一种隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法

本发明属于油菜高光效育种领域，尤其涉及一种隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法。

背景技术：

1、甘蓝型油菜是我国乃至世界上主要的油料作物之一，同时也具有饲用、观赏、菜用、肥用等其他功能。在油菜的生长发育过程中，高温、干旱和病虫害不利环境因素会造成严重产量降低和品质下降。叶片是植物进行光合作用及蒸腾作用的主要场所，叶片表面蜡质是疏水层，表现为白霜蜡状，在陆生植物抵御环境缺水、紫外线等逆境过程中发挥重要作用。此外，表皮蜡质还可以减少叶表面灰尘、碎屑附着，有助于植物自清洁，提高叶片等光合作用效率。通常情况，叶片表皮蜡质缺失在视觉上表现为更光滑、明亮，称为光叶。

2、油菜是白菜和甘蓝杂交形成的异源四倍体，与拟南芥同属十字花科，但是由于基因组多倍化和染色体重排，变异更为复杂，光叶性状的研究也起步较晚。油菜的祖先种白菜和甘蓝中，拟南芥cer1的同源基因均被证实调控蜡质，cer4同源基因也被定位。油菜突变体nilla光叶性状受2对隐性基因控制，分别位于a01和c01染色体，后被证实为cer4的同源基因。油菜中发现的光叶突变体多为隐性，与前人研究[祝利霞.甘蓝型油菜黄化和光叶突变体的基因定位及克隆.华中农业大学博士学位论文,2014.pp10-12；刘杰.甘蓝型油菜光叶基因的克隆和功能分析.华中农业大学博士学位论文,2020.pp 11-12]光叶性状受两对隐性基因控制不同，本研究中突变体光叶表型受单对隐性基因控制，遗传上更为简单。

3、为避免上述技术问题，确有必要提供一种隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法，旨在解决背景技术中所提出的问题。

2、本发明是这样实现的，通过三系杂交种陇油10号父本c20通过ems诱变得到的光叶突变体经连续多代自交和田间观察发现光叶性状能够稳定遗传。与普通蜡质叶油菜品种中双11(zs11)相比，光叶材料m8的叶片表现得更加嫩绿，且表面光滑、明亮；而zs11普通蜡质叶正面和背面均覆盖一层明显的白色蜡质，叶面粗糙没有光泽、易附着尘屑(图1a，b)，自交系l33是c20-ems诱变群体中的普通蜡质叶材料，与zs11及c20原始野生型材料相近。

3、进一步的技术方案，通过测定普通蜡质叶与光叶的净光合速率发现，光叶突变体m8的co2净同化速率更高(图1c)，平均为27.57±1.15μmol m-2s-1，而zs11的co2净同化速率为24.51±1.16μmol m-2s-1。与普通蜡质叶之间存在极显著性差异(p＝0.0062<0.001)。同时，光叶突变体m8的气孔导度(0.519±0.012mol m-2s-1)极显著大于普通蜡质叶zs11(0.395±0.025mol m-2s-1)(p＝0.0003<0.001，图1d)。光叶突变体可能因为叶表蜡质变化、叶表光滑清洁等导致气孔导度更大，光合速率更快。

4、进一步的技术方案，以光叶材料m8为父本，分别以普通蜡质叶品系zs11和l33为母本杂交获得f1，两个杂交组合的f1单株均表现为普通蜡质叶，说明光叶性状为隐性。f1单株分别自交获得两个组合的f2群体，均分离出光叶表型单株(表1)。m8和zs11杂交的f2群体443个单株中，光叶表型95个单株，普通蜡质叶表型348个单株，光叶与普通蜡质叶性状单株数量之比经卡方验证符合1:3分离(χ2＝2.8<3.84＝χ20.05)。m8和l33杂交的f2群体中，光叶表型109个单株，普通蜡质叶表型275个单株，光叶与普通蜡质叶性状单株数量之比经卡方验证符合1:3分离(χ2＝2.17<3.84＝χ20.05)。对两个f2分离群体的遗传分析均表明，突变体m8光叶性状受单个隐性基因控制。

5、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

6、本发明通过获得的单隐性基因控制光叶性状油菜与普通蜡质油菜杂交，在其后代中连续选择农艺性状优良、抗逆性强的光叶油菜自交系，即可创制油菜高光效育种材料。

技术特征：

1.一种隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法，包括甘蓝型油菜光叶突变体，其特征在于，甘蓝型油菜光叶突变体源于三系杂交种陇油10号父本c20(野生型，普通蜡质叶)ems诱变群体，通过连续多代自交和田间观察发现光叶性状能稳定遗传。

2.根据权利要求1所述的隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法，其特征在于，甘蓝型油菜光叶突变体的气孔导度更大，光合效率高，有蜡质的油菜叶片背面有白色菌丝附着，而光叶突变体背面光滑、无明显附着，可见光叶可能赋予了叶片更强的自洁能力。

3.根据权利要求2所述的隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法，其特征在于，以甘蓝型油菜光叶材料为父本，与其他蜡质叶油菜杂交f1单株均表现为普通蜡质叶，说明光叶性状为隐性。在f2群体中均分离出光叶表型单株，光叶与普通蜡质叶性状单株数量之比经卡方验证符合1:3分离。

4.根据权利要求3所述的隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法，其特征在于，遗传分析结果表明，突变体光叶性状受单个隐性基因控制。

技术总结
本发明适用于油菜高光效育种领域，提供了一种隐性单基因调控的光叶性状高光效油菜种质的创制方法，该光叶性状受一个隐性单基因控制，较蜡质叶油菜，光叶性状油菜因为叶表蜡质变化、叶表光滑清洁等导致气孔导度更大，光合速率更快，本发明用新创制的光叶甘蓝型油菜种质对指导油菜叶片表皮蜡质组分改良及辅助选育甘蓝型油菜高光效品种具有重要意义。

技术研发人员：靳丰蔚,董云,关志林,方彦,陈其鲜,闫积卓,谭莹莹,刘婷婷,杨春慧,王毅,余娟娟,郑婷燕,马回真,曹钧,王政,张忠福,庄志扬
受保护的技术使用者：甘肃省农业科学院作物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14