[發明專利]一種甘藍型油菜閉花授粉突變體材料及其育種應用

在審

• 申請號: 201711181637.5
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107996397A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 郭媛;胡勝武;臧珊;曲高平;曹碧婷;丁齊;高虎虎
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: A01H1/06
• 分類號: A01H1/06
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發明公開了一種甘藍型油菜閉花授粉突變體材料，該甘藍型油菜閉花授粉突變體材料為閉花授粉突變體Zhong9?Clg，是經甲基磺酸乙酯誘變的甘藍型油菜中雙9號篩選獲得，該突變體表現為整個花期花瓣閉合不開裂，但正常結實，花瓣皺縮，花萼邊緣黏連，其余花器官如柱頭、花絲和花藥等均未發現缺失或明顯的結構變異，電鏡掃描結果發現該突變體花瓣表皮細胞排列不整齊、角質層減少，花萼下表面的氣孔數目減少，細胞紋飾成條紋狀，上表皮細胞雜亂，有褶皺。利用該閉花授粉突變體Zhong9?Clg的授粉性狀改變油菜的授粉習性，可使一些優異的菜籽品質等優良性狀得以穩定的保持，為油菜育種提供理論和技術支撐。

技術領域

本發明涉及農作物育種技術領域，具體涉及一種甘藍型油菜閉花授粉突變體材料及其育種的應用。

背景技術

油菜是世界上重要的油料作物和蛋白質作物，也是一種重要的可再生能源植物。近年來，中國油菜種植面積和總產均占全世界的20％左右。菜籽油占中國國產油料作物產油量的55％以上，在國家食用油供給安全戰略中地位十分重要。油菜抗逆性強，適應范圍廣，按生態類型可以劃分為冬油菜和春油菜兩大區。我國的油菜生產以冬油菜為主，其種植面積和產量占全國的90％左右。冬油菜種植區主要集中在長江流域各省份，春油菜種植區主要包括青海、內蒙和甘肅。

甘藍型油菜屬于十字花科蕓薹屬，為無限總狀花序，花器官由花柄、花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊、蜜腺等部分構成。不同于自交不親和的二倍體親本種(白菜和甘藍)，甘藍型油菜是常異花授粉作物，既可以自花授粉也可以通過風媒或蟲媒等手段實現遠距離異花授粉。油菜開花期較長，約1個月左右，開花時，花絲伸長，柱頭和雄蕊外露，為花粉向周圍環境傳播提供了便利的條件。

甘藍型油菜的授粉習性屬于常異花類型，自然條件下有10-50％左右的天然異交率。甘藍型油菜與白菜型油菜(包括蔬用白菜、青菜等)、芥菜型油菜(包括蔬用芥菜等)等大多數近緣作物在開花時間上較為一致，花期不同程度疊加，極易產生串粉，發生天然雜交。這就要求種性保持要在嚴格控制花粉傳遞的條件下進行，給種質資源研究、品種改良工程、良種繁育生產帶來了許多困難，要求在技術上、設施上有較大投資。此外，轉基因植物的培育迅速發展，利用轉基因技術，可以有效地解決作物田間雜草的化學防除、提高作物抗病、抗蟲、及雜種優勢利用問題。然而，基因漂移是轉基因技術應用的最大顧慮，由于目標基因向周圍野生近緣種自發轉移，從而造成周圍作物受到影響而改變一個地區的生態環境。目前，在加拿大轉基因甘藍型油菜已大面積推廣利用，已經成為當前轉基因環境風險最大的作物之一。為了解決這些障礙性問題，申請人開展了降低油菜異交率的研究，選擇創制閉花授粉基因型，通過獲得花器官形態結構的變異，阻斷花粉通過風媒和蟲媒形式擴散，從而阻止花朵間、植株間、品種間和物種間的花粉傳授，實現自交授粉。花瓣閉合性狀對于甘藍型油菜育種和生產，特別是轉基因育種，具有非常重要的意義和利用價值。通過改變油菜的授粉習性，可使一些優異的菜籽品質等優良性狀得以穩定的保持，保證生產出來的菜籽油在品質上表現出特有的優越性，從而提高菜籽油的經濟效益；為油菜種質資源研究、良種繁育、自交系繁殖等方面提供技術支撐；同時，在不影響其它農藝性狀的前提下，培育具有閉花授粉特性的轉基因品種是抑制基因漂移、減少環境風險的一種理想策略。

迄今為止，在甘藍型油菜中僅有一例花瓣閉合性狀突變體的報道(Renard andTanguy，1997，法國專利號：9715768)。Renard和Tanguy通過EMS誘變的方法獲得了具有花瓣閉合性狀的甘藍型油菜突變體Primor-clg。該突變體花瓣閉合并且能夠正常發育和結實，與普通油菜雜交產生的F1代花瓣呈現半閉合狀態，屬于半顯性遺傳。Lu等(Plant Cell，2012，24：4875-4891)通過精細定位和圖位克隆的方法，成功克隆了控制該花瓣閉合性狀的主效基因BnCLG1A。該甘藍型油菜花瓣閉合性狀是由于位于BnCLG1A高度保守區域的單個SNP變異(C-1157-T)造成了蛋白質水平上的RINGv區域的第325個氨基酸的變異(Pro-Leu)而導致的。