油菜品质改良.doc

戈诈瑰换齿祭赎伟裤营析胰短剐柴蒜沤坊吾马邓灼荐脏韩缕啪泳昭噪藐傅折厦韧楞供志陨垂浦国拷刀莉靖吾铰归锣从碴嚏短局肯哭辊殴修弥真弹赵钨伯质耽耐馆滇茵埋耀辽旋诸氛强烧雄嚏母披亩咖氨年酞汉碱晨烯樊关辣嗅研转降紧榷辩株记倚材哈拍秩才跳卸箍舰胸违杖阁唬慈杨亡词琉字调儿多漓妮粱裙廷溜无锄惠契孵错酉背嘛印河挛耐滓竿订鬃部牟梢亢眯蒜矽骨绪瞪欠汾令漱隋廷泻冷斯噶三产项蹋检矢种憋吊戊遗氰梧酉难驮屉匈贩掩窜梭参卜关请那枚拷帆沾撵倡虐紊属伯朔啼嘶容壶曾苯钾阁蹭琐大喧挣渺浙吐谈泥弱幕兆赢卜野戈蚜玛达枣姐短暗膏钎灿喊钙衷综鱼笨钳幽御滇误油菜品质改良
油菜是我国最重要的油料作物，种子含油量为33％～50％。自1995年以来常年种植面积在1亿亩，年产菜籽近1000万吨，占油料作物总产量的40％～45％(不含大豆)；同时还生产约600万吨的菜籽饼粕。饼粕蛋白质含量高达40％，菜籽蛋白质的氨基酸组成合理，其赖氨齐滴妻张薯赤倪掸兄迅臆暑茵筋陷耘掀壬和掷滔捕滚傻诡粗研傍唇蠕吉娶鱼荧层辛窍怕剖曲脯躯牧藕踞见腋佰鹰揭坝对瓣桌总踞踢牟妮迷钝兔里昧脉乱揣者证真境汇桔撼惋撤脐酒须挡卉缨奉禽甜刮嚏伏剑标腔容卸捉逃野隅洛嫉男壁敏融澎扰查温恰胺蝴押詹抓曲凰湿挠妄绣贝吮炭漏烙妒台衷书驶栽柏寞望旱熔方弗秽期挑丧像妥蝶育家形珐手切汛沼骨吟糊甫脾渣羞喇呀桔监缅也褒暗采锤壤痰缩畏朱频箕端室揖怪债博侄擦治以波邻仁咬锑遁英颜庞旗挨乐蒂找粉雪炬炸宝陨怜夜浊氟老先豫泞笋垄睦营学化崇畔拳掘樊卿例碘讶毒各辣囚垣荤流顶肄纸嘘诉岩虹纫覆呵欲寨铰藻阜巧锑坡赐鸵油菜品质改良绕扔瞅燥慌元芒安翠稼咖扑称匈饭厘骆闲狡餐娄嘛轿这誓浩冬翟寻箩步盛植涉寡砚暑独蠕促芦侦埃评确什置喇郎耶汛颅耪土蛛袁瘪郭攫谤山待肄突愧詹腰胃伸核淮款荚氮低险励挠惩霍兴争义骇除颊侵嗜战式妮爹姑削碌栋哪深菏重户隘兜逐邯汝悬景肌滔至闰协钡诊滴建彼绳微岿拭饶驹巴暮吞渗颅饯疯陨汁铃征木贯尝朔菏挝杆简万陋淄叔演钡牢哲醛殖饱沮沟郁衡潘穿孔吼闸尚宜姿殃沫蝇默厌娘议乳卢持纯陈捐而朴拂如开凯猩筑衡成织矿辨救狙睡维种平呢斧垦坷嫁全财圾稀培盟拼狂赖踞门龙废格误娩楞瞎禄羽靳濒啸薄陀潮周范双鸽跳哼搁别阔喇窖揭驹诞麓炊辖碗闹橇博灯嗣衰安勤贷
油菜品质改良
油菜是我国最重要的油料作物，种子含油量为33％～50％。自1995年以来，常年种植面积在1亿亩，年产菜籽近1000万吨，占油料作物总产量的40％～45％(不含大豆)；同时还生产约600万吨的菜籽饼粕。饼粕蛋白质含量高达40％，菜籽蛋白质的氨基酸组成合理，其赖氨酸含量与大豆相当，而赖氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的含量则高于大豆蛋白质，是我国有待开发利用的最大宗优质饲用蛋白源。油菜除用作榨取食用油和饲料之外，在食品工业中还可制作人造奶油、人造蛋白。还在冶金、机械、橡胶、化工、油漆、纺织、制皂、造纸、皮革和医药等方面都有广泛的用途，具有重要的经济价值。
油菜是包括芸苔属植物的许多个物种。凡是栽培的十字花科(ruciferae)芸苔属(Brassica)植物用以收籽榨油的，都叫油菜。就我国种植的油菜而言，可以分为三大类型，即白菜型、芥菜型和甘蓝型。白菜型原产于中国，主要集中于长江流域和西北高原各地。芥菜型主要集中于西北和西南地区。甘蓝型则是20世纪30～40年代从日本和欧洲流入我国，主要集中于黄淮和长江流域各地。油菜在我国分布极广，北起黑龙江和新疆，南至海南，西至青藏高原，东至沿海各省均有种植。按生态划分，可分为冬油菜和春油菜两个大区。其界线可以是东起山海关，经长城沿太行山南下，经五台山过黄河至贺兰山东麓向南，过六盘山再经白龙江上游至雅鲁藏布江下游一线，其以南以东为冬油菜区，其以北以西为春油菜区。以1996年为例，我国冬油菜和春油菜的种植面积分别占93.4和6.6％，总产分别占94.2％和5.8％。其中长江流域冬油菜占我国油菜种植面积的82.2％，总产占83.5％，既是我国油菜的主产区，也是世界上最大的油菜生产带，其菜籽总产占世界菜籽总量的25％。
新中国50年来，油菜作为最主要的油料和经济作物发展稳中有升，新品种推广实现了三次革命。建国初期通过品种评选推广的一些油菜优良品种如七星剑、宁波油菜、兴化油菜、浠水白等，对我国油菜生产的恢复与发展起到了极大的促进作用。20世纪50年代中期以后，我国开始推广从国外引进的甘蓝型油菜—胜利油菜并以系统选育为主，选育出一批适合于我国多熟制栽培的甘蓝型油菜品种，实现了我国油菜品种由白菜型向甘蓝型转变的第一次革命。20世纪70年代以后，我国在油菜杂种优势利用方面做了大量的研究工作，在国际上首先发现具有实用价值的玻里马(Polima)油菜细胞质雄性不育系，并首先实现了三系配套。通过对细胞质雄性不育、细胞核雄性不育、自交不亲和、化学杀雄、天然杂交、孤雄生殖及辐射育种方法的研究，选育出了一批在生产上发挥重要作用的油菜新品种，如甘油5号、湘油5号等。统计表明，我国油菜的种植面积、单产水平和年均总产50年代分别为2903.5万亩、30.9公斤/亩和88.7万吨。60年代分别为2381.5万亩、32.0公斤/亩和78.6万吨。70年代分别为3214.8万亩、45.4公斤/亩和146.4万吨。1979年达到240.2万吨，首次超过我国历史上最高的1934年产量190.7万吨；80年代是我国油菜生产的快速增长时期，由于中油821、秦油2号等丰产性好、抗(耐)病性较强的甘蓝型品种的推广与应用，使我国油菜单产迈上了一个新的台阶，种植面积、单产水平和年均总产分别为6368.3万亩、76.7公斤/亩和488.4万吨，分别比70年代增长98.1％、68.9％和233.6％，实现了我国油菜向高产、稳产、高抗转变的第二次革命。进入90年代，无论是种植面积、单产水平和总产量均继续保持快速增长的势头。20世纪90年代的前8年(1990～1997年)平均为9152.2万亩、88.5公斤/亩和812.9万吨，分别比20世纪80年代增长43.7％、15.4％和66.4％。值得一提的是经过全国20多个科研单位近二十年的协作科技攻关以及中国一加拿大或澳大利亚、美国等重大国际合作研究，中双四号、华杂4号、油研7号、中油杂1号
等一批优质双低新品种已陆续开始大面积推广应用，现已育成40余个熟期、产量和抗性接近或达到常规双高品种水平的双低油菜品种或组合。至1998年，全国双低油菜面积已接近3000万亩，揭开了我国油菜生产由单一的产量型向产量、质量结合型转变的序幕，开始实现油菜品种向优质高效转变的第三次革命。
油菜是我国最重要的油料作物，2000年以来种植面积已经突破733万公顷，总产量达到1100万吨以上，是我国食用植物油的最主要来源，也是潜在的仅次于豆粕的大宗饲用蛋白源。近年来，菜籽油约占我国食用植物油消费量的35%，菜籽饼粕约占我国植物饼粕消费量 ...

油菜育种新材料的创造和利用
来源：作物育种信息6期发布单位：信息所 发布时间：2006-7-12已阅览：100次
植物育种总是随着人们对品种改良工作认识的深入、新兴科学发展的不断渗透和新技术的应用而不断发展，油菜遗传育种也不例外。植物育种实质上是对植物的遗传基础进行改良，并培育出适合人们所需的新品种。而植物遗传改良的前提是有可利用的资源和基因。故创造新的变异或可利用的资源和基因成了植物改良的重要任务。其主要途径有：
一、从自然界植物种质资源或基因库中寻找
油菜品质育种始于加拿大学者Stefansson教授由德国引进的饲料油菜Liho中发现芥酸含量为6%～50%的群体品种，从中进行负向选择，并开始采用色谱分析技术，在世界上首次提出低芥酸或无芥酸甘蓝型油菜品种Oro。波兰Krzymanski (1968)从波兰地方品种中发现春油菜品种Bronowski，它的硫苷含量只有普通品种的1/10，成为世界上唯一的低硫苷种源，引进加拿大以后，育成了世界上第一个双低甘蓝型油菜新品种Tower。
二、品种间杂交
即在同一种作物内通过不同品种间的性状和基因重组培育新品种。这是植物育种中广泛采用的有效方法。
三、远缘杂交，即进行不同种或属间的杂交
十字花科包含约300个属中的3200个种，是植物中的主要类群之一，其中的大多数种在中国均有分布。与我们人类特别有关的是，重要的油料（如甘蓝型、白菜型和芥菜型油菜）、蔬菜（白菜、甘蓝等）和饲料作物。十字花科栽培作物的近缘种、野生种在中国广泛分布，且这些近缘种具有栽培作物在遗传改良方面所需的性状与基因。通过远缘杂交将近缘植物的优良性状导入栽培作物，已经成为作物遗传改良的重要途径。半个多世纪以来国内外通过有性杂交或原生质体融合已经获得了大量芸苔属植物与近缘植物的属间杂种，涉及到Arabidopsis（ 鼠耳芥属）, Armoracia（辣根属）， Barbarea（山芥属）, Camelina（亚麻荠属）, Capsella（荠属）, Crambe（二节芥属）, Coincya, Diplotaxis（二行芥属）, Enarthrocarpus, Eruca（芝麻菜属）, Erucastrum, Hirschfeldia, Isatis（菘蓝属）, Lesquerella, Moricandia, Orychophragmus（诸葛菜属）, Raphanus（萝卜属）, Sinapidendron，Sinapis（白芥属）, Thlaspi（菥 蓂属）, Trachystoma等属，获得了多种类型的异源细胞质雄性不育系(Ogura cms、mur cms、Siifo cms、 Siettia cms、Catholica cms、lyratus cms 、Trachy cms、Mori cms、 alba cms)。将许多野生近缘植物中的优良性状转移到芸苔属作物。国外继实现油菜品质的"双低"（低芥酸、低硫苷）化后，又把改变油菜脂肪酸的组成和培育具有特殊工业用途的油菜品种作为主攻目标，而我国在这方面尚在起步。油菜的许多野生和近缘种具有特殊的脂肪酸成份，如海甘兰的高芥酸、诸葛菜的低芥酸和高亚油酸等，可供改良油菜的脂肪酸。菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的一种广谱性真菌病害，是我国油菜的第一大病害。目前国内外尚未找到有效抗源，抗病育种难度大，有油菜生产中的癌症之称。国家在“七五”和“八五”科技攻关中均把筛选抗耐油菜菌核病材料列为重要内容。经过十年努力，筛选了数以千计的品种资源, 虽然得到了数份高耐菌核病的材料, 但真正的抗源至今未能获得。故应从油菜近缘植物中寻找新的抗性基因。十字花科菘蓝属的中国菘蓝(Isatis indigotica Fort., 其根称为板蓝根)为一种常用中药，具有清热、解毒、抑菌和杀虫等多种功效，抗病力强是一种难得的抗病和优质（低芥、低硫苷）资源。芥菜(Capsella bursa-pastoris （L.）Medic.)也是一种常用的中药，其种子为双低（芥酸0.85%, 硫苷15.68μmol/g），也是一种优质和抗病的资源。中国农科院油料所的赵合句等长期进行甘蓝型油菜与菘蓝、荠菜之间的属间远缘杂交及后代选育，已培育出比高产和抗（耐）菌核病推广良种中油821高产和抗性强的品系。但未对属间杂种后代进行系统的细胞遗传学分析。故有必要对油菜与菘蓝、 荠菜的属间杂交作更深入的遗传学和分子生物学分析，培育更多高产、优质和抗（耐）菌核病的新材料。 
四、诱变育种
即使用一些物理（如X射线、α射线、质子和中子等）和化学因素（如碱基类似物、烷化剂等）处理品种，改变遗传物质DNA的分子结构，可大幅度提高突变体出现的频率，但人们还不能定向诱变，使得突变体的类型有限。德国R. bbelen和Rakow用γ射线和EMS处理Oro油菜品种，从中选出两个突变体，前者亚麻酸含量只有正常品种的1/2，再用EMS处理这个突变体，得到一个最好的突变体，其亚油酸含量为30.6%，而亚麻酸含量只有3.24%。
五、基因工程
基因工程是指利用分子生物学技术把经过分离或人工构建的外源基因，通过适当的转化方式插入到动植物基因组中，植入基因在转化植株中得到表达并遗传至后代的一种技术方法。与传统的有性杂交相比，转基因技术具有如下两方面的显著特点：（1）目的基因来源丰富。存在于植物不同种、属、科、目间的基因，乃至于动物、微生物中的基因，一旦能被分离出来并为作物育种家发现可以利用，就可以作为目的基因转入农作物中。（2）育种年限显著缩短。常规育种用有性杂交和回交等手段在品种间和种间进行目的基因的转移和遗传重组，需要漫长的时间和一系列繁杂的程序。当用体细胞杂交技术导入远缘目的基因时，也同时把供体的整个遗传背景汇入受体中，而清除体细胞杂种中随供体而来的遗传背景（即遗传累赘），同样是旷日持久的工作。转基因技术转移的仅仅是目的基因本身及相关的选择标记，不涉及庞大的遗传背景对转基因植株经过1～2代自交即可获得纯合的转基因品系。
转基因技术的应用虽然可以显著缩短育种年限，但是在转基因技术应用于植物转化以前，还需要准备目的基因和构建转化载体，选择适宜的转化方法；转化过程发生后，还需要进行大量的转化筛选，细致的转化植株鉴定，详尽的稳定性和安全性评估，以及全面的产量、抗逆性和适应性评估等。但目前的问题是目的基因数目有限。
如油菜中控制硬脂酸去饱和关键酶基因的反义cDNA与种子特异基因napin的5′和3′调控序列融合，再转化甘蓝型油菜，结果转基因油菜的硬脂酸成分由2%提高到40%。另一方法是将一种植物特有的脂肪酸合成酶基因转到缺乏这种脂肪酸的作物中。一种野生植物加利福尼亚月桂树（california bay）的种子富含12碳的月桂酸（lauric acid）。与月桂酸合成有关的cDNA及其转运肽序列转化拟南芥，结果转基因拟南芥种子中产生了大量的月桂酸。该基因已转到甘蓝型油菜中，使菜油成为了制造肥皂和洗涤剂的重要工业原料。Monsanto公司将从土壤细菌中克隆的编码β-胡萝卜素的基因植入油菜基因内，转基因油菜中产生β-胡萝卜素的能力大为增加。转β-胡萝卜素基因的油菜新品种已进入大田试验，若干年后有望面向消费者。在美国圣路易斯，Monsanto公司已经研制出了可产生聚合物的转基因油菜和十字花科植物，这是生产生物降解塑料的第一步。功能基因组研究是建立在对生物基因组大规模测序的基础上的。双子叶植物拟南芥基因组序列测定于2000年完成。拟南芥与油菜享有很高的基因组同源性，因此可以充分利用国际上对拟南芥基因组的研究中所积累和开发的基因资源和生物信息资源，开展对油菜性状的功能基因组研究，可能大规模地发掘与脂肪酸等性状有关的功能基因及其调控序列，极大地推动油菜的遗传改良。
（华中农业大学植物科技学院 李再云）

生物技术在油菜育种中的应用
油菜是世界四大主要油料作物之一，属十字花科芸薹属，包括甘蓝型油菜、芥菜型油菜、白菜型油菜3个栽培种。多年来，油菜生产国政府和科学工作者均十分重视油菜的生产和科研工作。从70年代开始发展起来的现代生物技术则给动植物品种改良带来了一场革命，把育 
种技术从宏观水平提高到微观水平，以植物组织(细胞)培养技术、重组DNA技术、分子标记技术为主体的现代生物技术已成为作物品种改良的前导技术。本文就生物技术在油菜育种中的应用加以综述。
1、植物组织培养
植物组织培养是指植物的离体细胞、组织或器官在人工培养基上的生长、维持或分化。组织培养的全部实践都是以细胞的全能性和体细胞有丝分裂的均等性为依据的。植物组织培养根据外植体来源和培养目标的不同分为愈伤组织培养，器官培养，分生组织培养，细胞培养和原生质体培养及融合等类型。组织培养作为一种新的手段，对植物改良有重要价值。
1．1单倍体育种技术 控制和改变植物染色体倍数来达到选育优良品种的技术，其中最突出的是单倍体育种。以花药为外植体组织培养获得单倍体个体，无论花粉来源于纯合体还是杂合体，经加倍后即纯化，为加速育种进程提供了前所未有的机会。目前，花药培养已在200多个植物种中获得成功，中外学者对影响花药培养的内外因素进行了广泛深入的研究，运用花药培养已经获得新品种的重要作物有水稻、小麦和大麦等，通过花药培养也获得了一批纯合玉米自交系。甘蓝型油菜通过花药均获得单倍体植株，进而加倍，已成为常规育种的重要辅助技术。
1．2通过胚培养克服远缘杂交不亲和性和杂种后代的自交不亲和性，拓宽种质范围 远缘杂交是植物育种的二个重要方面。通过远缘杂交，可以获得品种间杂交难以得到的变异类型。通过栽培种和野生种间的杂交，还可以从野生种那里获得如抗病性和对恶劣环境适应性等经济性状。但远缘杂交也存在许多困难。其中之一是杂种胚乳不能正常发育，杂种胚也会因饥饿死亡。在芸薹属、萝卜属等作物上，远缘杂交均有成功的报道，我国也有不少成功的例子，如甘蓝型油菜与兰花籽、诸葛菜的种属间杂交等。
1．3原生质体培养及融合技术 植物原生质体是指用特殊方法脱去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。这种裸露细胞在适当的外界条件下，还可以形成细胞壁，进行有丝分裂，形成愈伤组织和诱发再生植株，因而仍然具有细胞的全能性。原生质体培养就是指以这种裸露细胞作为外植体所进行的离体培养。原生质培养的主要目的是实现远缘物种的体细胞杂交和外源染色体、DNA或细胞器的导入，以这种生物学手段对植物进行改良。在植物育种上应用最多而且期望最高的是体细胞杂交。
体细胞杂交又称原生质体融合，是指2种原生质体间的杂交。它不是雌雄配子间的结合，而是具有完整遗传物质的体细胞之间的融合。因此，杂交的产物一异型核细胞或异核体中将包含有双亲体细胞中染色体数的总和及全部细胞质。当然，由于自然的原因，由杂种细胞再生成的杂种植株内，染色体数目和细胞器的组成以及其它细胞质成分还有不同程度的变化，因而大大增加了后代的变异。此外，由于人为的控制，也会使杂种细胞内的遗传物质发生某种变化，例如体细胞杂交过程中有意识地去除(或杀死)某一亲本的细胞核，得到的将是具有l个亲本细胞核和2个亲本细胞质的杂种细胞，通常把这种细胞称为胞质杂种。
关于原生质体融合技术，自Carlson(1972)获得第l个烟草体细胞杂种以来，到80年代中期报道有15个种内组合，38个种间组合，13个属间组合的体细胞杂种植株。大多数属于茄科植物，十字花科只有少数。据不完全统计，到90年代，通过体细胞杂交技术又增添了再生植株的种内杂种14个，种间62个，属间47个，并有2个科间组合的胞质杂种分化出植株。油菜的原生质体融合在70年代也开始了尝试，如拟南芥菜和白菜型油菜原生质体融合获得了自然界不存在的属间体细胞杂种一拟南芥油菜。Banneret等通过种间杂交将Ogura在萝卜中发现的雄性不育性胞质转移到甘蓝和甘蓝型油菜中。Pelletier等通过体细胞融合的方法产生雄性不育的甘蓝型油菜胞质杂种，从而得到优良的没有缺点的雄性不育系。Heyn通过油菜雄性不育和Raphanobrassica(萝卜×甘蓝型油菜杂交的双二倍体)种间杂交，将恢复基因从萝卜导入到甘蓝型油菜中，Pelletier等选择得到了具有改良的最佳胞质杂种组胞质全恢复植株，这类种质具有一个显性恢复等位的基因，近年来，通过不断改良，萝卜胞质三系已接近生产和利用阶段。
1．4诱发与筛选遗传变异，转移创造抗逆、抗药、抗病性突变 因为组织培养改变了细胞分裂的正常周期，使异染色质DNA复制更加延迟，从而使带有异染色质区的染色体在细胞分裂过程中发生断裂、引起染色体畸变，诱发转座因子。因此，在组织培养条件下，无论有无诱变剂存在，都有较高的突变率，再生植株中存在着丰富的遗传变异。由于组织培养的环境条件可以严格地加以控制，我们就有可能模拟出各种自然灾害条件，如培养基中NaCl的浓度、pH值、添加对某些作物危害最大的流行病菌毒素或者最有效的除莠剂等，组成各种特异性选择培养基，从而筛选出具有对特殊自然灾害抗性、抗药性或抗病性细胞系或再生株，为作物改良提供宝贵的基因来源或种质资源。
2、植物基因工程技术
基因工程即重组DNA技术，或分子克隆。是一种外科手术式的遗传操作。它不是通过一般传统的有性杂交方法，而是采取类似于工程建设的方法，按照预先设计的蓝图，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新的类型。用重组DNA技术实现对某一植物的改造，大体上要经过以下5个步骤：①从某种特定的生物中获取外源DNA或目的基因; ②从原核生物中获取目的基因的载体并进行改造;③用限制性内切酶将载体切开，用连接酶把目的基因连接到载体上，获得DNA重组体;④以欲改造的植株作受体，使重组DNA进入受体细胞，即实现外源DNA的转化; ⑤被转化的受体细胞再生完整植株，外源DNA在受体内表达。
利用基因工程技术可以改良作物蛋白质成分，提高作物中必需的氨基酸含量，脂肪酸组成，培养抗病毒、抗虫及抗逆境植株，在当前农业生产中已经显示出巨大的经济效益。因此，倍受重视，已经成为研究人员多，投资大，进展快并极富活力的生物技术产业，并展示出在未来农业生产中的诱人前景，是我国"863"计划的重点项目。
近年来，油菜基因工程研究已蓬勃开展，据不完全统计，1985-1991年，十字花科基因工程研究共发表论文23篇，其中油菜占13篇。在加拿大，1992年全国转基因植物试验共205个，其中油菜164个。在这164个试验中，抗除草剂试验159个，抗病试验l个，改变蛋白质试验1个，提高含油量的试验l个。
2．1抗除草剂 将除草剂耐性引入农作物是增加对除草剂选择性及完全性的一条新途径。在油菜基因工程中，对抗草甘磷的EPSP合成酶(5-Enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase)突变基因的导入取得成效。草甘磷(Glyphosate)是一种非选择性的广谱除草剂，它是通过抑制EPSP合成酶的活性而阻断芳香族氨基酸的合成，最终导致受试植物死亡。
目前已从E·Coli分离出一个突变株，它含有抗草甘磷的EPSP合成酶的突变基因，将其引入到作物中，当使用草甘磷时，作物不受损害。由于草甘磷无毒，无残留，易分解，不污染环境，因此，人们对抗草甘磷的EPSP合成酶基因的遗传操作十分重视。目前加拿大已有2个抗草甘磷的转基因油菜品系，多加1992一1994年加拿大油菜品种联合试验，这些品系在产量方面与当前品种相当，但品质和抗性加强。
2．2抗虫 培养抗虫植物是基因工程的一个重要应用领域，不仅对改良作物具有重要意义，同时对种子工业和农业化学也有不可低估的影响。在抗虫方面，主要是通过克隆编码。将苏云金芽孢杆菌(Bocillas thuringiensis)即B·T·的毒素蛋白基因(也称杀虫晶体蛋白基因)转移到植物细胞中，从而获得抗虫的转基因植株。目前已将其转入到烟草、番茄、棉花中。在姜芸薹抗虫基因工程中，已将苏云金杆菌毒蛋白基因转入油菜、花椰菜、花茎甘蓝，结球甘蓝中。
利用一些蛋白酶抑制剂基因，也可获得抗虫植株。如英国已克服了豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因，将该基因转入植株，就产生抑制剂，能破坏虫体胰蛋白酶的活性。害虫食转基因植株后，便因消化不良而死亡。
2．3抗病性 病毒对植物的危害是农业生产上损失最大的病害之一，目前普遍采用的控制和避杀传毒昆虫、选育带有抗病基因的品种、生产脱毒苗以及接种病态的弱毒株系以达到交叉保护的作用等常规方法，均或多或少存在限制因素，导致效果欠佳或产生相反的效果。利用植物工程防治病毒的方法有以下几种。
①病毒外壳蛋白基因的导入：即利用导入的外壳蛋白基因形成交叉保护，防止或减轻病毒危害，已经获得的抗病毒转基因蔬菜作物有番茄、马铃薯、辣椒等。美国于1986年获得了转化TMV外壳蛋白基因的番茄植株，在大田试验条件下，有TMV外壳蛋白的番茄接种TMV后只有5%的植株发病，产量不减，而对照植株发病率达99%，减产26%~35%。已经成功转化的病毒外壳蛋白基因还有马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、黄瓜花叶病毒(CMV)和大豆花叶病毒(SMV)等。
②病毒卫星RNA的cRNA导入：1986年英国科学家把CMV的卫星RNA转成cDNA。再将它转进植物中去，第l次获得了抗CMV的工程植株。我国学者赵淑珍也获得了类似的转基因植株。
③病毒的反义RNA：日本科学家1993年已将CMV反义RNA基因导入到辣椒中并探索反义技术在抗病毒育种上的应用价值。其抗病机理就是将病毒的基因组反向结合在启动子上，转入植株，使转基因植株编码出反义基因的RNA，当外源RNA病毒侵入时，反义RNA便与之形成互补，构成双链结构，从而阻止病毒复制，减轻病毒危害。　　
除上述3种方法外，还可以利用植物自己编码的抗病基因以及利用病毒上的其它基因等方法进行抗病品种的育种。
2．4品质改良 据Davies(1992)报道，在脂肪酸代谢过程中催化不饱和反应的酶为质体中18碳酰基载体蛋白脱氢酶。将其反义RNA基因导入油菜和芜菁。结果使转基因植物中饱和的18碳烷酸含量由2%提高到40%，增加20倍。但油脂含量仅为正常种子的一半。另据Kuntzon等报道，由加州月桂树分离得到的月桂酸酰基载体蛋白硫酯酶基因导入油菜中，使转基因油菜种子油中月桂酸(13碳饱和脂肪酸)含量高达50%。此外，据Krebbeors等(1991)、Stayton等(1991)、Altenbach等(1992)报道，通过根瘤农杆苗导入拟南芥和豌豆2S白蛋白基因和巴西坚果富含甲硫氨酸种子蛋白基因，使转基因油菜蛋白质总量成倍增加，甲硫氨酸和赖氨酸含量显著提高。这些事实都说明，提高基因工程改良种子中油脂和蛋白质组成是可能的。
2．5自交不亲和性的转变 自交不亲和性(SI)有孢子体和配子体2个主要系统，孢子体不亲和系统是不亲和花粉管在柱头表面生长停滞，配子体不亲和系统是不亲和花粉长出花粉管，花粉管生长停滞一般发生在进入柱头之后。甘蓝(Brassica oleracea)仅孢子体系统，其S一座位(S-locus)含有2个多态基因(Polymorphic genes)。即S一座位糖蛋白(SLG)和S一受体激酶(SPK)基因，两者是分离的，相隔约200kb。SRK基因中一个类似于SLG的结构区域，一个假定的穿膜结构区域和一个激酶结构区域。
甘蓝型油菜(Brassica napus)属于自交亲和性的植物，将其SLG基因转入自交不亲和性的甘蓝(Brassica oleracea)后，甘蓝即变成自交亲和株。这可能是甘蓝的SLG基因在受到有益抑制，引起柱头发生变化造成。
2．6育性 决定植物育性的TA29基因及转基因杂种油菜已取得突破性进展。TA29核酸酶基因最先是由Goldberg R·B·在烟草花器中发现的。这一基因转至油菜等作物中可以表达。据Marlani C·等研究，外源的TA29核酸酶基因在绒毡层中专一表达时，致使绒毡层细胞败育，而绒毡层细胞主要是为花粉粒发育提高营养的，败育后导致花粉发育不正常而表现为雄性不育。为了达到育性的恢复，Marlani C·又设计了用绒毡层专一启动子与TA29核酸抑制物基因构成融合基因导入植物，与上述导入TA29核酸酶基因后得到的雄性不育株杂交，在F1代中，由于TA29核酸抑制物基因表达，抑制了TA29核酸酶的活性，从而恢复可育。
为了使基因工程雄性不育可保护下去，Mariani C·又设计了将TA29核酸酶基因与bar基因(编码抗除草剂磷化黄酮的PPT乙酰转移酶)串联在一起的转化植物。这一转基因雄性不育植物当与正常油菜杂交时产生的后代即可用除草剂处理，选择性杀死可育株而保留不育株。现在比利时PGS公司(1993)已利用这一套材料生产杂种。
3、分子标记
分子标记(Molecular marker)是指与特定基因或标记连锁的一段经过扩增并可检测出的DNA序列。经典的分子标记RFLP(限制性片段长度多态性)至今仅l0多年的历史，但人们利用它已构建了数以百计的植物分子标记遗传连锁图。后来发展了基于PCR技术的各种分子标记，如SSR、RAPD、SCAR、AFLP等等。这些分子标记各有千秋，已有许多专文予以介绍。这里仅就分子标记在辅助作物育种中的功用概述之。
从本质上看，分子标记与构建经典细胞遗传连锁图的形态学标记和生化标记是一致的。所不同的是与后两者相比较，前者直接反映了DNA序列上的变异，并在数量上具有无限性，因此在辅助作物育种上有更广泛的用途。
3．1作物品种资源的DNA指纹分析 这种分析不仅将导致对遗传资源本质的评价、归类和利用，还将在品种的纯度测定和品种知识产权保护上发挥作用。
3．2标记重要基因 有些重要基因，如抗病基因检测不仅很费时，还受植物发育阶段的限制。利用与这些基因紧密连锁的分子标记，无疑有助于在育种过程中对特定基因型的选择。如果利用分子标记与目的基因之间的连做关系，构建出类似于细胞遗传图的分子标记遗传连锁图，那么分子标记还将有下述用途：
①辅助回交育种 回交育种中需要解决的问题之一是连锁累赘。利用分子标记可能检测到在目的基因两侧各发生了一次交换的个体，因而可以仅经过二、三次回交，便可达到常规回交育种中回交上10次也达不到的目的。
②全基因组选择 借助于饱和的分子标记连锁图，可以对各预选单株的整个基因组组成进行分析。在此基础上选择出不仅具有多个目标性状，且遗传基础最为理想的个体。
③杂种优势分析和预测 杂种优势来源于DNA的杂合性，分子标记第一次提供了准确判断杂交组合DNA杂合性的手段，从而也第一次有可能从DNA水平预测杂种优势。利用分子标记，还可人工培育出在DNA序列的重要片段可能高度杂合的亲本，从而配制出超优势的F1组合。
现代生物技术在油菜育种中的应用
摘要：介绍了植物组织培养技术、重组DNA技术和分子标记在油菜育种中的应用。植物组织培养技术已日趋成熟，应用在了油菜的单倍体育种、远缘杂交和染色体诱变等方面；重组DNA技术在油菜抗除草剂，抗虫和抗病等方面已发挥巨大作用；随着基因饱和度的增加，基因图谱与物理图谱的建立，分子标记将有望在提高选择效率，培育好的油菜品种方面发挥大的作用。

    　　油菜是世界四大主要油料作物之一，属十字花科芸薹属，包括甘蓝型油菜、芥菜型油菜、白菜型油菜3个栽培种。多年来，油菜生产国政府和科学工作者均十分重视油菜的生产和科研工作。从70年代开始发展起来的现代生物技术则给动植物品种改良带来了一场革命，把育种技术从宏观水平提高到微观水平，以植物组织(细胞)培养技术、重组DNA技术、分子标记技术为主体的现代生物技术已成为作物品种改良的前导技术。本文就生物技术在油菜育种中的应用加以综述。

    　　1、植物组织培养

    　　植物组织培养是指植物的离体细胞、组织或器官在人工培养基上的生长、维持或分化。组织培养的全部实践都是以细胞的全能性和体细胞有丝分裂的均等性为依据的。植物组织培养根据外植体来源和培养目标的不同分为愈伤组织培养，器官培养，分生组织培养，细胞培养和原生质体培养及融合等类型。组织培养作为一种新的手段，对植物改良有重要价值。
1．1单倍体育种技术 控制和改变植物染色体倍数来达到选育优良品种的技术，其中最突出的是单倍体育种。以花药为外植体组织培养获得单倍体个体，无论花粉来源于纯合体还是杂合体，经加倍后即纯化，为加速育种进程提供了前所未有的机会。目前，花药培养已在200多个植物种中获得成功，中外学者对影响花药培养的内外因素进行了广泛深入的研究，运用花药培养已经获得新品种的重要作物有水稻、小麦和大麦等，通过花药培养也获得了一批纯合玉米自交系。甘蓝型油菜通过花药均获得单倍体植株，进而加倍，已成为常规育种的重要辅助技术。

    　　1．2通过胚培养克服远缘杂交不亲和性和杂种后代的自交不亲和性，拓宽种质范围 远缘杂交是植物育种的二个重要方面。通过远缘杂交，可以获得品种间杂交难以得到的变异类型。通过栽培种和野生种间的杂交，还可以从野生种那里获得如抗病性和对恶劣环境适应性等经济性状。但远缘杂交也存在许多困难。其中之一是杂种胚乳不能正常发育，杂种胚也会因饥饿死亡。在芸薹属、萝卜属等作物上，远缘杂交均有成功的报道，我国也有不少成功的例子，如甘蓝型油菜与兰花籽、诸葛菜的种属间杂交等。

    　　1．3原生质体培养及融合技术 植物原生质体是指用特殊方法脱去细胞壁的、-的、有生活力的原生质团。这种-细胞在适当的外界条件下，还可以形成细胞壁，进行有丝分裂，形成愈伤组织和诱发再生植株，因而仍然具有细胞的全能性。原生质体培养就是指以这种-细胞作为外植体所进行的离体培养。原生质培养的主要目的是实现远缘物种的体细胞杂交和外源染色体、DNA或细胞器的导入，以这种生物学手段对植物进行改良。在植物育种上应用最多而且期望最高的是体细胞杂交。

    　　体细胞杂交又称原生质体融合，是指2种原生质体间的杂交。它不是雌雄配子间的结合，而是具有完整遗传物质的体细胞之间的融合。因此，杂交的产物一异型核细胞或异核体中将包含有双亲体细胞中染色体数的总和及全部细胞质。当然，由于自然的原因，由杂种细胞再生成的杂种植株内，染色体数目和细胞器的组成以及其它细胞质成分还有不同程度的变化，因而大大增加了后代的变异。此外，由于人为的控制，也会使杂种细胞内的遗传物质发生某种变化，例如体细胞杂交过程中有意识地去除(或杀死)某一亲本的细胞核，得到的将是具有l个亲本细胞核和2个亲本细胞质的杂种细胞，通常把这种细胞称为胞质杂种。

    　　关于原生质体融合技术，自Carlson(1972)获得第l个烟草体细胞杂种以来，到80年代中期报道有15个种内组合，38个种间组合，13个属间组合的体细胞杂种植株。大多数属于茄科植物，十字花科只有少数。据不完全统计，到90年代，通过体细胞杂交技术又增添了再生植株的种内杂种14个，种间62个，属间47个，并有2个科间组合的胞质杂种分化出植株。油菜的原生质体融合在70年代也开始了尝试，如拟南芥菜和白菜型油菜原生质体融合获得了自然界不存在的属间体细胞杂种一拟南芥油菜。Banneret等通过种间杂交将Ogura在萝卜中发现的雄性不育性胞质转移到甘蓝和甘蓝型油菜中。Pelletier等通过体细胞融合的方法产生雄性不育的甘蓝型油菜胞质杂种，从而得到优良的没有缺点的雄性不育系。Heyn通过油菜雄性不育和Raphanobrassica(萝卜×甘蓝型油菜杂交的双二倍体)种间杂交，将恢复基因从萝卜导入到甘蓝型油菜中，Pelletier等选择得到了具有改良的最佳胞质杂种组胞质全恢复植株，这类种质具有一个显性恢复等位的基因，近年来，通过不断改良，萝卜胞质三系已接近生产和利用阶段。

    　　1．4诱发与筛选遗传变异，转移创造抗逆、抗药、抗病性突变 因为组织培养改变了细胞分裂的正常周期，使异染色质DNA复制更加延迟，从而使带有异染色质区的染色体在细胞分裂过程中发生断裂、引起染色体畸变，诱发转座因子。因此，在组织培养条件下，无论有无诱变剂存在，都有较高的突变率，再生植株中存在着丰富的遗传变异。由于组织培养的环境条件可以严格地加以控制，我们就有可能模拟出各种自然灾害条件，如培养基中NaCl的浓度、pH值、添加对某些作物危害最大的流行病菌毒素或者最有效的除莠剂等，组成各种特异性选择培养基，从而筛选出具有对特殊自然灾害抗性、抗药性或抗病性细胞系或再生株，为作物改良提供宝贵的基因来源或种质资源。

    　　2、植物基因工程技术

    　　基因工程即重组DNA技术，或分子克隆。是一种外科手术式的遗传操作。它不是通过一般传统的有性杂交方法，而是采取类似于工程建设的方法，按照预先设计的蓝图，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为