合高密度遗传图谱，共定位了9个QTL，其中有一个QTL能在五个环境中都能稳定的表达，两个QTL能在四个环境中稳定的检测到。三个稳定QTL的置信区间对应的油菜基因组的物理分别约为0.35 Mb, 2.65 Mb 和0.26 Mb，结合已报道的影响花瓣发育基因的分析，发现QTL区间内有多个候选基因，可能影响改群体的花瓣度。
    （3）甘蓝型油菜耐淹性遗传与QTL定位
通过比较油菜幼苗期湿害/渍害、半淹、全淹处理下的油菜死苗率，以及全淹2 d、4 d、6 d、7 d排水后死苗率，建立了油菜苗期耐水淹性的鉴定方法。用该方法对50份油菜种质资源进行耐淹性鉴定，获得3个较耐淹材料和5个较不耐淹材料。
    以甘蓝型油菜耐淹材料WR-4和不耐淹材料WR-5杂交后代衍生的6世代家系群体433份，应用植物数量性状主基因+多基因混合模型多世代联合分析方法研究了该家系群体耐淹性状遗传行为。结果表明群体苗期耐淹性主要由2对主基因控制，主基因存在加性、显性和上位性效应。
利用75个SSR和66个SRAP标记构建了一张包含20个连锁群的甘蓝型油菜遗传连锁图谱，图谱总长1374.21cM，标记间平均图距为12.1cM。同一群体，2年共检测出8个与耐淹性相关的QTLs，其中qWR1、 qWR9-1 和qWR9-2连续2年均检测到，其平均贡献率分别为：3.03%、15.87%和35.57%。qWR1、 qWR9-1 和qWR9-2 QTLs可能与油菜苗期耐淹性相关，并且qWR9-1 和qWR9-2可能是油菜苗期耐淹性遗传主效QTL。
    （4）甘蓝型油菜种子油份积累的分子基础研究
     本研究室较系统研究了高含油材料甘蓝型H105品系在不同海拔地区种植时种子油份积累量的差异及其机理。H105在南京(海拔8.9米)、西宁(海拔2261.2米)和拉萨(3658米)种植收获的种子中油份含量分别为46.04±1.42%, 53.94±1.35% and 53.09±1.35%。为研究导致油份含量差异的机理，利用拟南芥表达芯片分别分析了各地的开花后30天的角果基因表达量的差异。结果显示与南京地区样品相比种植在西宁和拉萨地区的角果中分别有363个和421个基因发生了2倍或更高水平的改变。约有53个基因发生上调表达，42个基因发生下调表达。一些重要的基因如蔗糖合成酶基因、丙酮酸激酶基因、6-磷酸葡糖脱氢酶等基因的表达量在H105角果中发生上调表达。这些研究结果揭示了油菜油份积累差异的分子基础，为进一步通过遗传工程途径进行油菜的遗传改良提供了议论依据。
    （5）油菜抗菌核病机理研究
    油菜研究室育成有一批抗菌核病的品种（系）。其中，宁RS-1对油菜菌核病的抗性属于中抗水平。多年来，我们围绕油菜的抗菌核病机理研究，取得了一些进展：以宁RS-1为材料构建了接种核盘菌前后SSH文库，获得了许多与植物抗病相关的基因；以宁RS-1和感病甘蓝型油菜APL01为亲本杂交构建F2群体，采用SSR和SRAP 标记在成株期定位到两个QTL，都位于LG1连锁群，且这两个抗性QTL位点的抗病等位基因均来自抗病亲本宁RS-1；另外，通过荧光定量PCR分析了宁RS-1和APL01在接种核盘菌后抗病相关基因的表达情况，包括PDF1.2、PR-1、EDS1、Cu/ZnSOD、FeSOD、OXO、PAL、GLP、PGIP、BnEIN3、LOX等。结果显示宁RS-1中各基因的表达水平都有不同程度的提高，其中PGIP基因的提高比率最大，达到了1299.49倍，其次是与JA/ET信号途径相关的 PDF1.2 基因表达量提高了6.95倍。说明宁 RS-1的核盘菌抗性与PGIP基因的表达密切相关；还利用核盘菌分泌的PG作为诱饵蛋白，在宁RS-1 中获得一个含C2结构域的蛋白与PG相互作用，说明核盘菌的致病过程确实与钙依赖的信号传递有关；通过对PGIP基因家族17个成员的DNA序列进行同源克隆和比对分析，发现PGIP2和PGIP3在抗病品种宁RS-1中存在特异SNP位点可能与宁RS-1的抗病性相关，为进一步分子标记辅助选择抗病育种奠定了基础；此外，还对接种核盘菌前、后及接种后不同时期的宁RS-1转录组进行分析，发现核盘菌的侵染诱导了吲哚类硫苷、茉莉酸和水杨酸信号通路相关基因表达及其它抗病相关代谢通路基因的合成表达，为进一步研究核盘菌-油菜相互作用的机理奠定了基础。
    （6）油菜雌性不育突变体
利用FS-M1 及其野生型（宁油10号其近等基因系）植株成熟柱头制备的mRNA 与油菜基因表达谱芯片进行杂交，以筛选出在野生型柱头特异性表达的基因，并利用RT-PCR 技术对芯片筛选出的基因进行验证。
    结果表明：在宁油10号表达上调2、5、10倍的探针有2168、924、620条, 表达下调2、5、10倍的探针有2242 、1050、595条。经与NCBI拟南芥蛋白数据库进行Blastx比对，通过GenMAPP2 程序进行GO基因功能注释，结果发现其中很大部分差异表达探针很难通过生物信息学的序列相似性分析注释其生物学功能。可获得功能注释的探针有209个，对应198基因，这些基因按功能可分为：水解酶活性、转移酶活性、氧化还原酶活性、转录因子、四吡咯结合蛋白、氧结合蛋白及电子载体活性蛋白，其中水解酶活性、转移酶活性、氧化还原酶活性、转录因子功能基因的比例较高, 分别有64、54、43、39个有26个基因具有两种功能或两种以上功能。共发现有22基因家族，其中较大的基因家族包括：细胞色素P450基因、GDSL 脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH 转录因子、过氧化物酶家族、受体激酶等，这些家族由3-11个推测基因组成。差异表达的基因筛选表明该突变导致了油菜柱头许多表达基因发生显著的改变。
    （7）转基因油菜研究
开展了油菜转基因研究，建有成熟的转基因技术体系。对甘蓝型油菜fad2基因构建了种子特异性表达的ihpRNAi载体pCNFIRnos，并通过农杆菌介导途径转化甘蓝型油菜品种Westar的子叶柄，获得转基因高油酸油菜品系W-4。目前已经获得T8代株系，有关W-4转基因高油酸种质已经完成了转基因表达效果分析、转基因插入位点分析、转基因高油酸性状遗传分析以及转基因事件特异性检测等相关基因。
    实时荧光定量PCR法分析结果，油菜种子中fad2基因的相对表达量随开花后的天数呈逐渐增加的趋势，表明W-4在种子发育过程中表达的fad2基因的dsRNA干扰了fad2基因表达。核酸杂交结果显示转基因油菜W-4仅含有一个转基因插入拷贝。TAIL-PCR扩增获得W-4的T-DNA插入位点左右旁测序列，并建立了转基因事件特异性检测方法。