CMS with High Linolenic Acid Content in Brassica napus L.: Rapid Breeding Method and Effect

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0332

Abstract

Abstract:

In order to speed up the cross breeding process of Brassica napus L. with high linolenic acid content, taking the rapeseed germplasm with high linolenic acid content as experimental materials, the CMS and its corresponding maintainer lines of Brassica napus L. with high linolenic acid content were breed by using the rapid breeding method. The results showed that the breeding period was shortened from 5 to 6 years to 4 years, the linolenic acid content was increased from 11.85% to 16.96%, the oil content was increased from 45.0% to 48.8%, and the linolenic acid output per plant was increased from 0.98 g to 1.53 g. Compared with the original CMS (SHAAN6A), the oil content, the yield per plant, the linolenic acid content, the outcrossing seed coefficient and the linolenic acid yield per plant of "YM-1A" were increased by 8.45%, 4.49%, 59.43%, 12.8% and 80.65%, respectively, the coefficient of self-seed setting was decreased by 56.86%. Because the sterility, agronomy, quality and other traits had been significantly improved, YM-1A had the higher utilization value in cross breeding of Brassica napus L. with high linolenic acid content.

Key words: Brassica napus L., CMS with high linolenic acid content, rapid breeding, breeding effect

ZHANG Yaowen, DONG Yuhong, GUAN Zhoubo, WEI Shihao, LI Dianrong, LI Shaoqin, LIANG Fengzhi. CMS with High Linolenic Acid Content in Brassica napus L.: Rapid Breeding Method and Effect[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(9): 30-36.

Figures/Tables 6

References 32

[1]	郭齐雅, 于冬梅, 俞丹, 等. 1959、1982、1992、2002及2010-2013年中国居民营养与健康状况调查监测比较分析[J]. 卫生研究, 2016, 45(4):542-547.
[2]	赵丽云, 丁钢强, 赵文华. 2015-2017年中国居民营养与健康状况监测报告[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2022.
[3]	高颐雄, 张坚. α-亚麻酸体内转化为二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的研究进展[J]. 中国油脂, 2015, 40(9):27-31.
[4]	曹文婷, 孙萍, 李华艳. n-3多不饱和脂肪酸在不同疾病中的研究进展[J]. 山西医药杂志, 2014, 43(14):1668-1670.
[5]	SHARK A H, CRAWFORD M A, REIFEN R. Update on alpha-linelic acid[J]. Nutrition reviews, 2008, 66(6):326-332. doi: 10.1111/j.1753-4887.2008.00040.x URL
[6]	肖佳伟, 孙林, 陈功锡, 等. 中国亚麻酸资源植物分布格局及其与气候和地理因子的关系[J]. 西北植物学报, 2016, 36(3):606-617.
[7]	张耀文, 李殿荣, 田建华, 等. 一种高效筛选甘蓝型油菜高亚麻酸种质的方法[P]. 中国专利: 202010447957.2, 2020-08-20.
[8]	中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2014.
[9]	杨瑞楠, 张良晓, 毛劲, 等. 双低菜籽油营养功能研究进展[J]. 中国食物与营养, 2018, 24(1):58-63.
[10]	张耀文, 李殿荣, 侯君利, 等. 油荣种子中亚麻酸研究现状及改良思路[J]. 作物杂志, 2020, 21(4):21-29.
[11]	张耀文, 李殿荣, 侯君利, 等. 油菜高亚麻酸育种探析[J]. 西北农业学报, 2021, 30(7):949-962.
[12]	吴晶晶, 郎春秀, 王伏林, 等. 我国食用植物油的生产开发现状及其脂肪酸组成改良进展[J]. 中国油脂, 2020, 45(5):4-10.
[13]	马云倩, 李淞淋. 营养视角下中国近60年来居民食用植物油消费状况研究[J]. 中国油脂, 2020, 45(2):3-9.
[14]	熊秋芳, 张效明, 文静. 菜籽油与不同食用植物油营养品质的比较—兼论油菜品质的遗传改良[J]. 中国粮油学报, 2014, 29(6):122-128.
[15]	李殿荣, 陈文杰, 于修竹, 等. 双低菜籽油的保健作用与高含油量优质油菜育种及高效益思考[J]. 中国油料作物学报, 2016, 38(6):850-854. doi: 10.7505/j.issn.1007-9084.2016.06.021
[16]	李殿荣, 张耀义, 张文学, 等. 提高油菜亚麻酸含量,增强菜籽油健康功能[J]. 农业科学, 2019, 9(11):1026-1031.
[17]	LI D R, ZHANG Y W, ZHANG W X. A major breakthrough in the breeding of Brassica napus with high linolenic acid content, which linolenic acid content of germplasm resources exceeding 21% and of hybrids about 15%%[J]. Journal of plant sciences, 2019, 3(2):165-166.
[18]	于澄宇, 练景龙, 任莉锁, 等. 一种高亚麻酸油菜基因供体及其应用[P]. 中国专利: 201811207490.7, 2019-03-22.
[19]	余顺波, 高志宏, 曾章丽, 等. 高亚麻酸保健功能油菜新品系选育[J]. 贵州农业科学, 2021, 49(5):6-9.
[20]	陈俊坤, 曾章丽, 高志宏, 等. 高亚麻酸萝卜质胞质杂交油菜新品种油研712的选育[J]. 贵州农业科学, 2021, 49(7):1-5.
[21]	柴友荣, 薛雨飞, 蒋佳怡. PfFAD2基因和PfFAD3基因在大宗油料作物提高种子α-亚麻酸含量中的应用[P]. 中国专利: 201910254344.8, 2019-06-28.
[22]	杜卓霖. 利用生物技术改良油菜种子芥酸、油酸和α-亚麻酸组成[D]. 武汉: 华中农业大学, 2020.
[23]	徐劲松, 丁晓雨, 程勇, 等. 一种油菜高油酸高亚麻酸聚合育种方法[P]. 中国专利: 201910081541.4, 2019-05-03.
[24]	于澄宇, 王晓丽, 代春艳, 等. 一种抗草甘膦、高亚麻酸的甘蓝型油菜选育方法[P]. 中国专利: 202010026051.7, 2020-05-08.
[25]	于澄宇. 甘蓝型油菜授粉控制系统研究现状与前景[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2011, 39(9):93-100.
[26]	李殿荣, 田建华, 陈文杰, 等. 优质油菜品种秦优7号的选育、杂种生产及纯度检测[J]. 西北农业学报, 2010, 19(3):87-92.
[27]	尹明智, 官春云. 甘蓝型油菜细胞质雄性不育系1193A的选育及分析[J]. 西南农业学报, 2017, 30(9):1947-1953.
[28]	关周博, 董育红, 田建华, 等. 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. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200100017
[29]	张明龙, 殷琛, 林宝刚, 等. 甘蓝型细胞质雄性不育杂交油菜的育性不稳定性及其对产量的影响[J]. 黑龙江农业科学, 2004, 27(3):11-14.
[30]	文凤君, 邓武明, 赵昌斌, 等. 甘蓝型油菜优质高配合力质不育系南A6的选育与应用[J]. 农学学报, 2013, 3(12):6-11.
[31]	侯国佐, 朱永生, 潘文生. 甘蓝型油菜微量花粉问题的研究:1微量花粉发生规律的观察[J]. 贵州农业科学, 1991, 20(2):17-21.
[32]	张天真主编. 作物育种学总论[M]. 北京: 中国农业出版社, 2006.

筛选世代	筛选环境	育性指标		自交结实系数	异交结实性			比对照相比/%
筛选世代	筛选环境	不育度	不育率	自交结实系数	结角率/%	角粒数	结实系数	含油量	亚麻酸含量
F₁代	春油菜	>99	100	<0.25	>99.5	>17.5	>17.4	>90	>65
F₂代	冬油菜	>98	100	<0.25	>99.5	>17.5	>17.4	>93	>75
F₃代	温室	>99	100	<0.25	>99.5	>18.0	>18.0	>95	>80
F₄代	春油菜	>99	100	<0.25	>99.5	>18.5	>18.4	>97	>85
F₅代	温室	>99	100	<0.25	>99.5	>18.5	>18.4	>98	>90
F₆代	春油菜冬油菜	>98	100	<0.25	>99.5	>18.5	>18.4	>98	>95

筛选世代	筛选环境	育性指标		自交结实系数	异交结实性			比对照相比/%
筛选世代	筛选环境	不育度	不育率	自交结实系数	结角率/%	角粒数	结实系数	含油量	亚麻酸含量
F₁代	春油菜	>99	100	<0.25	>99.5	>17.5	>17.4	>90	>65
F₂代	冬油菜	>98	100	<0.25	>99.5	>17.5	>17.4	>93	>75
F₃代	温室	>99	100	<0.25	>99.5	>18.0	>18.0	>95	>80
F₄代	春油菜	>99	100	<0.25	>99.5	>18.5	>18.4	>97	>85
F₅代	温室	>99	100	<0.25	>99.5	>18.5	>18.4	>98	>90
F₆代	春油菜冬油菜	>98	100	<0.25	>99.5	>18.5	>18.4	>98	>95

名称	亚麻酸含量/%	亚麻酸含量变异/%		含油量/%	含油量变异/%		单株产量/g	单株产量变异/%		单株亚麻酸产量/(g/株)	单株亚麻酸产量变异/%
名称	亚麻酸含量/%	年季间	环境间	含油量/%	年季间	环境间	单株产量/g	年季间	环境间	单株亚麻酸产量/(g/株)	年季间	环境间
YM-1B	17.52	4.19	3.52	49.22	3.61	4.12	22.57	2.44	2.86	1.78	3.06	3.79
YM-1A	16.66	4.11	3.26	48.8	3.97	4.22	18.06	3.64	3.16	0.68	3.39	2.98

名称	亚麻酸含量/%	亚麻酸含量变异/%		含油量/%	含油量变异/%		单株产量/g	单株产量变异/%		单株亚麻酸产量/(g/株)	单株亚麻酸产量变异/%
名称	亚麻酸含量/%	年季间	环境间	含油量/%	年季间	环境间	单株产量/g	年季间	环境间	单株亚麻酸产量/(g/株)	年季间	环境间
YM-1B	17.52	4.19	3.52	49.22	3.61	4.12	22.57	2.44	2.86	1.78	3.06	3.79
YM-1A	16.66	4.11	3.26	48.8	3.97	4.22	18.06	3.64	3.16	0.68	3.39	2.98

名称	雄蕊长度/mm	雌蕊长度	花朵直径/mm	花瓣长/mm	花瓣宽/mm
YM-1A	3.58±0.46 b	7.70±0.55	15.72±0.62 b	8.88±0.71 b	5.19±0.56 b
YM-1B	8.25±0.56 a	7.62±0.63	18.03±0.58 a	12.16±0.76 a	7.57±0.66 b
比较	-57.98%^**	1.05%	-12.74%^**	-26.97%^**	-31.44%^**