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白菜型冬油菜的抗寒性分析及抗寒性相关的分子标记

论文摘要

我国北方旱寒区地域辽阔,冬季有大量农田闲置,在我国北方发展旱寒区冬油菜具有巨大潜力,但是北方旱寒区冬油菜品种的越冬问题是关键的限制因子。白菜型油菜具有较好的抗寒性,在北方旱寒区种植白菜型冬油菜具有重要的经济效益和生态效益。本试验选取两个强抗寒白菜型冬油菜品种(陇油6号和陇油7号)和两个弱抗寒性白菜型冬油菜品种(天油2号和天油4号),研究其在陕西关中地区从越冬前到越冬后地上部叶片和地下部根的形态特征和生理生化指标变化,并利用隶属函数对这些生理生化指标进行综合评价,旨在明确白菜型冬油菜越冬期地上部和地下部的形态特征和生理生化指标变化规律,为油菜抗寒种质鉴定和抗寒品种的培育提供理论依据和技术指导。在此基础上,利用陇油6号和天油4号为亲本,构建F2群体,利用分子标记技术,筛选获得与油菜抗寒性相关的分子标记,为油菜抗寒相关基因的定位以及分子标记辅助育种奠定基础。4个白菜型油菜品种在越冬过程(5℃→0℃→-5℃→0℃→5℃)抗寒性分析结果如下:(1)超强抗寒冬油菜陇油6号和陇油7号冬前地上部生长较慢,地下部生长较快,干物质积累较多。表现在叶片数、叶长及叶面积均小于天油2号和天油4号;但根长、根茎粗、以及地上部和地下部干湿质量比均明显大于天油2号和天油4号。(2)在越冬期过程中,叶片电导率表现为先上升后下降的趋势,在-5℃时达到峰值。在整个越冬期,天油2号与天油4号电导率值均高于陇油6号和陇油7号,-5℃时,天油2号、天油4号与陇油6号、陇油7号相对电导率差异显著,此时测定相对电导率最容易准确区分抗寒性的强弱。(3)4个参试品种丙二醛(MDA)含量在越冬期中均呈先升高后降低的变化规律,在-5℃时丙二醛积累达最大值,且陇油6号和陇油7号丙二醛含量各不同温度时期始终低于天油2号与天油4号。叶片中丙二醛含量在越冬期过程中始终高于根系。(4)过氧化物酶(POD)活性在越冬期过程中表现为先升高后降低的趋势,在同一温度时期,叶片中POD活性低于根系中POD活性。在越冬前期5℃时,天油2号和天油4号叶片和根POD活性均高于陇油6号和陇油7号,但之后随温度降低及升高过程,陇油6号和陇油7号的叶片POD活性显著高于天油2号和天油4。超强抗寒品种CAT活性始终高于耐寒性品种,地上部叶片CAT活性始终高于地下部根。在越冬前期5℃至-5℃时,所有参试材料均表现出先升高后降低的趋势。(5)5个温度下,地上部分与地下部分隶属值整体表现为陇油6号和陇油7号大于天油2号与天油4号,说明陇油6号和陇油7号抗寒性强于天油2号与天油4号。(6)以陇油6号和天油4号为亲本构建的F2群体,136个单株冻害指数为57.54,发生冻害的植株数占调查总株数的89.7%。F2群体单株电导率含量与丙二醛含量均呈正态性分布。分子标记与生理指标相关性分析结果:以陇油6号和天油4号构建F2群体,利用504对SSR引物与144对AFLP引物筛选亲本陇油6号与天油4号,有47对SSR引物,97对AFLP引物能在双亲间显示差异,其多态性率分别为9%与67.4%。将这些多态性引物扩增F2群体,结果显示有42对SSR引物与94对AFLP引物能在F2群体中显示多态性,分别扩增出48个和162个位点。(1)SSR分子标记与生理指标相关性分析在F2群体中检测到11个SSR标记位点同时与电导率呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,其中,Na10-C03、BrGMS4511、BrGMS397三个位点均与电导率和丙二醛含量呈极显著(P<0.01)相关。(2)AFLP分子标记与生理指标相关性分析在F2群体中检测到6个AFLP多态性位点与电导率和丙二醛含量呈显著或极显著相关。有11个多态性位点与电导率值具有显著的相关性,有9个位点与丙二醛含量具有显著相关性。