全 文 ：19 95年 10 月
第 3 2卷第 5期
四川大学学报 (自然科学版 )
Jour
,班 1 o f S ie h au , 1 U .、 i v e r s i ry (aN ru r a l cS ie : 、既 dE i ri o : 1 )
欣{ t . 19 95
V o l
.
3 2 N o
.
5
油 菜 染 色 体 工 程 研 究 ’
蓝花子特性导入油菜
李旭峰 杨 毅 王幼平 罗 鹏
(生 物 系 )
摘要 利用染色体工程 ,合成油菜 一蓝花子杂种双二倍体 、 倍半二倍体及油菜染色体异附加
材料 . 油菜与蓝花子杂种双二倍体 ( AA咙R )R 体细胞染色体数 2 , ~ 56 ,其植株开白花 , P M Q 减数
分裂中期 1具有 28 . , 雌雄育性都较差 . 倍半二倍体 ( A A CC R )的 2)j 一 47 , 开白花 , P卜叽 不能完成
减数分裂 , 雌雄性均不育 . 双二倍体育性受温度影响较大 , 15 ~ 25 ℃ 是它开花的最适温度 . 通过测
交 ,发现异附加材料 dA 一 6 具有恢复油菜 (毛u C卜15 雄性育性的特性 . 提出并初步证实了 “ 利用雄性
不育的萝 卜胞质作为选择压力 , 保存和纯化油菜 (飞u C人E 恢复基 因 ”育种思想的可行性 . 并证实
了异附加材料 dA 一 5 具有雄性不育的遗传特性 .
关键词 油菜 , 蓝花子 , 染色体工程 , 油菜 飞 t 1C卜IS 恢复源
中图法分类号 Q 9 43
植物染色体工程作为改良植物的遗传基 础 、 培育新品种以及基 因定位 、 染色体转移等
基础研究的有效手段而受到高度重视 . 近年来我们在进行十字花科野生植物资源研究中 , 发
现分布于我国西南山区的油料资源蓝花子 ( 儿脚usn , al 沁us L . va r . ar 户an ist or i论 , 随拓on ) , 具
有抗旱 、 抗寒 、 耐疥等优 良特性闭 . 为了将蓝花子这些优 良特性转移到油菜中 , 从 1 9 8 7 年开
始 , 我们进行 了油菜与蓝花子远缘杂交和染色体工程研究 , 并对油菜与蓝花子的染色体组工
程及创建的油菜 一蓝花子染色体异附加材料及其特性 . 尤其是异附加材料 A d 一 6( (葱 I C入侣 恢
复源 )等进行 了研究 .
1 材料与方法
1
.
1 材料 罗鹏等 ( 1 9 8 9) 获得的油菜 x 蓝花子杂种 F】( A C R . nZ ~ 28 )组培无性繁殖小苗 ;
杂交父本为油菜品种 aC an id a n T w i n ; 油菜 〔枷 C入侣 来 自四川省农科院 .
1
.
2 方法
( 1) 染色体计数时的材料系幼叶和花蕾 , 按植物染色体常规制片法进行 ; ( 2) P N C[ s 常
规制片法 ; ( 3) 油菜 田间栽培和常规杂交方法 ; ( 4) F D A 法测定花粉活力 ; ( 5) 染色体加倍新
本文于 2 9 9 4 年 1 0 月 1 8 日收到 . 修改稿于 1 9 9 5 年 8 月 3 1 日收到
“ 国家 自然科学基金及四川省青年科学基金资助项 目
0 0 6四川大学学报 (自然科学版 )第 32卷
方法 用我们研制的染色体加倍培养基 ( B、 +。 .lm g/ L NA A +3n g r/ L 6一 A B+30 9 / L蔗搪 +
8 g/ L琼脂 +29 / L秋水仙素 )进行杂种 F, 染色体加倍处理 .
L 3 试验方案
在我们的试验中 ,采用 了以下试验方案 :
油 菜一 蓝花 r杂种 F , ,
A C R
.
Z n = , 只
双 几f吝体竺塑吸 A A ( 、 C “ R
B犷 . a p . :
A A C C
Z n = 3 8
B (、 z
- ~ ~ 卜 倍 平 几倍体
A A C C R
Z n 二 4 7
X
B二 a p u ,
A A C C
Z n = 3 8
B C Z
异附加材料
- - 卜 A A C C 十 x R
3 8 < Z
n
< 4 7
生乌
H
, 几 a P “ s
A A C (
、
Z n = 3 8
B C 3
异附加系
A A C C * I R
Z n 二 3 9
2 结果与讨论
2
.
1 油菜染色体组工程研究
2
.
1
.
1 双二倍体的合成及细胞遗传学特性 用罗鹏等 sj[ 获得的油菜与蓝花子杂种 F , 组培
苗为材料 ,将杂种 F , 转人到我们建立的染 色体加倍培养基 中培养 5一 d7 ,再进行组织 培养
快繁 , 获得了纯合 的油菜与蓝花子杂种双二倍体 ( A A C C R R ) 无性 系 , 经生根诱导后 , 移人田
间种植 , 双二倍体植株 (图 l) 形态似杂种 F l , 但它比杂种 F l 更健壮 ,分枝增多 , 开白花 . 杂种
双二倍体雌雄配子的发育受温度影响较大 , 温度低于 15 ℃ · 花蕾不开放而凋谢 ; 高于 25 ℃ ,
花虽开放 , 但雌雄均不育 . 在 15 一 25 ℃条件下 , 双二倍体产生大量有 F D A 活性的花粉 ·其中
约有 4%具有 4 沟类型的花粉 . 自交或回交能结少量种子 . 油菜与蓝花子杂种双二倍体作为
新合成的染色体组工程产物和重要的桥梁植物 , 但存在遗传不平衡 , 导致在生殖过程中 . 植
株对环境适应性较差和雌雄生殖能力较低 . 然而其雌雄育性与杂种 F l ( A C R ) 比较 , 已得到
了很大提高 . 双二倍体的合成 , 对探讨芸苔属与萝 卜属植物亲缘关系的理论研究 , 以及油菜
遗传育种研究等都具有重要的价值 .
经染色体计数 , 杂种双二倍体数 目 2n 一 5 6( 图 2 ) . 在最适花期温度下取材 , P入IC s 中期
I 具有 28 1 ( 占观察总数的 1 7 . 6% ) . 因此我们从细胞遗传学上进一步证实 了杂种双二倍体
的真实性 . 在 P h〔 s 中 ,多数被观察到的仍是不规则配对和异 常减数分裂 , 中期 I 除二价体
外 , 还观察到单价体和多价体 ,后期 l 和末期 l 观察到 约 35 %的 P卜《飞进行多极分裂 , 四分
体时期形成 4 ~ 10 个大小不等的小抱子群 ,最终形成大小不等的花粉粒 . 这是减数分裂的一
种异常现象 , 可能对解释某些新物种的形成过程及遗传平衡机制具有重要意义 .
0 0 6四川大学学报 ( 自然科学版 ) 第 3 2 卷
方法 用我们研制的染色体加倍培养基 ( B、 + 。 .lmg /L NAA+ 3 g n r /L 6一 A B+ 3 0 9 /L 蔗搪 +
g 8 /L 琼脂 + 2 9 /L 秋水仙素 )进行杂种 F , 染色体加倍处理 .
L 3 试验方案
在我们的试验中 ,采用 了以下试验方案 :
油 菜一 蓝花 r杂种 F , ,
A C R
.
Z n = , 只
双 几f吝体竺塑吸 A A ( 、 C “ R
B犷 . a p . :
A A C C
Z n = 3 8
B (、 z
- ~ ~ 卜 倍 平 几倍体
A A C C R
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X
B二 a p u ,
A A C C
Z n = 3 8
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异附加材料
- - 卜 A A C C 十 x R
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n
< 4 7
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H
, 几 a P “ s
A A C (
、
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B C 3
异附加系
A A C C * I R
Z n 二 3 9
2 结果与讨论
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1 油菜染色体组工程研究
2
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1
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1 双二倍体的合成及细胞遗传学特性 用罗鹏等 sj[ 获得的油菜与蓝花子杂种 F , 组培
苗为材料 ,将杂种 F , 转人到我们建立的染 色体加倍培养基 中培养 5一 d7 ,再进行组织 培养
快繁 , 获得了纯合 的油菜与蓝花子杂种双二倍体 ( A A C C R R ) 无性 系 , 经生根诱导后 , 移人田
间种植 , 双二倍体植株 (图 l) 形态似杂种 F l , 但它比杂种 F l 更健壮 ,分枝增多 , 开白花 . 杂种
双二倍体雌雄配子的发育受温度影响较大 , 温度低于 15 ℃ · 花蕾不开放而凋谢 ; 高于 25 ℃ ,
花虽开放 , 但雌雄均不育 . 在 15 一 25 ℃条件下 , 双二倍体产生大量有 F D A 活性的花粉 ·其中
约有 4%具有 4 沟类型的花粉 . 自交或回交能结少量种子 . 油菜与蓝花子杂种双二倍体作为
新合成的染色体组工程产物和重要的桥梁植物 , 但存在遗传不平衡 , 导致在生殖过程中 . 植
株对环境适应性较差和雌雄生殖能力较低 . 然而其雌雄育性与杂种 F l ( A C R ) 比较 , 已得到
了很大提高 . 双二倍体的合成 , 对探讨芸苔属与萝 卜属植物亲缘关系的理论研究 , 以及油菜
遗传育种研究等都具有重要的价值 .
经染色体计数 , 杂种双二倍体数 目 2n 一 5 6( 图 2 ) . 在最适花期温度下取材 , P入IC s 中期
I 具有 28 1 ( 占观察总数的 1 7 . 6% ) . 因此我们从细胞遗传学上进一步证实 了杂种双二倍体
的真实性 . 在 P h〔 s 中 ,多数被观察到的仍是不规则配对和异 常减数分裂 , 中期 I 除二价体
外 , 还观察到单价体和多价体 ,后期 l 和末期 l 观察到 约 35 %的 P卜《飞进行多极分裂 , 四分
体时期形成 4 ~ 10 个大小不等的小抱子群 ,最终形成大小不等的花粉粒 . 这是减数分裂的一
种异常现象 , 可能对解释某些新物种的形成过程及遗传平衡机制具有重要意义 .
6 0 0四川大学学报 (自然科学版 )第 32卷
方法 用我们研制的染色体加倍培养基 ( B、 +。 . lm g/ N L A A+ 3n g r/ L 6一 A B+ 3 09/ L蔗搪 +
g 8/ L琼脂 + 2 9/ L秋水仙素 )进行杂种 F, 染色体加倍处理 .
L 3 试验方案
在我们的试验中 ,采用 了以下试验方案 :
油 菜一 蓝花 r杂种 F , ,
A C R
.
Z n = , 只
双 几f吝体竺塑吸 A A ( 、 C “ R
B犷 . a p . :
A A C C
Z n = 3 8
B (、 z
- ~ ~ 卜 倍 平 几倍体
A A C C R
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异附加材料
- - 卜 A A C C 十 x R
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, 几 a P “ s
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异附加系
A A C C * I R
Z n 二 3 9
2 结果与讨论
2
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1 油菜染色体组工程研究
2
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1
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1 双二倍体的合成及细胞遗传学特性 用罗鹏等 sj[ 获得的油菜与蓝花子杂种 F , 组培
苗为材料 ,将杂种 F , 转人到我们建立的染 色体加倍培养基 中培养 5一 d7 ,再进行组织 培养
快繁 , 获得了纯合 的油菜与蓝花子杂种双二倍体 ( A A C C R R ) 无性 系 , 经生根诱导后 , 移人田
间种植 , 双二倍体植株 (图 l) 形态似杂种 F l , 但它比杂种 F l 更健壮 ,分枝增多 , 开白花 . 杂种
双二倍体雌雄配子的发育受温度影响较大 , 温度低于 15 ℃ · 花蕾不开放而凋谢 ; 高于 25 ℃ ,
花虽开放 , 但雌雄均不育 . 在 15 一 25 ℃条件下 , 双二倍体产生大量有 F D A 活性的花粉 ·其中
约有 4%具有 4 沟类型的花粉 . 自交或回交能结少量种子 . 油菜与蓝花子杂种双二倍体作为
新合成的染色体组工程产物和重要的桥梁植物 , 但存在遗传不平衡 , 导致在生殖过程中 . 植
株对环境适应性较差和雌雄生殖能力较低 . 然而其雌雄育性与杂种 F l ( A C R ) 比较 , 已得到
了很大提高 . 双二倍体的合成 , 对探讨芸苔属与萝 卜属植物亲缘关系的理论研究 , 以及油菜
遗传育种研究等都具有重要的价值 .
经染色体计数 , 杂种双二倍体数 目 2n 一 5 6( 图 2 ) . 在最适花期温度下取材 , P入IC s 中期
I 具有 28 1 ( 占观察总数的 1 7 . 6% ) . 因此我们从细胞遗传学上进一步证实 了杂种双二倍体
的真实性 . 在 P h〔 s 中 ,多数被观察到的仍是不规则配对和异 常减数分裂 , 中期 I 除二价体
外 , 还观察到单价体和多价体 ,后期 l 和末期 l 观察到 约 35 %的 P卜《飞进行多极分裂 , 四分
体时期形成 4 ~ 10 个大小不等的小抱子群 ,最终形成大小不等的花粉粒 . 这是减数分裂的一
种异常现象 , 可能对解释某些新物种的形成过程及遗传平衡机制具有重要意义 .
第 5期 李旭峰等 :油菜染色体工程研究 6 0 3
中能否出现基因型为 r fr f( (葱卫 C卜侣 )的雄性不育株 .我们用 1 3 9 9年昆明夏繁 中获得的少量
F
:种子在校内播种 , 1 9 9 4 年春开花 , F : 群 体共 38 株 ,其 中 5 株雄性不育 , 虽然雄性可育
株 , 雄性不育株护 3 , 1 , 而接近 6 , 1 ,但是我们认为这种偏差可能是由于群体太小所致 , 重
要的是 , 在 F : 群体中出现 了 5 个不育株的这一事实 , 所以初步证实了上述设想的正确性和
可行性 . 这 5 个不育株 , 除叶色基本恢复正常外 , 其雄性不育性 稳定 、 彻底等特性与油菜
(葱 IC卜侣 相似 , 我们正在对不育株作进一步研究 . 按我们的设想 , 获得的纯合恢复源 fR fR
( (汹 C h4S ) , 可以直接作为油菜飞 u C卜侣 恢复系使用 .
利用 染 色体工程方法 , 在 蓝 花子 中 找到 了第 一 个来 源 于 亚洲 萝 卜基因 组 的油菜
0 多 JC加IS 恢复基因 , 并从蓝花子中导人油菜 , 对于利用优秀的油菜 (匆 IC h侣 培育杂交油菜新
品种具有重要意义 , 它将进一步丰富植物雄性不育及杂交育种的理论 .
2
.
2
.
2 雄性不育异附加材料 dA 一 5 1 9 9 3 年春 , 在 BC Z 群体中发现 , Ad 一 5 形态似油菜 . 生长
发育正常 , 花期表现出雄性完全不育 , 授 以油菜花粉 . 获得 40 余粒种子 . 93 年 9 月种于校
内 , 9 4 年春共 27 株生长至成熟 ,其 中 8 株表现为完全雄性不育 . 5 株雄性可育 ,其中 14 株为
雄性半不育 . 对 dA 一 5 后代 ,我们正在作进一步研究 .
利用染色体工程创造油菜新雄不育源 ,作为一条新的育种途径和方法 , 是正在探索的一
个新领域 . 由此创建的油菜雄性不育材料 , 将增加油菜雄性不育资源的类型 , 对油菜杂交育
种亦将具有积极意义 .
参 考 文 献
1 付廷栋 . 中国油料 , 19 8 3 , 4 : 32
2 罗鹏等 . 四川大学学报 (自然科学版 ) , 1 9 9 1 ( 专 ) : 1
3 孟金陵 . 中国油料 · 1 9 8 7 · 4 : 71
4 李旭峰 . 油菜与蓝花子属间远缘杂交的研究 . 四川大学博士学位论文 . 1 9 9 2
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n n e r o t H
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604四川大学学报 (自然科学版 )第 3 2卷
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r a户 n ai s tr oi山 :) w er ep r od ue e dt o a be C kr os wi th : a详义 e d, a n d so m e 民 3 p or 罗 n y p la n st 侧 th
劝me 汤动口 n us e h or m o劝 m e s w e r e o b ta i n e d . 仆 e so ma ti e e hr o mo so me n u m be r o f a m p h id i p lo id P la n st
( AA C C R R ) w a s Z
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a lo t o f u n iv a l e n t s a n d 因 l y v a l e n st . 月 tho u g h the f e r t i li ty o f a m ph id i因 lo id p la n t s w e r e 性x 〕。 r , i t w a s
gr e a t ly im p r o
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w a s t h e m o s t a p p r o p r i a t e f l o w e r i n g te m详 r a tu r e f o r a m ph id i p l o id a n d se 匆 u idi p l o id p la n t s . I n th e
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3 p r o罗 n y , so m e p la n t s w e r e o b t a i n e d a n d se x u a l ly 罗 n e r a t e d . dA 一 6 h a d t h e e h a r a e t e r o f r e st o r i n g
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e f e r t i l i ty o f r a详se e d w i t h (ha C卜侣 w h i le i t w a s e o m p a n ie d b y a d e e r e a se o f f e arn l e f e r t il i ty
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r s t r e s t o r e r o f o 四C卜侣 f o u n d f r o m sA ia n 角户 a ~ g e n o m e s . W e a l幻 s u 路 e st ed a
n e w w a y t o o b at i n a n d m a i n at i n ho mo
z y四 u s r e s to r e r g e n o t y详 b y m e a n s o f se l ec t i n g m a le f e rt i li t y
u n d e r se le e t i n g p r e s u r e o f 飞 u C卜侣 . A d一 5 s h o w e d i t、 If a n e w ma t e r ia l o f m a le s te r i l i ty .
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o司 5 Br a s s i c a , a娜 .凡户 a 。 。 s at i~ v a r . r a l彻瓜 s ` r o i山 s , e h r o mo so m e e n乡n e r i n g ,
r e s to r e r o f
r a洋 se e d e y t o p l a s而 e m a l e s t e r i le l i n e w i t h (枷 C入侣