油菜黄籽研究与育种进展

【作者】 刘忠松； 官春云； 严明理； 陈社员； 官梅； 陈浩； 刘显军； 杨柳；

【机构】 湖南农业大学农学院；

【摘要】 菜籽油是国产植物油的第一大来源,占比55%以上。自1960年代发现黄色菜籽(黄籽)比黑籽种皮薄、无色素、含油量高以来,培育黄籽油菜在国际上受到高度重视。我们经近30年研究,新发现了芥菜型黄籽资源具有纯黄且遗传稳定的特点,解析了其黄籽形成的分子机理;创建了芥-甘种间杂交黄籽性状遗传转育新技术体系,首次创制出纯黄且遗传稳定的甘蓝型黄籽高油新种质;率先育成早熟甘蓝型黄籽油菜高油新品种并大面积应用,取得显著社会经济效益,实现了从理论、技术到品种、产品的全创新链突破。1.新发现了芥菜型黄籽资源具有纯黄且遗传稳定的特点,解析了其黄籽形成的分子机理。通过对全球196份芥菜型油菜种质分析、等位性测验和关联分析发现,芥菜型油菜黄籽纯黄且遗传稳定,揭示其是中国单一起源。基因定位和克隆发现芥菜型油菜黄籽调控基因位于A9和B3染色体,编码关键转录因子TT8(bHLH),调控原花色素和油分的合成积累。对遗传背景相同的近等基因系进行组织化学、代谢组学等分析发现,原花色素是芥菜型油菜种皮颜色的决定物质。酵母单杂研究发现TT8基因突变使4-二氢黄酮醇还原酶等催化原花色素合成的酶基因不能被激活转录,不积累原花色素,从而率先阐明了芥菜型油菜黄籽形成的分子机理。傅廷栋等9位院士、专家评价该成果处于国际同类研究领先水平。2.创建了芥-甘种间杂交黄籽性状遗传转育新技术体系,首次创制出纯黄且遗传稳定的甘蓝型黄籽高油油菜新种质甘蓝型油菜无天然纯黄且稳定的黄籽材料,通过对芥菜型油菜与甘蓝型油菜种间杂交育性和其他性状分离研究,开辟了将芥菜型油菜A、B基因组黄籽基因导入甘蓝型油菜A、C基因组的育种新途径,开发出黄籽基因功能标记,发明了种子发育早期香草醛染色快速鉴别种皮颜色的方法,研制出专利试剂盒,简便快捷,实现了基因型精准选择,选择周期由2代缩短为1代,极大地提高了育种效率。应用上述技术,首次创制出纯黄且遗传稳定的甘蓝型黄籽油菜新种质"黄矮早",在含油量较低的早熟地区含油量仍高达52.38%,创造了国内外早熟油菜含油量新记录,开创了黄籽油菜新局面。3.率先育成早熟甘蓝型黄籽油菜高油新品种并大面积应用,取得显著社会经济效益已育成2个含油高达47.28%的早熟甘蓝型黄籽油菜高油新品种湘杂油631和湘杂油518,通过国家、省级审定,已在长江流域大面积推广。黑籽变黄籽,含油增加3～5个百分点,油中生物活性物质芥子酸等提高1倍多,叶绿素、酸值减少5倍,毋需脱色就跟精炼油同样清亮,保存了菜油原有风味且节省加工成本,菜饼金黄,代替豆饼作高蛋白饲料,社会经济效益十分显著。更多还原