本发明专利技术涉及一种高含量4‑甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法。所述选育方法包括：步骤A，将供体材料中丧失功能的基因导入待育种的受体材料中，获得聚合单株；步骤B，对聚合单株进行系统选育，获得高含量4‑甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物；其中，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少一个。所获得的高含量4‑甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物中含有丧失功能的蛋白，所述丧失功能的蛋白包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少两个。所述选育方法通过分子标记辅助选择技术，节省了育种成本，缩短了育种时间，提高了育种效率。
A breeding method of high content of 4 methyl sulfur oxybutyl glucosinolates in Brassica rapa
The invention relates to a method for breeding high content of 4 methyl sulfur oxybutyl glucosinolates in Brassica rapa. Including the selection method: step A gene donor material for breeding the receptor loss of function material, polymerization plant; step B, the polymerization plant breeding system, to obtain a high content of 4 methyl sulfur oxygen Ding Ji glucosinolates in Brassica rapa; among them, the loss of functional genes including BrAOP2.1 BrAOP2.2 and BrAOP2.3, at least one of the. Loss of function protein containing high content of the 4 methyl sulfur oxybutyl glucosinolates in Brassica rapa, the loss of function of proteins including BrAOP2.1, BrAOP2.2 and BrAOP2.3 in at least two. The breeding method has the advantages that the breeding cost is reduced, the breeding time is shortened, and the breeding efficiency is improved.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于育种
，具体涉及一种高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法。
技术介绍
白菜类作物(Brassicarapa,L.syn.Brassicacampestris)属于十字花科芸薹属，包含许多重要的蔬菜、饲用及油用作物。我国是白菜类作物的起源和演化中心。白菜类作物在我国已有两千多年的栽培历史，并逐渐演化出包括大白菜、小白菜、芜菁、菜心、菜薹等多种类型，成为我国分布最广，种植面积最大的蔬菜类作物之一，在农业生产中占有举足轻重的地位。硫甙葡萄糖甙(简称硫甙)是十字花科植物中特有的一种次级代谢产物，这种代谢产物在植物细胞遭到破坏后，立即与细胞外的黑芥子酶结合形成特定的降解产物，这些降解产物不仅有助于植物防御病虫害，而且也是十字花科蔬菜产生特殊口感和风味的重要原因。近些年，对硫甙降解产物的研究发现，一些硫甙的降解产物，特别是4-甲基硫氧丁基硫甙(GRA)的降解产物萝卜硫素能够通过阻断细胞周期和促进细胞凋亡的方式来抑制肿瘤的生长。越来越多的研究发现，萝卜硫素能够有效抑制肠癌，胃癌，肺癌，前列腺癌，肝癌，结肠癌等多种肿瘤细胞的生长。十字花科蔬菜中，在西兰花、花椰菜等甘蓝类蔬菜物中检测到了较高含量的GRA，然而，在大多数白菜类作物中，仅能够检测到微量的，甚至检测不到GRA的含量。AOP2基因编码的酶是催化有益硫甙GRA转化为NAP(3-丁烯基硫甙)的关键因子。虽然白菜类和甘蓝类作物都发生了全基因组复制事件，都存在3个AOP2基因，但在白菜类作物中3个AOP2基因都具有活性，而在甘蓝中有2个AOP2基因由于发生碱基缺失，从而造成提前终止，使其丧失了功能。这可能是造成甘蓝类作物含有较高GRA的原因。另外，由于AOP2基因冗余现象的存在，可能导致一个拷贝功能的丧失并不能显著影响其体内硫甙GRA的积累。因此，创建携有两个或者三个功能丧失的BrAOP2基因的白菜类作物对培育高含量有益硫甙GRA的各类白菜作物的新品种具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法，该方法通过聚合杂交和分子标记辅助选择技术，选育出同时携有两个或者三个BrAOP2基因功能丧失的白菜类作物，从而快速选育出高含量有益硫甙GRA的白菜类材料。为此，本专利技术提供了一种高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法，其包括：步骤A，将供体材料中丧失功能的基因导入待育种的受体材料中，获得聚合单株；步骤B，对聚合单株进行系统选育，获得高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物；其中，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少一个。在本专利技术的一些实施中，所述聚合单株中含有丧失功能的基因，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少两个。在专利技术的另一些实施例中，所述高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物中含有丧失功能的蛋白，所述丧失功能的蛋白包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少两个。在专利技术的一些实施例中，所述供体材料至少为一株，当所述供体材料为两株以上时，供体材料之间丧失功能的基因不同。在本专利技术的另一些实施例中，所述供体材料中丧失功能的基因通过自然突变、EMS诱变、RNAi干扰或利用CRISPR/Cas9敲除法获得。在本专利技术的一些实施例中，通过聚合杂交将供体材料中丧失功能的基因导入待育种的受体材料中，并通过分子标记辅助选择法筛选聚合单株。在专利技术的另一些实施例中，通过分子标记辅助选择法对聚合单株进行系统选育。在本专利技术的一些实施例中，所述系统选育的代数为2-4代。根据本专利技术，所述供体材料和待育种的受体材料均为白菜类作物。根据本专利技术，所述高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物中的4-甲基硫氧丁基硫甙的含量是普通白菜类作物中的4-甲基硫氧丁基硫甙含量的5-10倍。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述选育方法通过聚合杂交和分子标记辅助选择技术，选育出同时携有两个或者三个BrAOP2基因功能丧失的白菜类作物，从而快速选育出高含量有益硫甙GRA的白菜类材料，且选育出的高含量有益硫甙GRA的白菜类材料可以直接用来配制含有高有益硫甙GRA的白菜组合。同时，所述选育方法通过分子标记辅助选择技术，避免了通过仪器去测定每份材料的GRA含量，大大节省了育种成本，缩短了育种时间，提高了育种效率。附图说明下面结合附图来说明本专利技术。图1为实施例1中高含量GRA白菜类作物选育方法的流程图；其中，括号内的数字表示种植的株数。图2为供体材料R-O-18中BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3的酶活性鉴定示意图。图3为BrAOP2.2标记的分型结果示意图；其中，FAM代表具有FAM荧光的植株；Hex代表具有Hex荧光的植株；Both代表具有FAM和Hex两种荧光的杂合植株；NTC代表阴性对照。图4为BrAOP2.3标记的分子检测结果示意图。图5为braop2.2braop2.3单株、BrAOP2.2BrAOP2.3单株、braop2.2BrAOP2.3单株、BrAOP2.2braop2.3以及L58、R-O-18、F1中GRA硫甙含量的测定结果示意图。具体实施方式为使本专利技术容易理解，下面将详细说明本专利技术。如前所述，创建携有两个或者三个功能丧失的BrAOP2基因的白菜类材料对培育高含量有益硫甙GRA的各类白菜作物的新品种具有重要意义，而目前并没有该白菜类作物新品种的快速选育方法。前人对油菜的AOP2基因进行RNAi干扰，降低了AOP2的活性，从而明显提高了油菜中GRA的含量，即AOP2的活性与GRA的含量呈负相关；另外，白菜类作物中的三个BrAOP2基因分布于三条染色体(A02，A03，A09)上，适合进行聚合杂交将分散在不同品种中的突变BrAOP2基因导入到同一个白菜品种中。本专利技术正是基于上述内容作出的。为此，本专利技术所涉及的一种高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法，其包括：(1)首先通过自然突变、EMS诱变、RNAi干扰或利用CRISPR/Cas9敲除法获得可能携带有丧失功能的基因的供体材料；在通过基因序列分析、原核表达及体外酶活实验筛选出携带有丧失功能的基因的供体材料；所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少一个；(2)将供体材料中丧失功能的基因通过聚合杂交的方式导入待育种的受体材料中，并利用分子标记辅助选择法筛选导入成功的阳性植株，获得聚合单株；获得的聚合单株中含有丧失功能的基因，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少两个，且丧失功能的基因为杂合子形式，即其编码的蛋白仍具有功能；所述供体材料至少为一株；当所述供体材料为两株以上时，供体材料之间丧失功能的基因不同；所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少一个；利用分子标记辅助选择法筛选聚合单株的具体方式为：首先根据功能丧失基因与功能正常基因之间的序列差异设计分子标记(例如，KASP标记和InDel标记)，此标记在功能丧失基因的植株和功能正常基因的植株中有明显的区别(如扩增片段大小不同，荧光信号不同)；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高含量4‑甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法，其包括：步骤A，将供体材料中丧失功能的基因导入待育种的受体材料中，获得聚合单株；步骤B，对聚合单株进行系统选育，获得高含量4‑甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物；其中，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少一个。
【技术特征摘要】
1.一种高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物的选育方法，其包括：步骤A，将供体材料中丧失功能的基因导入待育种的受体材料中，获得聚合单株；步骤B，对聚合单株进行系统选育，获得高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物；其中，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少一个。2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述聚合单株中含有丧失功能的基因，所述丧失功能的基因包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少两个。3.根据权利要求1或2所述的选育方法，其特征在于，所述高含量4-甲基硫氧丁基硫甙白菜类作物中含有丧失功能的蛋白，所述丧失功能的蛋白包括BrAOP2.1、BrAOP2.2和BrAOP2.3中的至少两个。4.根据权利要求1-3任一项所述的选育方法，其特征在于，所述供体材料至少为一株；当所述供体材料为两株以上时，供体材料之间丧失功能的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓武，梁建丽，武剑，程峰，刘志远，张冀芳，
申请(专利权)人：中国农业科学院蔬菜花卉研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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