中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (21): 51-57.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0487
收稿日期:
2025-06-17
修回日期:
2025-07-11
出版日期:
2025-07-25
发布日期:
2025-08-05
通讯作者:
作者简介:
吴仕凡,女,2002年出生,安徽安庆人,硕士,研究方向:植物遗传学。通信地址:610065 成都市一环路南一段24号,四川大学生命科学学院,Tel:19827558918,E-mail:wuuushifan@163.com。
WU Shifan(), FU Jingyan, LIU Luhong, LUO Tian, WANG Rui(
)
Received:
2025-06-17
Revised:
2025-07-11
Published:
2025-07-25
Online:
2025-08-05
摘要:
本研究系统综述了分子育种技术在芸薹属作物遗传改良领域的应用进展。针对细胞核雄性不育系(GMS)、细胞质雄性不育系(CMS)及自交不亲和系(Self-incompatibility, SI)三大制种体系,重点阐述了基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)在定向创制GMS系统(如通过靶向DAD1、BnaMS1、BnaMS2、OPR3等基因构建双突变体或温敏两系体系)、CMS系统(如敲除orf138恢复可育性)及新型SI亲本(如编辑BnS6-Smi2、BoSP11、Exo84c等基因)方面的创新应用。同时介绍了基于orf224/atp6、orf222、orf138等不育基因开发的分子标记技术,实现了甘蓝型油菜Pol、Nap、Ogu等3种细胞质类型的精准鉴定。研究表明,这些技术显著提升了杂种优势利用效率,为培育高产优质抗逆新品种提供了精准创制不育系、高效筛选优良种质的有效途径。未来研究可围绕以下方向展开:(1)深入挖掘CMS相关线粒体基因功能;(2)优化CRISPR/Cas9介导的多基因协同编辑策略;(3)整合多组学数据与人工智能算法实现杂种优势组合预测;(4)开发非转基因自交亲和系创制新技术。本研究为突破传统育种瓶颈、推动芸薹属作物精准育种提供了理论依据和技术支撑。
吴仕凡, 符京燕, 刘禄宏, 罗添, 王睿. 分子育种技术在芸薹属作物遗传改良中的应用[J]. 中国农学通报, 2025, 41(21): 51-57.
WU Shifan, FU Jingyan, LIU Luhong, LUO Tian, WANG Rui. Application of Molecular Breeding Technology in Genetic Improvement of Brassica Crops[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(21): 51-57.
名称 | 基因 | 物种 | 参考文献 |
---|---|---|---|
Polima CMS | orf224 | 甘蓝型油菜、青花菜、白菜 | [ |
Nap CMS | orf222 | 甘蓝型油菜、白菜 | [ |
Ogura CMS | orf138 | 甘蓝型油菜、甘蓝、芥菜型油菜 | [ |
Kosena CMS | orf125 | 油菜 | [ |
Tour CMS | orf263 | 芥菜型油菜 | [ |
Hua CMS | orf288 | 芥菜型油菜、白菜、榨菜、包心芥菜 | [ |
Nigra CMS | - | 甘蓝 | [ |
Oxa CMS | - | 芥菜型油菜 | [ |
Nsa CMS | orf346 | 甘蓝型油菜 | [ |
NCa CMS | 甘蓝型油菜 | [ | |
Mor CMS | 芥菜型油菜 | [ | |
Shan 2A | 甘蓝型油菜 | [ | |
SaNa-1A | 甘蓝型油菜 | [ | |
Neau CMS | 大白菜 | [ | |
Bel CMS | orf112 | 甘蓝 | [ |
名称 | 基因 | 物种 | 参考文献 |
---|---|---|---|
Polima CMS | orf224 | 甘蓝型油菜、青花菜、白菜 | [ |
Nap CMS | orf222 | 甘蓝型油菜、白菜 | [ |
Ogura CMS | orf138 | 甘蓝型油菜、甘蓝、芥菜型油菜 | [ |
Kosena CMS | orf125 | 油菜 | [ |
Tour CMS | orf263 | 芥菜型油菜 | [ |
Hua CMS | orf288 | 芥菜型油菜、白菜、榨菜、包心芥菜 | [ |
Nigra CMS | - | 甘蓝 | [ |
Oxa CMS | - | 芥菜型油菜 | [ |
Nsa CMS | orf346 | 甘蓝型油菜 | [ |
NCa CMS | 甘蓝型油菜 | [ | |
Mor CMS | 芥菜型油菜 | [ | |
Shan 2A | 甘蓝型油菜 | [ | |
SaNa-1A | 甘蓝型油菜 | [ | |
Neau CMS | 大白菜 | [ | |
Bel CMS | orf112 | 甘蓝 | [ |
[11] |
路文长, 刘栩平, 刘志荣, 等. 中国大白菜抗芜菁花叶病毒的抗源[J]. 科学通报, 1989(20):1577-1579.
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
doi: 10.1038/ng.2570 pmid: 23502780 |
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
doi: 10.1093/gbe/evaa149 pmid: 33011798 |
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
pmid: 21317543 |
[27] |
|
[28] |
万正杰. 芥菜型油菜细胞质雄性不育hau CMS的研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2008.
|
[29] |
万正杰, 徐跃进, 傅廷栋. 新型芥菜细胞质雄性不育hau CMS在十字花科蔬菜中的利用研究[A].中国园艺学会十字花科分会,国家大宗蔬菜产业技术体系.中国十字花科蔬菜研究进展 2009——中国园艺学会十字花科分会第七届学术研讨会论文集[C]. 华中农业大学,2009:106-110.
|
[30] |
|
[31] |
史华清, 龚瑞芳, 庄丽莲, 等. 芥菜型油菜(Brassica juncea)杂种优势利用的研究[J]. 作物学报, 1991, 17(1):32-41.
|
[32] |
|
[1] |
余方伟, 张伟, 李建斌, 等. 十字花科作物根肿病研究进展[J]. 江苏农业科学, 2024, 52(15):1-8.
|
[2] |
高远, 李冀, 韩东卫, 等. 基于TLR4/NF-κB炎性轴的白芥子经皮给药对类风湿性关节炎大鼠调控机制研究[J]. 中医药学报, 2023, 51(8):17-22.
|
[3] |
田保明, 张书芬, 文雁成, 等. 甘蓝型杂交油菜高产制种技术的研究与应用[J]. 中国农学通报, 1998(5):48-50.
|
[4] |
doi: 10.1007/s12033-017-0027-6 pmid: 28791615 |
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[33] |
|
[34] |
蔡明, 刘贵华. 甘蓝型油菜雄性不育的遗传研究:Ⅰ. NCa甘蓝型油菜异核型雄性不育材料选育报道[J]. 中国油料, 1993(4):1-3.
|
[35] |
|
[36] |
李殿荣. 甘蓝型油菜雄性不育系,保持系,恢复系选育成功并已大面积推广[J]. 中国农业科学, 1986, 4:017.
|
[37] |
doi: 10.1016/S2095-3119(13)60584-5 |
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
傅廷栋. 杂种油菜的育种与利用[M]. 武汉: 湖北科学技术出版社, 2000.
|
[41] |
衡双平, 魏超, 张少恒, 等. 油菜细胞质雄性不育与线粒体基因组研究进展[J]. 中国油料作物学报, 2018, 40(1):154-162.
doi: 10.7505/j.issn.1007-9084.2018.01.020 |
[42] |
方智远. 中国结球甘蓝[M]. 北京: 中国农业出版社, 2024.
|
[43] |
牛国保, 孙德岭, 文正华, 等. 花椰菜新品种‘松脆1号’[J]. 园艺学报, 2023, 50(S2):61-62.
|
[44] |
姚星伟, 牛国保, 刘莉莉, 等. 花椰菜新品种‘津品75’[J]. 园艺学报, 2019, 46(S2):2784-2785.
|
[45] |
覃祥, 黄成超. 花椰菜杂交新品种“崇花6号”的选育[J]. 安徽农学通报, 2020, 26(9):18-21.
|
[46] |
柯桂兰, 赵稚雅, 宋胭脂, 等. 大白菜异源胞质雄性不育系CMS3411-7的选育及应用[J]. 园艺学报, 1992, 19(4):333-340.
|
[47] |
赵雅兰, 胡靖锋, 杨红丽, 等. 耐热、抗根肿病、萝卜胞质雄性不育(Ogura CMS)大白菜材料的创制[J]. 湖北农业科学, 2024, 63(12):81-86.
|
[48] |
章时蕃, 张淑江, 李菲, 等. 萝卜胞质结球芥和长柄芥雄性不育系的选育[J]. 中国蔬菜, 2014(2):20-23.
|
[49] |
|
[50] |
doi: 10.1093/genetics/159.1.317 pmid: 11560907 |
[51] |
|
[52] |
|
[53] |
doi: 10.1038/s41477-019-0459-z pmid: 31285556 |
[54] |
|
[55] |
|
[56] |
|
[57] |
doi: 10.1016/j.pbi.2010.06.004 pmid: 20667764 |
[58] |
|
[59] |
马存发, 武婷, 赵辉, 等. 利用CRISPR/Cas9技术敲除青花菜BoSP11创制自交亲和系[J]. 园艺学报, 2024, 51(3):509-519.
|
[60] |
|
[61] |
|
[62] |
|
[63] |
|
[64] |
王婧瑜, 杨雯昕, 边靓, 等. 强冬性白菜型油菜自交亲和系主要特征特性分析[J]. 中国油料作物学报, 2025, 47(2):289-301.
doi: 10.19802/j.issn.1007-9084.2024044 |
[65] |
李维欢, 吴小媚, 武志健, 等. 青花菜自交不亲和相关内参基因筛选与应用[J]. 江苏农业科学, 2025, 53(2):34-43.
|
[66] |
|
[1] | 公丹, 胡媚茹, 林云, 刘金洋, 吴然然, 闫强, 陈景斌, 薛晨晨, 袁娜, 吴燕, 袁星星, 陈新. 作物耐盐育种前沿技术研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(21): 18-26. |
[2] | 张楠, 张士昌, 彭义峰, 李亚青, 李孟军, 史占良. 小麦黄色素相关分子标记的有效性验证[J]. 中国农学通报, 2025, 41(16): 21-27. |
[3] | 任文静, 司劲超, 陈立, 杨丽梅, 庄木, 吕红豪, 王勇, 季家磊, 张扬勇. CRISPR基因编辑技术加速蔬菜作物遗传改良[J]. 中国农学通报, 2024, 40(24): 107-115. |
[4] | 杨海峰, 李梦荷, 王雅丽, 董彦琪, 顾国兵, 王泽, 孙玉镯, 申思洋, 张栩. 基于文献计量学的中国2000—2021年CRISPR技术研究态势分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(6): 41-51. |
[5] | 徐颖超, 陆森, 张思程, 孟琦涛, 林惠境, 薛舒丹, 刘洪标, 郭汉权, 傅曼琴, 宋东光, 钟玉娟. GWAS在葫芦科作物遗传改良中的研究进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(22): 23-33. |
[6] | 赵雅儒, 邳植, 刘蕊, 马语嫣, 吴则东. 不同甜菜单胚细胞质雄性不育系与保持系的遗传多样性分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 35-40. |
[7] | 孙彬, 王芳, 杨雨春, 王君, 陆志民, 董广志, 史婉玲. 水曲柳研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 74-79. |
[8] | 权莹, 张晓娟, 赵辉, 孙晓敏, 马秀奇. CRISPER/Cas9系统在植物基因组定点修饰及作物遗传育种中的应用研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(26): 9-14. |
[9] | 高忠奎, 蒋菁, 韩柱强, 黄志鹏, 熊发前, 唐秀梅, 吴海宁, 钟瑞春, 刘菁, 唐荣华, 贺梁琼. CRISPR/Cas9系统及其在粮油作物遗传改良中的研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(20): 26-34. |
[10] | 刘奇颀, 瞿华香, 余格辉, 喻白鹏, 张岳平. 芦笋种质资源与育种技术研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(1): 55-60. |
[11] | 董春燕, 梁卫红, 程辉, 于东明, 吕东, 孙炎锋, 苗琛. 植物脂氧合酶在逆境胁迫应答中功能研究进展[J]. 中国农学通报, 2020, 36(33): 102-107. |
[12] | 陶婧, 汪骞, 袁艺, 钟秋月, 李石开. 干制加工型白萝卜雄性不育系及组合农艺性状分析[J]. 中国农学通报, 2020, 36(28): 37-42. |
[13] | 关周博, 董育红, 田建华, 王学芳, 张忠鑫, 郑磊. 非转基因抗除草剂油菜细胞质雄性不育系的选育及应用[J]. 中国农学通报, 2020, 36(26): 9-13. |
[14] | 杨亚会, 刘冰江, 杨妍妍, 吴雄, 曹辰兴, 霍雨猛. 洋葱雄性不育恢复位点Ms座位的SSR标记开发及其应用[J]. 中国农学通报, 2020, 36(11): 49-55. |
[15] | 秦瑞英,李娟,李浩,杨亚春,杨剑波,魏鹏程. 基因组编辑技术在作物育种中的应用及监管现状[J]. 中国农学通报, 2019, 35(6): 96-100. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||