橘红心大白菜遗传育种研究进展
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doi :10.19928/ki.1000-6346.2021.0001橙色大白菜同核异质细胞质雄性不育系的分子鉴定与园艺性状比较王若凡 马 帅 陈 霖 卢倩倩 孟 艳 张鲁刚*(旱区作物逆境生物学国家重点实验室,西北农林科技大学园艺学院,陕西杨凌 712100)摘 要:类胡萝卜素是一种广泛存在于植物中的抗氧化物质,橙色大白菜因富含类胡萝卜素而呈现出橙红色的球叶。
细胞质雄性不育系(CMS )没有花粉,杂交不需要人工去雄,可以保证F 1的纯度,因此培育橙色大白菜CMS 是其杂种优势利用的首选途径。
本试验以一组同核异质橙色大白菜细胞质雄性不育系及其保持系为材料,进行胞质不育基因及遗传多样性鉴定、园艺性状观测比较等研究。
分子鉴定结果表明:18C5携带orf138不育基因,18C6同时携带orf138和orf222不育基因,18C5和18C6与保持系15S1094的平均遗传相似系数分别为91.11%、93.76%。
园艺性状观测结果表明:2个不育系与保持系相似度不同,莲座期18C5与保持系15S1094的相似度更高,成熟期18C6与保持系15S1094的相似度更高;且2个不育系的单株质量均极显著大于保持系,单球质量均显著大于保持系,表现一定的优势。
花期观测表明:2个同核异质不育系在早期低温条件下均有败蕾现象,但随着温度升高开花趋于正常;不育系与保持系花色均为黄色;2个不育系的雄蕊、花丝长度极显著小于保持系,花药干瘪退化,均属于无花粉不育;2个不育系的蜜腺正常,可以吸引蜜蜂授粉,正常结籽。
关键词:橙色大白菜;细胞质雄性不育;分子鉴定;园艺性状因互作、共同控制的不能产生有活力花粉的母性遗传性状(徐一兰 等,2006)。
研究表明,orf138、orf222、orf224分别为Ogu 型萝卜、Nap 型甘蓝型油菜、Pol 型甘蓝型油菜细胞质不育类型的细胞质基因(万正杰 等,2006)。
在大白菜Pol CMS 的相关研究中,柯桂兰等(1992)用大白菜3411-7为父本转育Pol CMS ,最终获得了大白菜胞质雄性不育系CMS3411-7。
专利名称:一种多抗优质青麻叶类橘红心大白菜育种方法专利类型:发明专利
发明人:苏学军,徐茂俊,金刚,赵传双,郭洪恩
申请号:CN201110044340.0
申请日:20110224
公开号:CN102172211A
公开日:
20110907
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种多抗优质青麻叶类橘红心大白菜育种方法,本发明通过利用TuMV抗源BP007与TuMV抗源826创造高桩合抱类TuMV抗源322,通过小杂50创造自交系组1,利用秋绿55创造自交不亲和系05-514;再利用322、组1和05-514与各种橘红心材料进行杂交筛选,把所需橘红心基因导入青麻叶资源内,在保持麻叶类青帮、绿叶、无毛刺等典型性状的基础上,选育出多抗优质青麻叶类橘红心大白菜新品种。
本发明选育出的新品种生育期短,配合力强,麻叶类青帮、外叶深绿、球叶橘红心、核桃纹中、高抗病毒病、霜霉病、软腐病、干烧心等多种病害,不仅颜色艳丽,其类胡萝卜素含量高,营养价值显著高于普通白菜,可作为特菜栽培,商品菜价值显著提高。
申请人:山东春秋大白菜育种研究中心
地址:250100 山东省济南市历城区工业北路208号
国籍:CN
代理机构:济南泉城专利商标事务所
代理人:李桂存
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大白菜橘红色和紫色遗传分析张德双;汪维红;张凤兰;赵岫云;余阳俊;于拴仓;徐家炳;卢桂香【摘要】F1, F2, BC1 and BC2 generations were obtained through crossing, self-crossing and backcrossing by Chinese cabbage ( Brassica campestris L. Ssp. Pekinensis ) of orange color in inner head with pakchoi ( Brassica campestris L. Ssp. Chinensis ( L. ) Makino var. Communis Tsen et Lee ) of purple color in leaf, in order to study the genetic relationship between inner head color and leaf color. Results showed that colors of Fi hybrids were non orange-purple colors. The ratios of 4 genotypes were close to 9 non orange-purple : 3 non orange-non purple : 3 orange-purple : 1 orange-non purple for F2 progenies. The ratio of orange-purple genotype ororPr- was close to 18.75%, of which was close to 6.25% for pure orange-purple genotype ororPrPr. For BC1 progenies, the ratios of 4 genotypes were close to 1 non orange-purple : 1 non orange-non purple : 1 orange-purple : 1 orange-non purple. For BC2 progenies, all plants owned non orange-purple colors. Results of X test deeply showed that the genetic relationship between inner head color and leaf color on Chinese cabbage and pakchoi was not linked, which controlled by 2 independent genes. Orange gene or was located on the end of chromosome 1 in Agenome. Purple gene was located on some chromosomes except chromosome 1, which or gene was located.%以球内叶橘红色的大白菜和外叶紫色的普通白菜(小白菜)为亲本进行杂交、自交和回交,研究大白菜橘红色、紫色2对基因的遗传规律.结果表明:球内叶橘红色的大白菜和外叶紫色的普通白菜杂交,F1植株颜色为非橘红心-紫色;在F2群体中出现4种基因型,非橘红心-紫色、非橘红心-非紫色、橘红心-紫色、橘红心-非紫色,比例接近9∶3∶3∶1,其中获得橘红心-紫色基因型ororPr-的概率为18.75%,获得纯合橘红心-紫色基因型ororPrPr的概率为6.25%;在BC1群体中,4种基因型之比接近1∶1∶1∶1;BC2群体中,全部植株颜色为非橘红心-紫色.x2检测结果进一步证明:球内叶橘红色的大白菜和外叶紫色的普通白菜杂交后代球内叶橘红色和外叶紫色为非连锁、互为独立遗传、自由组合的2对基因,二者分别位于不同的染色体上.球内叶橘红色基因or已定位在A基因组1号染色体末端,据此推断,来源于外叶紫色的普通白菜的紫色基因不在1号染色体上,而是在A基因组其他染色体上.【期刊名称】《中国蔬菜》【年(卷),期】2011(000)018【总页数】5页(P25-29)【关键词】大白菜;橘红色;紫色;遗传分析【作者】张德双;汪维红;张凤兰;赵岫云;余阳俊;于拴仓;徐家炳;卢桂香【作者单位】北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097;北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京100097【正文语种】中文【中图分类】S634.1大白菜(Brassica campestris L. ssp. pekinensis)是一种重要蔬菜,随着人民生活水平的提高,其消费模式也在悄然发生变化。
㊀㊀2023年第64卷第5期1147收稿日期:2022-12-04基金项目:连云港市农作物绿色高质高效创建项目(连科技19002)作者简介:李威亚(1990 ),男,河南商丘人,助理研究员,硕士,从事蔬菜育种㊁栽培研究,E-mail:1406286934@㊂通信作者:潘美红(1980 ),女,江苏苏州人,副研究员,硕士,从事蔬菜育种㊁栽培研究,E-mail:7991454@㊂文献著录格式:李威亚,陈微,惠林冲,等.橘红心大白菜新品种连红1号的选育[J].浙江农业科学,2023,64(5):1147-1149.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20221243橘红心大白菜新品种连红1号的选育李威亚,陈微,惠林冲,杨海峰,何林玉,缪美华,陈振泰,潘美红∗(连云港市农业科学院,江苏连云港㊀222000)㊀㊀摘㊀要:连红1号是由连云港云台农场农户提供原始育种材料,经4代典型性状筛选㊁壮株自交提纯育得的橘红心大白菜新品种㊂该品种棵型较小,外叶深绿色,叶球切开后会由橘黄色变为橘红色,β-胡萝卜素㊁维生素C 含量高㊂株高30cm 左右,单株重1.5~2.0kg,生长期为70d,抗软腐病㊁黑斑病㊁根肿病等,适合江苏㊁山东㊁河南等地区推广种植㊂关键词:大白菜;连红1号;选育;品种中图分类号:S634.1㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2023)05-1147-03㊀㊀大白菜(Brassica bara L.)为十字花科芸薹属蔬菜作物,是我国栽培最广泛的叶菜之一,民间常形容 百菜不如白菜 ,可见它在人们心中的重要性㊂从营养学的角度分析,大白菜含有丰富的维生素㊁膳食纤维和抗氧化物质,能促进肠道蠕动,帮助消化,而且其所含热量极少,是典型减肥蔬菜[1]㊂大白菜中含钠也很少,不会使机体保存多余水分,可以减轻心脏负担,中老年人和肥胖者宜多食㊂大白菜比较耐寒,喜好冷凉气候,适合在冷凉季节生长,目前已是我国第二大蔬菜作物,年种植面积180万hm 2左右,在均衡市场供应㊁稳定秋冬季蔬菜价格等方面具有重要作用[2]㊂橘红心大白菜是大白菜的一个特色类群,该品种外叶为绿色,内叶颜色鲜艳㊁呈橘红色,切开后暴露在空气中见光色泽更加艳丽醒目[3],其维生素C (V C )㊁胡萝卜素及矿质元素含量均高于普通白心和黄心大白菜品种,并且含有普通大白菜中没有的番茄红素,具有较高的营养和保健价值,常作为大白菜中的特菜供应市场[4-6]㊂该类品种最初由日本专家利用生物技术手段,从大白菜与芜菁的杂交后代中选出的一种稀有种质资源,并用其育成了橘红心大白菜品种[7]㊂我国橘红心大白菜品种目前多从国外引进,不仅价格昂贵,并且由于生态类型和抗病性等原因,难以获得丰产和稳产㊂国内公司和研究人员虽已对该类型大白菜资源进行一定改良,初步满足了国内消费者对多彩蔬菜的需求,但该类大白菜资源中普遍存在抗病性弱㊁腋芽发达等问题,未得到明显改善[8-9]㊂本单位自2002年起开始收集㊁鉴定橘红心大白菜品种资源,围绕橘红心大白菜高抗㊁高产㊁优质等新品种选育目标,利用本单位资源优势和工作基础,研究橘红心性状遗传特性㊂通过有性杂交基因重组,创制出一批优异的橘红心大白菜育种材料,后续进一步利用连作地抗病性自然筛选鉴定㊁多地多点品种比较试验等方法,筛选出多个优良品系,其中,连红1号通过了农业农村部备案登记㊂扩大优质橘红心大白菜新品种连红1号在国内的推广,将促使该类型大白菜高产稳产,节省农药开支,有利于增加农民收入,增强该特色大白菜品种市场竞争力㊂1㊀选育过程㊀㊀连红1号的原始育种材料由连云港云台农场农户提供,该材料水分含量少,干物质含量高,球叶色泽艳丽,β-胡萝卜素㊁V C 含量相对其他白菜品种明显要高,属于优质大白菜品种类型㊂但由于多年自种自繁,隔离繁种措施粗放,品种大多已出现明显的品质退化问题,具体表现有分蘖较多㊁包叶松散㊁棵型整齐度差等,限制了其大面积生产栽培㊂1148㊀㊀2023年第64卷第5期为达到对橘红心大白菜的提纯复壮目的,本院于2007年开始第一代栽培选育工作,从该品种中选择生长优良的20棵单株套袋自交留种㊂2008年对F1代种子分别播种,根据生长表现,从6号㊁9号㊁18号较优群体中分别选出8株套袋自交留种㊂2009年对F2代种子分片播种,经过综合园艺性状观察测定,6-2群体包心紧实㊁分蘖数少㊁株型整齐,总体表现最优,从中选择60棵单株定植于隔离网中混合留种㊂2010年,F3代种子与原始品种材料种植对比,表现有生长势好㊁分蘖数少㊁抗病性强等优点,综合性状表现达到新品种选育标准㊂2011 2014年经过品种比较试验㊁区域试验和生产试验,该品系在耐分蘖㊁抗病性㊁一致性和稳定性等方面表现突出,比对照原始种橘红心白菜和红将军298分别增产11.3%㊁ 1.66%㊂2016年定名为连红1号㊂2020年9月通过农业农村部非主要农作物品种登记,登记编号:GPD大白菜(2020) 320458㊂目前已在江苏㊁山东㊁河南等地区累计推广栽培5000hm2左右㊂2㊀选育结果2.1㊀丰产性2.1.1㊀品种比较试验㊀㊀2011 2012年在连云港市农业科学院试验基地开展品种比较试验,以原始种橘红心白菜和红将军298为对照品种㊂8月20日整畦直播,随机区组排列,3次重复,小区面积30m2,株行距45cmˑ45cm㊂2011年连红1号平均每667m2产量5470 kg,较对照橘红心白菜增产8.75%,较对照红将军298增产1.93%㊂2012年连红1号平均每667m2产量5790kg,较对照橘红心白菜增产12.65%,较对照红将军298增产1.97%(表1)㊂表1㊀连红1号品种比较试验产量结果年份每667m2产量/kg连红1号橘红心白菜(CK1)红将军298(CK2)比CK1ʃ/%比CK2ʃ/%20115470∗∗503053668.75 1.93 20125790∗∗5140567812.65 1.97平均56305085552210.72 1.96㊀㊀注: ∗∗ 表示与对照差异极显著(P<0.01),表2~3同㊂2.1.2㊀区域试验㊀㊀2013 2014年在江苏连云港㊁淮安㊁徐州㊁南京和山东济宁5个点进行区域试验㊂以橘红心白菜红将军298为对照品种,8月20日左右整畦直播,每小区面积30m2,每个品种设3个重复,随机区组排列,株行距45cmˑ45cm㊂日常管理按大田生产模式进行㊂2a试验结果表明(表2),连红1号平均每667m2产量5641kg,较对照橘红心白菜增产13.82%,较对照橘红将军298增产2.47%㊂表2㊀连红1号区域试验产量结果年份地点每667m2产量/kg连红1号橘红心白菜(CK1)红将军298(CK2)比CK1ʃ/%比CK2ʃ/%2010南京5674∗∗5145558710.28 1.56盐城5346∗∗4535525317.88 1.78赣榆5368∗∗4612525916.39 2.08徐州5638∗∗4906546114.92 3.25临沂5780∗∗5165562311.91 2.80 2011南京5465∗∗4795520713.97 4.96盐城6251∗∗5463605014.42 3.32赣榆5767∗∗5025569714.77 1.22徐州5645∗∗515655809.48 1.16临沂5476∗∗4758533615.09 2.63平均56414956550513.82 2.472.1.3㊀生产试验㊀㊀2014年在江苏连云港㊁淮安㊁徐州㊁南京和山东济宁5个点进行生产试验,对照品种为橘红心白菜和红将军298㊂播种期及栽培管理措施同区域试验,每小区面积30m2,3个重复,按随机区组排列,株距45cm,行距45cm㊂生产试验结果表明(表3),连红1号平均每667m2产量为5609kg,较对照橘红心白菜㊁红将军298分别增产10.73%和2.50%㊂2.2㊀抗病性表3㊀连红1号生产试验产量结果地点每667m2产量/kg连红1号橘红心白菜(CK1)红将军298(CK2)比CK1ʃ/%比CK2ʃ/%南京5786∗∗5247569810.27 1.54盐城5358∗∗51405194 4.24 3.16赣榆5573∗∗4965543212.25 2.59徐州5958∗∗5186587914.87 1.34临沂5262∗∗4697515912.03 1.98平均56095047547211.13 2.50㊀㊀对2013 2014年区域试验和生产试验中的植株病害情况进行观察统计,连红1号软腐病病株率5.9%,黑斑病病株率9.3%,根肿病病株率10.1%;对照橘红心白菜软腐病病株率7.7%,黑斑病病株率13.2%,根肿病病株率11.0%;对照红将军298软腐病病株率12.5%,黑斑病病株率10.7%,根肿病病株率12.3%㊂3㊀品种特征特性㊀㊀连红1号株型紧凑,棵型较小,整齐度好,外叶深绿色,叶片呈长倒卵形㊁含水量较少,表面有稀疏茸毛㊁较深核桃纹,叶柄为绿色,叶球为半开放椭圆形,切开后变为橘红色,β-胡萝卜素㊁V C 含量高㊂株高30cm左右,单株重1.5~2.0kg,生长期为70d,抗软腐病㊁黑斑病㊁根肿病等,每667m2产量5000~6000kg㊂4㊀栽培技术要点4.1㊀播期确定及整地㊀㊀连红1号于8月20日左右进行播种,需翻耕整地,每667m2施用200~300kg农家肥及40kg 复合肥,并撒施一定量甲拌磷和多菌灵防虫灭菌㊂整畦规格为高10cm㊁宽70cm,畦沟宽以不低于90cm为宜,做到土壤松细,地面平整,防止排水不畅产生积水而影响植株生长㊂4.2㊀播种㊀㊀连红1号采用种子直播方法进行播种,每畦错位直播两行,株行距45cmˑ45cm,每667m2栽苗3000株左右㊂4.3㊀苗期管理㊀㊀莲座期和结球期正值大白菜生长旺盛时期,此时控制水肥最为关键,若无充足降雨,一周需浇水一次,莲座期每667m2用10kg尿素和20kg氮磷钾复合肥进行追肥,另每周追施一次叶面肥,结球期每667m2用15kg氮磷钾复合肥进行追肥㊂采收前5~9d不再浇水㊂苗期蚜虫严重,用抗蚜威防治;霜霉病用百菌清防治;软腐病用72%农用链霉素防治,及时清理病株㊂4.4㊀采收㊀㊀连红1号品种收获期在11月中旬,较连云港主栽中狮头品种提前20d左右㊂参考文献:[1]㊀孙树侠.百菜首选白菜,诸肉不如猪肉[J].中老年保健,2015(11):52.[2]㊀柯桂兰.中国大白菜育种学[M].北京:中国农业出版社,2010:16-34.[3]㊀王翠花,何启伟,牟晋华,等.橘红心大白菜系列新品种[J].长江蔬菜,2009(7):9.[4]㊀LI P R,ZHANG S J,ZHANG S F,et al.Carotenoididentification and molecular analysis of carotenoid isomerase-encoding BrCRTISO,the candidate gene for inner leaf orangecoloration in Chinese cabbage[J].Molecular Breeding,2015,35(2):72.[5]㊀LEE S,LEE S C,BYUN D H,et al.Association of molecularmarkers derived from the BrCRISTO1gene with prolycopene-enriched orange-colored leaves in Brassica rapa[J].Theoretical and Applied Genetics,2014,127(1):179-191.[6]㊀杨晓云.高端白菜橘红心大白菜M168[J].蔬菜,2009(12):13.[7]㊀李佩荣,张淑江,章时蕃,等.大白菜橘红心类胡萝卜素组分及其基因分析[J].园艺学报,2014,41(3):469-478.[8]㊀苏学军,徐茂俊.彩色大白菜新品种红抗1㊁2号的选育[J].中国瓜菜,2005,18(4):25-27.[9]㊀徐家炳,陈广,孙继志,等.一种橘红心白菜的选育方法:CN1227045[P].1999-09-01.(责任编辑:董宇飞)。
我国大白菜育种研究现状及展望简述
徐家炳;张凤兰
【期刊名称】《当代蔬菜》
【年(卷),期】2006(000)012
【摘要】@@ 一、大白菜在国内外育种研究概况rn我国自20世纪70年代初开始进行大白菜杂种优势利用研究,先后在全国科研单位开展了大白菜育种研究工作,经过多年辛勤的耕耘,育成了一大批优良品种应用于生产,特别是国家组织"六五"攻关以来,大白菜育种工作获得了快速发展,近10年来还涌现出一批民营企业,参与此项研究工作.
【总页数】3页(P16-18)
【作者】徐家炳;张凤兰
【作者单位】国家蔬菜工程技术研究所,100089;国家蔬菜工程技术研究所,100089【正文语种】中文
【中图分类】S63
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4."十三五"我国大白菜遗传育种研究进展 [J], 张凤兰;于拴仓;余阳俊;张德双;苏同兵;赵岫云;汪维红;李佩荣;辛晓云
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橘红心大白菜系列新品种王翠花; 何启伟; 牟晋华; 张光明; 徐文玲【期刊名称】《《长江蔬菜》》【年(卷),期】2009(000)007【总页数】1页(P9)【作者】王翠花; 何启伟; 牟晋华; 张光明; 徐文玲【作者单位】山东省农业科学院蔬菜研究所济南市工业北路 250100; 山东省农业科学院蔬菜研究所【正文语种】中文大白菜是原产于我国的主要蔬菜作物之一,球叶的颜色从白色到绿色、黄色、橘红色都有,表现差别很大。
随着人们生活水平的提高,市民对大白菜品质、色泽的要求日益提高。
近几年,为了满足市场的需求,经研究和试验示范,我们培育出了适宜不同季节栽培、不同类型的橘红心大白菜新品种,并得到了消费者的青睐。
①天正橘红58(娃娃菜)株型直立,叶球合抱,生长期58天,单球净质量0.50~0.75 kg,结球紧实,净菜率为77.9%,可春秋兼用。
经农业部食品质量监督检验测试中心(济南)检测结果,VC含量25.2 mg/100 g,粗纤维含量0.08%,干物质含量3.8%,蛋白质含量1.28%,总糖、总酸含量分别为1.08%,0.14%。
该品种外叶为绿色,内叶颜色鲜艳、呈橘红色,切开后经太阳略微曝晒,色泽更加艳丽醒目,β-胡萝卜素含量 10.62 mg/g(干质量),是普通大白菜的4.53倍。
口感品质极佳,生食微甜,熟食易烂。
在田间表现高抗病毒病、霜霉病等大白菜主要病害。
适合包装后在超市销售,2009年通过山东省新品种审定。
②天正橘红60 株型直立,叶球扣抱(图1),生育期60天,单球净质量1.5~2.0 kg,结球紧实,净菜率为76.2%,可春秋兼用。
该品种外叶为绿色、内叶颜色鲜艳,切开后经太阳略微曝晒色泽更加艳丽醒目。
口感品质极佳,生食微甜,熟食易烂。
经农业部食品质量监督检验测试中心(济南)检测结果,VC含量为20.6 mg/100 g,粗纤维含量0.3%,干物质含量3.9%,蛋白质含量1.43%,总糖、总酸含量分别为1.04%,0.16%,β-胡萝卜素含量 7.465 mg/g(干质量),是普通大白菜的3.18倍。
橘红心大白菜核基因雄性不育系转育方法研究
冯辉;姜楠;李承彧
【期刊名称】《中国蔬菜》
【年(卷),期】2009(000)012
【摘要】以白色球心大白菜雄性不育甲型两用系AB01的可育株MsfMs为母本,以橘红色球心大白菜自交系北京-1和山东-1为父本,配制F1、F2及BC1,鉴定各世代叶球颜色和雄蕊育性,分析球色遗传规律,以及球色、花色及雄蕊育性的遗传关系,探索橘红心大白菜核基因雄性不育系转育方法.结果表明,球心颜色由一对基因控制,橘红心为隐性,白心为显性;橘红心与橘红花性状为完全连锁或一因多效;球心颜色与雄蕊育性独立遗传;橘红心大白菜自交系北京-1和山东-1在核不育基因位点上的基因型均为纯合隐性可育msms.提出了利用普通白心大白菜核基因雄性不育材料转育橘红心大白菜雄性不育系的遗传模式.
【总页数】5页(P48-52)
【作者】冯辉;姜楠;李承彧
【作者单位】沈阳农业大学园艺学院,辽宁沈阳,110161;沈阳农业大学园艺学院,辽宁沈阳,110161;沈阳农业大学园艺学院,辽宁沈阳,110161
【正文语种】中文
【中图分类】S634.1
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我国育出桔红色白菜
佚名
【期刊名称】《农村实用工程技术:绿色食品》
【年(卷),期】2005()2
【摘要】日前,黑龙江省农业科学院园艺分院研究员鹿英杰在做对比新培育的桔
红色白菜和普通白菜的工作。
这种新培育的桔红色白菜外叶为绿色,内叶为桔红色。
胡萝卜素的含量是普通白菜的4倍,维生素C的含量是普通白菜的1.5倍,抗病能力强,成本低,属号熟品种。
【总页数】1页(P10-10)
【关键词】白菜;红色;黑龙江省农业科学院;胡萝卜素;维生素C;抗病能力;研究员;成本低;培育;含量;鹿
【正文语种】中文
【中图分类】S634.3;TQ174.45
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橘红心大白菜遗传育种研究进展作者:丁谦杜立忠陈士亮李景娟张一卉王凤德李化银高建伟来源:《山东农业科学》2014年第12期摘要:综述了橘红心大白菜育种及种质资源、营养品质、橘红心性状的遗传规律研究现状及进展,并对未来研究的方向和面临的问题进行了阐述。
关键词:橘红心大白菜;遗传规律;类胡萝卜素中图分类号:S634.1-1文献标识号:A文章编号:1001-4942(2014)12-0129-04橘红心大白菜因其叶球内叶颜色为橘红色而得名,其营养成分含量也要高于普通白心大白菜,尤其是维生素C、β-胡萝卜素等物质。
橘红心大白菜所含的类胡萝卜素是一种广泛存在于植物中的多烯烃类物质,人体自身不能合成,只能从食物中摄取,类胡萝卜素在人体中起着重要作用,比如在心血管的保护﹑癌症的预防以及肺部系统的保护等方面 [1~8]。
本文就橘红心大白菜育种中种质资源、营养品质、橘红心性状的遗传规律等方面的研究进展进行了阐述,旨在为今后橘红心大白菜育种研究提供参考。
1橘红心大白菜种质资源研究随着生活水平的不断提高,消费者对大白菜叶球颜色提出了更高的要求,随之各种球叶颜色的大白菜应运而生,其中关于球叶颜色为黄色或橘红色的大白菜研究较为常见。
1999年青岛市农业科学研究院对引自国内外的橘红心大白菜品种进行连续多代的自交分离和杂交转育,育成大量橘红心自交系和自交不亲和系,并于2004年育成橘红心大白菜M168,生育期约为70~75天,缺点是不耐贮藏[9]。
北京市农林科学院蔬菜研究中心选育出北京橘红心,其选育方法于2002年被授权国家发明专利[10];随后选育出了北京橘红2号新品种,该品种生育期为85~90天,抗病毒病能力较北京橘红心差。
山东省春秋大白菜育种研究中心于2005年通过抗性转育和人工接种鉴定筛选技术选育出了高抗病毒病﹑兼抗霜霉病和软腐病的中晚熟品种红抗1号和晚熟品种红抗2号[11],适于全国推广。
山东省农业科学院蔬菜花卉研究所王翠花等[12]通过抗病育种技术选育出一系列适于不同季节栽培的天正系列橘红心大白菜和娃娃菜,包括橘红58(娃娃菜)﹑橘红60、橘红62、橘红65等,该系列品种具有早熟(生育期为58~65天)﹑结球紧实﹑采收期长﹑易包装等优点,对病毒病、霜霉病和软腐病具有较高的抗性。
虽然我国在橘红心大白菜田间选育上处在国际前列,并且拥有较为丰富的橘红心种质资源,但是在其类胡萝卜素代谢机理、遗传规律以及控制橘红心大白菜叶色变化的关键基因挖掘等方面尚处于起步阶段。
2橘红心大白菜营养成分研究大白菜可食用部分,其营养成分主要包括氨基酸﹑维生素﹑微量元素以及类胡萝卜素等,其含量在不同球叶颜色大白菜中存在着区别。
宋廷宇等[13]对薹菜、大白菜与白菜中氨基酸种类进行比较,结果显示人体必需的几种氨基酸在白菜类蔬菜中无差异。
金同铭等[14]则对我国大白菜主要产地的不同熟性品种中主要营养物质进行了常规化学方法以及近红外光谱法测定,并对两种方法进行了比较,结果表明近红外光谱法与化学法在白菜营养物质测定方面有相似的准确性,适合推广。
随后张德双等[15]利用近红外光谱法对大白菜中营养成分在不同叶片和部位中的分布规律进行了研究,结果显示营养成分的分布规律在普通白菜和橘红心大白菜中无差异,但是在营养成分含量方面则是橘红心白菜表现突出。
此后张德双等[16]继续对不同球叶颜色大白菜品种的主要营养成分进行了测定,并比较了其营养成分含量差异,橘红心大白菜主要营养成分含量最高,尤其是β-胡萝卜素﹑维生素C等物质;黄心大白菜次之;白心大白菜最低。
由山东省农业科学院蔬菜花卉研究所王翠花等[12]选育的天正橘红系列大白菜(橘红58、橘红60、橘红62、橘红65等)经农业部食品质量监督检验测试中心(济南)对其主要营养成分进行检测,结果显示,天正橘红系列大白菜中β-胡萝卜素含量明显高于普通白菜,其中橘红62和橘红65的含量最高,是普通白菜的11倍多,达到26.163 mg/gDW;橘红58(娃娃菜)次之,含量为10.62 mg/gDW,是普通大白菜的4.53倍;最低的橘红60也是普通白菜的3.18倍,达到7.465 mg/gDW。
橘红心大白菜中营养物质含量丰富,尤其在类胡萝卜素种类以及含量等方面都优于普通大白菜,所以对于橘红心大白菜中类胡萝卜素的研究尤为重要。
2.1橘红心大白菜中类胡萝卜素研究陈鹏飞等[17]运用反向高效液相色谱法(RP-HPLC)对不同类型大白菜中胡萝卜素种类进行分析鉴定,结果表明黄心和淡黄心大白菜中见光外叶与不见光球叶中类胡萝卜素种类相同,橘红心大白菜中见光外叶成分和黄心或淡黄心大白菜中类胡萝卜素相同,但其橘红色内叶中的类胡萝卜素种类远比其外叶丰富,是研究大白菜中类胡萝卜素代谢和积累的优良材料。
李娟[18]提出乙醇和丙酮(1∶1)混合试剂避光提取橙色大白菜中的类萝卜素并利用高效液相色谱法(HPLC)对橘红心大白菜中四种类胡萝卜素的分布规律以及不同时期的积累规律进行研究,结果表明内叶含量高于外叶含量,结球期番茄红素先降后升,叶黄素与α-胡萝卜素、β-胡萝卜素含量整体下降,其中叶黄素在结球后期消失,总体而言橘红心大白菜营养丰富。
鉴于橘红心大白菜种类较少以及没有较为成熟测定方法的局限,现阶段对于橘红心大白菜中类胡萝卜素研究的报道较少,关注的重点也主要集中在类胡萝卜素种类以及与其他颜色大白菜中含量差异的比较方面,所以开发并建立一种行之有效的测定方法显得尤为重要。
2.2 橘红心大白菜中类胡萝卜素代谢机理研究近年来关于植物类胡萝卜素的生物合成途径以及相关酶类等方面的研究较多,其中大部分研究围绕着合成途径中的三个限速反应展开,这三个限速反应分别为GGPP(牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸)的合成﹑八氢番茄红素的合成以及八氢番茄红素的去饱和反应;其涉及的酶主要包括了以下4种,即牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)﹑八氢番茄红素合成酶(PSY)﹑八氢番茄红素去饱和酶(PDS)和ζ-胡萝卜素脱氢酶(ZDS)[19,20]。
番茄红素是这四种酶共同作用下合成的第一种物质,也是后续α-和β-胡萝卜素﹑叶黄素和玉米黄质的合成前体。
植物体内不同的类胡萝卜素种类以及含量的多少导致了叶片颜色的不同,所以研究类胡萝卜素的种类以及合成中的酶基因具有重要作用。
1999年Shewmaker等[21]将一种细菌八氢番茄红素合成酶基因(crtB)转入普通油菜中,其种子中α-和β-胡萝卜素含量较对照明显提高,总含量提高50倍,且其种子胚呈现明显橘色,而对照组胚呈现绿色。
Lu等[22]对花椰菜Or基因突变体中β-胡萝卜素的积累机制进行研究,结果显示其Or基因的表达主要是促进花椰菜细胞中的前质体和其他无色质体向有色体的分化,主要是形成大量积累β- 胡萝卜素的有色体。
张华敏等[23]利用达草灭对橘红心大白菜愈伤组织进行处理,并对其类胡萝卜素含量进行分析,结果显示橘红心大白菜合成八氢番茄红素的能力与普通白菜并无差异。
由于现有研究仅对橘红心大白菜类胡萝卜素合成积累过程中某个或者某些相关基因进行研究,从而导致了相关研究结果不够全面,其积累机理没有系统性的研究结果,因此橘红心大白菜的类胡萝卜素积累机理并不完全明确。
3橘红心大白菜遗传规律研究余阳俊等[24]利用白色叶球自交系与橘红色叶球纯系作为父母本并对其F2代以及回交后代叶片颜色形状进行统计分析,结果表明,一对隐性基因控制着大白菜橘红色球叶性状,这一结果与Matsumoto等[25]对橘红色性状田间表现的统计结果一致,认为橘红色性状为一对隐性基因控制。
张德双等[26]利用不同球叶颜色(白色、黄色、橘红色)的纯系品种组合并对其子代、F2代、回交代的田间性状进行统计分析,结果表明橘红色性状是由一对隐性基因控制的质量性状,并且与花色具有完全连锁。
张德双等[27]以橘红心大白菜和紫色外叶的普通白菜为亲本研究其杂交代、自交代和回交代,结果表明橘红色内叶与紫色外叶互为独立的非连锁遗传。
耿新翠等[28]采用橘红心大白菜自交系与普通白心自交系作为亲本,并对其杂交代﹑自交代以及回交代进行子叶颜色的遗传与叶色的关系以及其稳定性的研究,结果表明子叶颜色、花色以及内叶颜色三者遗传表现为一因多效,且子叶颜色较为稳定。
张立志等[29]对橘红心大白菜球叶细胞中有色体个数以及类胡萝卜素形态进行了分析,结果表明球叶除球叶顶芽不含类胡萝卜素外,其他球叶部位细胞都含有4~6个有色体,并且类胡萝卜素呈晶体状结晶。
对于橘红心大白菜中球叶颜色的研究主要集中于球叶颜色的遗传规律研究上,并没有伴随着对其类胡萝卜素种类以及各种成分含量的多少进行研究,所以这方面的研究有待提高。
4橘红心大白菜相关基因研究DNA水平的研究是从本质上对某一物种进行研究,自从1980年Botstein等[30]首次应用RFLP(限制性片段长度多态性)作为构建遗传连锁图谱的遗传标记以来,分子标记的种类不断增加,分子标记技术不断完善,为从DNA水平上研究橘红心大白菜中与橘红心性状连锁的基因提供了有力的保障。
1998年,Matsumoto等[25]利用RFLP技术将橘红心单隐性基因定位到大白菜DH系图谱中,并确定了与其连锁的3个RFLP标记。
王琦[31]采用集团分离分析法(BSA)对196个大白菜F2代与橘红色球叶颜色相关联的RAPD遗传标记进行筛选,并成功将一个RAPD标记转化为SCAR标记。
刘秀村等[32]对以纯种橘红心大白菜和纯种白心大白菜杂交子一代的小孢子培养得到的双单倍体系采用集团分离分析法进行RAPD分子标记研究,找到一个与橘红心球色基因连锁且遗传距离为3.8 cM,LOD值为19.05的分子标记。
王国臣等[33]则采用RAPD、RFLP分子标记技术对双单倍体系与橘红心基因连锁的分子标记进行研究,成功筛选到一个遗传距离为8 cM 的RAPD标记S1338656和一个遗传距离为13 cM 的AFLP标记P67M54172并成功转化为SCAR标记,得到田间验证。
Feng等[35]以07A163和Chiifu为亲本杂交,将得到的600个F2个体作为供试材料对橘红心基因(or)进行定位,并寻找新的与其具有连锁关系的分子标记,成功将or基因定位在第9连锁群上的AC172873和AC189246分子标记之间,遗传距离为4.6 cM。
橘红心大白菜基因的研究已经进入较快发展的时期,随着各种分子标记以及遗传图谱的更新,将控制大白菜橘红心的关键基因分离出来已为期不远。
5橘红心大白菜研究展望橘红心大白菜已经出现很多年,虽然目前在橘红心大白菜遗传规律研究方面已获得“橘红心是由隐性单基因控制”的较为统一的结论,但在类胡萝卜素合成的调控机理以及连锁基因等方面的研究还比较薄弱,有很多问题需要解决。
今后应在橘红心大白菜中类胡萝卜素合成代谢调控机理以及相关酶类基因的克隆等方面加强研究,为橘红心大白菜的选育提供更多的理论支持。