大白菜—结球甘蓝异源易位系的高效合成及分子细胞遗传学研究

本项目利用申请者课题组创制的大白菜-结球甘蓝单体异附加系为材料，采用花期辐射诱变和游离小孢子培养的方法，创建具有结球甘蓝耐抽薹、高硫苷、耐寒、耐热等优良特性的大白菜-结球甘蓝异源易位系，研究不同方法获得异源易位系的原理，比较不同方法获得易位系的效率；通过筛选结球甘蓝特异的SSR标记及STS标记，结合细胞学和形态学鉴定，实现对大白菜-结球甘蓝异源易位系中外源染色体片段的准确鉴定；通过对大白菜-结球甘蓝异源易位系的自交后代及与不同大白菜品种杂交后代的分析，研究异源易位系的遗传稳定性及特异性状的遗传规律；并对大白菜-结球甘蓝异源易位系的经济性状进行综合评价，为大白菜的遗传改良提供创新性基础材料，为进一步开展大白菜、结球甘蓝等芸薹属主要蔬菜的分子染色体工程研究奠定理论基础，并为芸薹属植物优异新种质的创建提供新路径和思路。

大白菜（Brassica rapa ssp. pekinensis，AA）属于十字花科芸薹属芸薹种，是我国重要的蔬菜作物之一。结球甘蓝（Brassica oleracea var. capitata，CC）与大白菜同属十字花科芸薹属，并具有耐抽薹、富含硫代葡萄糖苷等优良特性，研究表明，硫代葡萄糖苷及其衍生产物在抗癌和植物防御方面具有特殊的作用。为了拓宽大白菜遗传背景，本项目以大白菜—结球甘蓝单体异附加系为材料，分别采用单体异附加系小孢子培养法、花蕾辐射、以及辐射诱变与小孢子培养相结合的方法，创制了添加甘蓝1号、2号、3号、4号、7号和8号染色体不同片段的系列大白菜—结球甘蓝异源易位系105份。为了鉴定大白菜—结球甘蓝易位系中添加的结球甘蓝染色体片段，以4 个大白菜品种和4 个结球甘蓝品种为试材，对位于结球甘蓝C 基因组9 个连锁群的458 个InDel 标记进行PCR 筛选，筛选出286 个结球甘蓝相对于大白菜的特异InDel 标记；对部分特异标记进一步加密，最终获得了结球甘蓝相对于大白菜的特异InDel标记1039个；并利用特异InDel标记对部分大白菜—结球甘蓝易位系中添加的结球甘蓝染色体片段大小进行了精确鉴定。通过对异附加系减数分裂过程中甘蓝染色体与大白菜染色体联会形式的观察，初步探明了部分大白菜—结球甘蓝异源易位系的获得原理，并比较了不同方法获得易位系的效率，明确了花期辐射与游离小孢子培养相结合方法是创建大白菜—结球甘蓝异源易位系的高效方法。通过对添加甘蓝2号、7号和8号染色体片段的大白菜—结球甘蓝异源易位系自交后代及与不同大白菜自交系杂交后代的分析，明确了不同大白菜易位系中结球甘蓝染色体片段的遗传稳定性。通过对大白菜—结球甘蓝异源易位系田间性状及营养成分的综合评价，从中筛选出了耐抽薹大白菜—结球甘蓝易位系材料45份，高硫苷含量的大白菜易位系1份。本项目结果为大白菜遗传进化研究和品种改良提供了大量创新性材料，为进一步开展大白菜、结球甘蓝等芸薹属主要蔬菜的分子染色体工程研究奠定了理论基础。