[目的]解析甘蓝型油菜种子硫代葡萄糖苷性状的重要遗传位点及候选基因,为甘蓝型油菜硫苷基因克隆和品种品质改良奠定基础.[方法]以甘蓝型油菜KN DH群体种子为材料,对在4个种植环境的种子硫苷含量进行QTL定位和候选基因分析.[结果](1)甘蓝型油菜种子硫苷含量变异系数较高且较为稳定,服从数量性状的遗传特点.(2)7 个一致性 QTL(cqGC.A9-5、cqGC.A9-7、cqGC.A9-9、cqGC.C2-9、cqGC.C2-10、cqGC.C9-5 和 cqGC.C9-6)为环境稳定表达 QTL,包括 3 个主效 QTLcqGC.A9-5、cqGC.C2-10 和 cqGC.C9-5).(3)在主效 QTL cqGC.A9-5 和 cqGC.C9-5 鉴定到 3 个候选基因(BnaA09g05480D、BnaC09g05620D 和 BnaC09g05810D),主要涉及硫苷生物合成途径中吲哚-3-乙醛肟、3-烷基-苹果酸的合成及硫苷的转运与分配.[结论]甘蓝型油菜种子硫苷含量为数量性状.3个甘蓝型油菜硫苷含量主效QTL被鉴定到,其置信区间候选基因的拟南芥同源基因参与硫苷合成途径中间产物合成及促进硫苷的转运与分配.

[目的]REVEILLE家族基因具有重要生物学功能,而在甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中该家族基因研究较少,深入认识甘蓝型油菜中RVE家族基因功能及其与非生物胁迫的关系.[方法]利用生物信息学方法,在甘蓝型油菜、白菜(Brassica rapa)和甘蓝(B.oleracea)中分别鉴定到 33、16 和 16 个RVE基因,并对其系统进化、染色体定位、基因结构和理化性质以及启动子顺式元件进行分析.[结果]所有的RVE蛋白被分为两个亚家族.33 个BnaRVE分别定位在 18 条A亚基因组的染色体和 15条C亚基因组的染色体上.大部分成员属于较稳定的疏水蛋白;多数Ka/Ks值小于 1,说明该家族受到强烈的纯化选择作用.基因结构变异较大,内含子数目在 4-11 之间.共线性分析结果表明,甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝存在大量的同源基因.大部分甘蓝型油菜RVE家族成员在子叶和叶都有表达且表达量最多.BnaRVE启动子上含有大量与激素和生物逆境相关的元件,通过定量PCR分析,4 个BnaRVE在ABA与MeJA诱导和低温胁迫下的表达量显著上调.[结论]在甘蓝型油菜基因组中鉴定出 33 个BnaRVE家族成员.不同基因在不同发育时期和不同组织中表现出不同的表达模式.不同基因对各种胁迫存在响应,且表达模式不一.RVE家族成员对ABA、MeJA和冷胁迫具有正向响应功能.

[目的]细胞色素P450 家族是十字花科植物硫苷合成重要的酶系,其中CYP83 亚家族主要参与核心结构的合成,旨在探究大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)CYP83B1 基因的功能.[方法]利用RT-PCR技术克隆BrCYP83B1 基因,通过生物信息学软件分析其编码蛋白理化性质、同源性及启动子顺式作用元件,利用RT-qPCR技术分析BrCYP83B1 的表达模式,并构建其植物超表达载体.[结果]BrCYP83B1 cDNA序列全长为 1 500 bp,编码 499 个氨基酸,编码蛋白属于细胞色素P450 超家族,主要定位于细胞质,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,与甘蓝型油菜、青花菜的CYP83B1 蛋白具有较高的同源性.启动子分析表明,该基因启动子区域包含水杨酸、脱落酸及茉莉酸甲酯等激素响应的顺式作用元件,说明BrCYP83B1 基因表达可能受激素调控.RT-qPCR分析结果表明,BrCYP83B1 基因在大白菜的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;茉莉酸甲酯够显著促进该基因的表达,而水杨酸处理对其表达具有一定的抑制作用,脱落酸处理下基因先上调后又下调.[结论]BrCYP83B1可能参与大白菜对激素的响应调控.

目的:探讨外源H2O2对甘蓝型油菜种子萌发及幼苗生长发育的影响.方法:本研究采用不同浓度(0.0%、0.1%、0.6%、1.3%和2.1%)H2O2处理甘蓝型油菜'16VHNTS309'并测定植物体内活性氧(ROS)含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化粉歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性.结果:研究结果表明不同浓度外源H2O2对甘蓝型油菜种子萌发和生长发育影响显著(P<0.05),且甘蓝型油菜种子的发芽率和根系长度随着H2O2浓度的增加呈先升高后降的趋势,在0.6%H2O2处理时种子发芽率达到最高,为95.33%;0.1%H2O2处理时根系长度最长,为3.20 cm.为进一步验证H2O2对甘蓝型油菜生长发育的影响,本研究对正常生长4 d后的幼苗喷施H2O2,研究发现0.1%H2O2处理时根系长度最长达到6.99 cm,而高浓度的H2O2则导致根系变短且根毛增多.研究也发现随着H2O2浓度的增加,内源H2O2和O2-,呈递增的趋势,而甘蓝型油菜油菜幼苗体内抗氧化酶活性(CAT、SOD和POD)呈递减的趋势.结论:综上研究进一步说明,低浓度的外源H2O2促进甘蓝型油菜种子发芽及根系生长,而高浓度的H2O2导致植物体内的抗氧化酶(CAT、SOD和POD)活性降低、细胞内的ROS含量增多,进而抑制了甘蓝型油菜种子发芽及根系生长.

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是我国目前的主栽油菜类型,其花蕾发育包含一系列复杂的代谢和调控过程,尤其是小孢子成熟前的早期发育过程对油菜育性影响较大.本研究首先通过组织形态学观察,确定甘蓝型油菜花蕾大小在 1～3 mm时期,对应于雄蕊发育的 5～9期.利用高通量的HPLC-MS/MS质谱测序技术,对该发育时段的花蕾进行蛋白质组学分析,共鉴定到13 444 个蛋白,比较各时期鉴定到的蛋白筛选出613 个差异表达蛋白.对差异蛋白的功能进行分析,发现细胞壁建成、脂质代谢、细胞转运相关蛋白大量上调,这将有利于花蕾发育过程中的细胞建成和花粉发育;核酸相关蛋白表达与含量变化迅速,这与该时段细胞的急剧分裂与生长的代谢过程一致;而ABCDE发育模型相关蛋白的表达未发生显著变化,可能具有除诱导花蕾分化外的其他功能.研究结果说明油菜花蕾发育早期细胞代谢旺盛,大量代谢相关蛋白发生了显著变化,这将为进一步分析花蕾发育过程中的代谢及调控过程提供基础.

对286份甘蓝型油菜品系进行苗期耐盐碱性鉴定,通过水培试验,测定盐碱胁迫处理下叶片数、绿叶数、绿叶比、株高、根长、根重等指标,通过盐碱胁迫综合评价值(D值)、极端材料筛选分析、相关性、主成分、隶属函数、频数分析和逐步回归分析法,对不同基因型的油菜种质建立苗期耐盐碱性综合评价模型并筛选出适宜的评价鉴定指标.盐碱胁迫下,叶片数与株高呈负相关,两者的相关系数未达到显著性,其他性状之间均呈正相关并达到了显著或极显著水平.利用主成分分析法将7个耐盐碱指标综合为4个主成分,可代表油菜耐盐碱性88.349％的原始数据信息量.依据4个主成分的相对重要性(权重)进行加权,得到不同基因型的耐盐碱性综合评价值(D值).结合隶属函数分析和极端材料筛选分析,筛选出4份耐碱盐的甘蓝型油菜种质和4份盐碱敏感种质.逐步回归分析结果表明,在油菜苗期测定其绿叶数、绿叶比、地上重、根长和根重,通过回归方程估算其D值,可以初步判断甘蓝型油菜种质资源耐盐碱性.

为探究硅肥(Si)和水溶性壳聚糖(WSC)对油菜镉(Cd)含量的影响,在河南省济源市某运行中的典型冶炼厂周边中低度Cd污染农田设置田间试验,选用2种规模化种植的冬油菜甘蓝型秦油1号(QY-1)和白菜型三月黄(SYH)为供试植物,研究叶面喷施Si和WSC对2种供试冬油菜生物量、不同部位Cd含量、生物富集系数的影响.结果表明,与对照相比,叶面喷施2种肥均能降低2种油菜籽粒和豆荚对Cd的吸收.叶面喷施Si和WSC后,QY-1籽粒中Cd含量分别下降8.80％～44.01％和15.01％～37.77％;SYH籽粒中Cd含量分别下降20.94％～32.42％和14.33％～28.65％.2种油菜籽粒和豆荚均在喷施2次Si肥的处理下,Cd含量达到最低,喷施一次WSC的处理次之.经叶面肥处理后,与SYH相比,QY-1的生物量更高,Cd富集能力更低,因此,QY-1更适合应用于轻中度Cd污染土壤的安全生产.综上所述,在我国典型冶炼厂周边中低度Cd污染农田采用低富集冬油菜品种结合喷施叶面肥可以初步实现污染土壤的安全利用.

[目的]挖掘与种子硫苷含量显著关联的SNP位点及候选基因,有助于油菜品质改良和培育高品质油菜品种.[方法]以 300 份甘蓝型油菜自交系为材料,考察了江西农业大学试验地和江西省红壤及种质资源研究所试验地2 种环境下种子硫苷含量,采用前期开发的 201 817 个SNP(single nucleotide polymorphism,SNP)标记对油菜种子硫苷含量进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),搜寻显著位点两侧 100 kb范围内的候选基因并进行功能注释.[结果]300 份甘蓝型油菜种子硫苷含量在两地均表现出表型差异;基于一般线性模型和混合线性模型检测到 209 个硫苷含量显著关联SNP位点,其中两地两种方法重复检测到 41 个SNP位点,分别在A05(1 个)、A09(36 个)、C09(4 个)3 条染色体上.候选基因功能注释结果显示,有 8 个候选基因参与硫苷生物合成途径(GO:0019761),包含调控硫苷合成相关基因MYB28(BnaC09g05290D、BnaC09g05300D)、MYB34(BnaA09g05480D)和编码硫苷转运蛋白 2 相关基因(BnaA09g06180D、BnaA09g06190D).[结论]通过两种方法在两地检测到多个与硫苷显著关联的SNP位点,并在显著性位点附近挖掘到相关候选基因,研究结果有助于解析甘蓝型油菜硫苷含量的遗传变异,为低硫苷含量油菜新品种的遗传改良提供基础.

目的:探讨低剂量(≤30 Gy)电离辐射对甘蓝型油菜(简称油菜)幼苗期抗氧化酶活性及光合作用的影响.方法:采用土培方式获得油菜幼苗,每个剂量组包括5棵油菜.以137Cs为放射源,采用间隔照射代替慢性照射,每周照射5 d,每天照射7 h,照射剂量率为8.28 mGy/min,总照射剂量分别为0(对照组)、5、10、15、20、25和30 Gy组.检测受照后幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,叶片叶绿素a、b、a+b、类胡萝卜素含量,采用实时荧光定量PCR检测光合作用相关基因(psb A、psb D、psb C和LOD106434505)的表达.结果:与对照组比较,SOD活性随着照射剂量的增加而增强(P<0.05);CAT活性在30 Gy照射组最高且增加至对照组的1.50倍(P<0.05);POD活性在5和15 Gy照射组表现为增加(P<0.05),25 Gy剂量组最低,仅为对照组的41％(P<0.05).随着照射剂量的增加,油菜幼苗的叶绿素a、b含量先增加,在10 Gy剂量组最高(P<0.05),随后降低;叶绿素a+b含量和类胡萝卜素含量变化不显著,在5 Gy剂量组最高(P<0.05).油菜受到照射后,psb A和psb D mRNA的表达变化不明显(P>0.05);psb C mRNA的表达水平除15 Gy剂量组外均下调(P<0.05);LOC106434505 mRNA的表达随着照射剂量增加的显著上调(P<0.05).结论:低剂量(≤30 Gy)137Cs照射能够增强油菜幼苗抗氧化酶活性,并通过影响油菜幼苗叶绿素含量、光电子转运、能量捕获与传递对油菜光合作用产生影响.

miRNA通过调控靶基因的表达参与植物生长发育和响应逆境胁迫等多个方面.对前期鉴定到的1个miRNA——Bna-miR43进行功能研究,通过构建过表达载体探讨了Bna-miR43在甘蓝型油菜(Brassica napus)响应干旱胁迫中的功能.降解组测序预测到Bna-miR43的4个靶基因均属于F-box蛋白家族.在模拟干旱条件下,甘蓝型油菜J572根系Bna-miR43的表达量逐渐下降;靶基因则呈现与Bna-miR43相反的表达模式,且随着干旱处理时间的增加,靶基因的表达量逐渐上升.转基因实验表明,在干旱胁迫下,油菜Bna-miR43过表达株系表现为对干旱极度敏感,转基因株系种子在干旱条件下发芽率显著下降,植株脱水严重,体内积累了更多的丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2).干旱处理后,Bna-miR43过表达株系中编码超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和乙醇酸氧化酶(GOX)的3个基因下调表达.上述结果表明,Bna-miR43通过调控靶基因的表达调节甘蓝型油菜渗透物质积累和细胞活性氧(ROS)稳态,在调控植物耐旱性中发挥重要作用.