甘藍籽粒色澤的遺傳及其與甘藍型油菜的比較.pdf

1、黃色籽粒性狀廣泛存在于十字花科蕓薹屬植物中。白菜型油菜、芥菜型油菜，尤其是甘藍型油菜作為食用植物油的主要來源而被廣泛種植，對籽粒色澤早已進行了深入系統(tǒng)的研究。而作為甘藍型油菜祖先親本種之一的甘藍，由于一直以來主要用作食用蔬菜和觀賞花卉栽培，研究者對其種子性狀并未給予應有的關注。
　　 綜合分析國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，在油菜及其近緣物種籽粒色澤的遺傳研究方面至少存在兩個主要問題或不足:(1)籽粒色澤的遺傳研究主要集中在白菜型油菜、芥

2、菜型油菜和甘藍型油菜，而有關埃塞俄比亞芥和甘藍的研究很少，這使得育種家難于充分、有效地利用C基因組的黃籽基因來選育和改良甘藍型油菜的籽粒色澤，從而極大地限制了甘藍型黃籽油菜的育種進程;(2)絕大多數(shù)研究對籽粒色澤的觀察和統(tǒng)計都采用目測法，并將籽粒色澤看成質(zhì)量性狀，應用孟德爾的分類統(tǒng)計法進行遺傳分析，而應用其他度量方法和數(shù)量性狀遺傳分析方法的研究很少;由于目測法帶有觀察者的主觀性和不確定性（有時還存在系統(tǒng)誤差），不同的研究者采用的分級標準

3、不同，分類統(tǒng)計的結果也不同，這使得遺傳分析結論的準確性和可靠性大大降低。同時，也未見與籽粒色澤直接相關的甘藍種皮色素和環(huán)境條件對甘藍籽粒色澤影響的研究報道。
　　 重慶市油菜工程技術研究中心于1994年首次在觀賞植物羽衣甘藍中發(fā)現(xiàn)黃籽單株，進而選育出遺傳穩(wěn)定的黃籽株系材料。這是國際上報道的首例甘藍黃籽材料。本論文以黃籽甘藍品系為核心材料，研究了甘藍籽粒色澤的遺傳特性、主要農(nóng)藝措施和基因型×環(huán)境互作對甘藍籽粒色澤的影響以及種子發(fā)育

4、過程中甘藍種皮主要色素含量的動態(tài)變化、甘藍成熟種子種皮色素含量的差異，并與甘藍型油菜進行了對比分析。開展這項研究不僅可以擴展蕓薹屬植物籽粒色澤遺傳研究的領域和廣度，而且所獲得的研究結果，一方面將大大地加深對黃籽甘藍型油菜籽粒色澤遺傳規(guī)律的認識，另一方面將為充分利用甘藍的C基因組黃籽基因奠定基礎，推動黃籽甘藍型油菜的育種進程。因此，本項研究具有重要的理論意義和實踐價值。
　　 1.甘藍籽粒色澤的遺傳分析
　　 以籽粒色澤不

5、同的羽衣甘藍、結球甘藍和白花芥藍為材料配制雜交組合，構建P1、P2、F1、B1、B2和F2等6個世代群體，將籽粒色澤看作數(shù)量性狀，采用自主開發(fā)的數(shù)字圖像分析法度量甘藍的籽粒色澤，利用植物數(shù)量性狀主基因+多基因遺傳體系多世代聯(lián)合分析方法，建立主基因+多基因混合遺傳模型，研究甘藍籽粒色澤的遺傳特性，包括黃色與非黃色的顯隱性關系、控制基因?qū)?shù)、基因作用方式、母體效應和遺傳率等。主要結論如下:
　　 (1)甘藍籽粒色澤的遺傳表現(xiàn)為母體效

6、應，雜交當代的籽粒色澤與雜交母本自交種子相同;F1代籽粒色澤總體表現(xiàn)較深，黃色對非黃色為隱性。
　　 (2)甘藍籽粒色澤的遺傳受l～2對主基因和微效多基因的共同控制，主基因和多基因均具有加性效應和顯性效應，或同時具有上位性效應;主基因為部分顯性或完全顯性，2對主基因的效應相同或不同;多基因為部分顯性、完全顯性或超顯性;3個分離世代的主基因遺傳率均大于多基因遺傳率，主基因+多基因遺傳率較高。甘藍籽粒色澤的遺傳較為復雜，不同的雜交組

7、合具有不同的基因效應，表現(xiàn)為不同的遺傳模型。
　　 (3)甘藍籽粒色澤的表現(xiàn)受環(huán)境因素的影響也較大。
　　 2.主要農(nóng)藝措施和基因型×環(huán)境互作對甘藍籽粒色澤的影響
　　 以籽粒色澤不同的羽衣甘藍、結球甘藍和白花芥藍為材料，采用裂裂區(qū)設計和隨機區(qū)組設計研究施氮量、種植密度、播種期和收獲期等主要農(nóng)藝措施和基因型×環(huán)境互作對甘藍籽粒色澤的影響以及甘藍籽粒色澤的表現(xiàn)對環(huán)境變化的穩(wěn)定性。主要結論如下:
　　 (1)

8、施氮量、播種期和收獲期對甘藍籽粒色澤的影響因基因型不同而異，對黑籽基因型沒有明顯的影響，而極顯著地影響黃籽基因型的籽粒色澤;黃籽基因型籽粒色澤隨施氮量的增加逐漸變淺，提早或推遲播種都會使黃籽基因型籽粒色澤加深，收獲過遲會極顯著地降低黃籽基因型的黃色程度。種植密度對甘藍籽粒色澤沒有明顯的影響。
　　 (2)基因型×環(huán)境互作對甘藍籽粒色澤也有極顯著的影響，不同基因型對環(huán)境變化的反應不同，表現(xiàn)出穩(wěn)定性的差異，尤其是黃籽基因型。

9、　　 3.甘藍種子發(fā)育過程中種皮色素含量的動態(tài)變化
　　 以遺傳來源不同的3對具有相同遺傳背景的黃籽和黑籽羽衣甘藍為材料研究種子發(fā)育過程中甘藍種皮主要色素（葉綠素、類胡蘿卜素、花色素、黑色素和類黃酮）含量的動態(tài)變化和甘藍成熟種子種皮色素含量的差異。主要結論如下:
　　 (1)在甘藍種子發(fā)育過程中，除類胡蘿卜素外，種皮葉綠素、花色素、黑色素和類黃酮的含量在不同色澤籽粒種皮中均存在極顯著的差異;不同發(fā)育時期5種色素的含量都

10、有極顯著的變化，葉綠素、花色素和類黃酮的含量均呈現(xiàn)出先升高、后降低的變化趨勢，黑籽種皮類胡蘿卜素含量單調(diào)上升而黃籽先降后升，種皮黑色素含量從開花后40天起迅速增高，黑籽與黃籽間的差異也迅速增大;種子成熟時，黑籽和黃籽種皮類胡蘿卜素含量基本相同，而黑籽種皮葉綠素、花色素、黑色素和類黃酮的含量顯著或極顯著高于遺傳背景相同的黃籽;種子發(fā)育過程中種皮5種色素含量的變化規(guī)律在黃籽和黑籽間具有明顯的差異。
　　 (2)甘藍種子收獲脫粒后，種

11、皮葉綠素、花色素和類黃酮的含量還會繼續(xù)下降，而類胡蘿卜素和黑色素的含量繼續(xù)上升;風干成熟種子黑籽種皮中5種色素含量均明顯高于遺傳背景相同的黃籽種皮;相對于黃籽而言，黑籽種皮中花色素含量最高，其次是黑色素和葉綠素，類胡蘿卜素和類黃酮較小。引起甘藍風干成熟種子籽粒色澤差異的主要色素是花色素，其次是黑色素和葉綠素，類胡蘿卜素和類黃酮也有一定的作用。
　　 4.甘藍與甘藍型油菜籽粒色澤遺傳的對比分析
　　 通過文獻研究法，對比分

12、析甘藍和甘藍型油菜在籽粒色澤的遺傳特點、主要農(nóng)藝措施和基因型×環(huán)境互作對籽粒色澤的影響、籽粒色澤對環(huán)境變化的穩(wěn)定性、種子發(fā)育過程中種皮主要色素的動態(tài)變化以及成熟種子種皮色素含量差異等方面的異同。主要結論如下:
　　 (1)甘藍籽粒色澤的遺傳特點與甘藍型油菜相似，在黃籽性狀顯隱性、控制基因?qū)?shù)、基因作用方式、母體效應和遺傳率等方面都沒有明顯的差異。
　　 (2)除種植密度外，播種期、收獲期和施氮量等主要農(nóng)藝措施對甘藍籽粒色

13、澤的影響與甘藍型油菜基本相同;基因型×環(huán)境互作效應對甘藍籽粒色澤的影響與甘藍型油菜類似，甘藍籽粒色澤的穩(wěn)定性與甘藍型油菜也相似。
　　 (3)種子發(fā)育過程中，除種皮花色素含量最大值出現(xiàn)時間略有不同外，葉綠素、類胡蘿卜素、黑色素和類黃酮的變化動態(tài)在甘藍和甘藍型油菜間沒有明顯的不同;除甘藍成熟種子黃、黑籽種皮葉綠素含量之間的差異與甘藍型油菜不同外，其余4種色素甘藍與甘藍型油菜相同;甘藍成熟種子黃籽與黑籽種皮色素含量差異最大的是花色素