西藏新型甘蓝型油菜的人工合成及其抗旱机制研究

Rapeseed is the main economy crop in Tibet. As our main type of rapeseed(Brassica napus L.), it has a short cultural history in Tibet. Due to the weak drought-resistance and long growing period characteristics, it is restricted in planting area under dry condition in plateau. Brassica juncea L. derived from Tibet, after a long period of natural variation and artificial selection, forming a unique drought-resistance germplasm, and whicn is in urgent need of valuable resource in Brassica napus L. breeding for drought-resistance. In this research, using interspecific hybridization technique, the drought-resistance in rapeseed(Brassica juncea L.)is introduced into Brassica napus L..Based on immature embryo culture, natural generation-adding,hybrid Brassica napus population which have stable fertility are obtained. By means of microspore culture and DH population construction, genetically stable new type Brassica napus are selected, and appraise their drought-resistance and prematurity. In order to reveal the drought-resistance mechanism of new type Brassica napus, study on cytology,molecular marker,physiology,yield and quality are conducted.The expected results can provide a new idea and new method for drought-resistance breeding in Brassica napus L..

油菜是西藏主要经济作物，作为我国主推类型的甘蓝型油菜在西藏栽培历史较短，其抗旱性弱和生育期长的特性，是限制西藏甘蓝型油菜种植范围的主要因素。而西藏原产的芥菜型油菜，在高原干旱条件下，经过长期的自然变异和人工选择，形成了独特的抗旱地方种质。这正是当前甘蓝型油菜抗旱育种急需的宝贵资源。本研究拟采用油菜种间有性杂交，将西藏抗旱芥菜型油菜的抗旱性导入甘蓝型油菜。通过幼胚培养、自然加代等方法获得育性稳定的甘蓝型杂种群体；对杂种进行小孢子培养及双单倍体（DH）群体构建，从而人工合成遗传稳定的新型甘蓝型油菜；并对其DH群体进行抗旱性、早熟性鉴定和筛选；同时进行细胞学、分子标记、生理生化、产量品质等研究，揭示新型甘蓝型油菜抗旱机制，本研究将为甘蓝型油菜抗旱育种提供新思路和新方法。

油菜是西藏主要经济作物和油料作物，甘蓝型油菜在西藏的栽培历史较短，因抗旱性弱和生育期长等特点，不能在海拔3800米以上农区大面积种植，而西藏本土的芥菜型油菜具有较强的抗旱性，是改良甘蓝型油菜高原适应性的重要基因资源。通过研究，取得了以下主要研究成果：1.以优良抗旱芥菜型油菜和甘蓝型油菜为亲本，开展有性杂交、回交、定向选择及DH培养研究，构建了新型甘蓝型油菜稳定群体，形成了种质创新及抗旱育种新方法。2.选育出6份新型甘蓝型油菜优良品系，并进入西藏全区油菜新品种区域试验。3.通过对新型甘蓝型油菜代表性品系的花蕾进行染色体数目及行为鉴定，发现所有品种的减数分裂行为均有不同程度的异常；多数品种染色体数目与普通甘蓝型油菜相同（2n=38）。个别品系为39条，有待进一步鉴定研究。4.通过综合系统研究，开展了逐级干旱筛选及耐旱机制研究，取得了以下结果：（1）通过萌发期PEG溶液模拟干旱研究，完成74个品种初步筛选；通过盆栽试验，盛花期土壤干旱及复水处理，完成19个品种抗旱鉴定和比较。（2）通过不同生育时期干旱研究，揭示了其在不同生长阶段的耐旱特点，明确了不同生育时期干旱对产量及农艺性状的伤害程度。（3）通过对苗期干旱及复水的生理指标和光合曲线响应机制研究，探明了干旱条件下各主要生理指标的响应规律和异同，并从生理角度证明了新型甘蓝型油菜光合系统对干旱的适应力较强。（4）通过对花粉活性、花粉-柱头互作、结实率等方面开展了花期抗旱机制研究，揭示了干旱条件下花粉-柱头的互作机制。（5）通过对苗期干旱处理后主要器官的解剖结构研究，探明了干旱后的结构变化规律和响应机制，发现新型甘蓝型油菜抗旱品种的抗旱能力优于其他品种。从解剖结构上为抗旱提供参考依据。（6）通过苗期干旱条件下转录组测序，完成对差异基因进行聚类、富集和基因共表达网络分析。本研究将为深入开展高原甘蓝型油菜种质创新、抗旱机制及育种提供重要理论及方法。