不結(jié)球白菜遺傳育種與分子生物學(xué)研究進(jìn)展

侯喜林,李英,劉同坤

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華東地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用教育部工程研究中心,江蘇 南京 210095;2.南京蘇曼等離子工程研究院,江蘇 南京 210095)

不結(jié)球白菜(Brassicacampestrisssp.chinensis)是十字花科(Cruciferae)蕓薹屬蕓薹種的3個(gè)亞種之一,為一、二年生草本植物。因其種質(zhì)資源豐富、生長(zhǎng)周期短、單位面積產(chǎn)量高、易栽培等特點(diǎn),在我國(guó)中部及以南地區(qū)周年栽培種植,占據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)重要份額。此外,不結(jié)球白菜中富含礦物質(zhì)、膳食纖維、維生素,對(duì)調(diào)節(jié)人體酸堿平衡、新陳代謝及預(yù)防疾病具有重要作用[1]。

21世紀(jì)以來,生物技術(shù)在不結(jié)球白菜育種上得到廣泛應(yīng)用,我國(guó)各育種單位培育出一大批不結(jié)球白菜新品種,如南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的‘黃玫瑰’‘南農(nóng)矮腳黃’,安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)的‘徽烏’系列,上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院的‘上海青’等,我國(guó)不結(jié)球白菜的育種居世界領(lǐng)先水平。現(xiàn)將近年來不結(jié)球白菜的遺傳育種與分子生物學(xué)研究進(jìn)展綜述如下。

1 不結(jié)球白菜的6個(gè)變種

在原有工作基礎(chǔ)上[2],根據(jù)基因組學(xué)研究結(jié)果,將不結(jié)球白菜確定為以下6個(gè)變種(圖1):普通白菜(Brassicacampestrisssp.chinensisMakino var.communisTsen et Lee,別名:白菜、小白菜、青菜、油菜等)、烏塌菜(Brassicacampestrisssp.chinensisMakino var.rosularisTsen et Lee,別名:塌菜、塌棵菜、塌地菘、黑菜等)、菜薹(Brassicacampestrisssp.chinensisvar.utilisTsen et Lee,別名:綠菜薹、菜尖等)、菜心(Brassicacampestrisssp.chinensisMakino var.parachinensis;別名:廣東菜、菜花等)、薹菜(Brassicacampestrisssp.chinensisMakino var.tai-tsaiHort)、分蘗白菜(Brassicacampestrisssp.chinensisMakino var.multicepsHort,又稱多頭菜)。2021年不結(jié)球白菜在全國(guó)的栽培面積已達(dá)到133.33萬(wàn)hm2,比2005年提高了2.5倍。

圖1 不結(jié)球白菜的6個(gè)變種Fig.1 Six variations of non-heading Chinese cabbage

2 不結(jié)球白菜優(yōu)異種質(zhì)資源

2.1 優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源

不結(jié)球白菜優(yōu)異種質(zhì)資源不僅具有較高的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),同時(shí)具有良好的產(chǎn)品商品性,其主要的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀包括維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、粗纖維、有機(jī)酸、花青素含量等。不結(jié)球白菜中維生素C含量的遺傳符合主基因和多基因的混合遺傳模型[3]。目前有多個(gè)維生素C合成途徑相關(guān)酶基因的功能被報(bào)道可以提高植株體內(nèi)維生素C的含量,如BcMDHAR(monodehydroascorbate reductase)、BcPMI2(phosphomannose isomerase 2)、BcGLDH(glycerol dehydrogenase)[4-6]。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)選育出穩(wěn)定的自交不親和系,并用其配制雜種一代,選育出高維生素C含量的不結(jié)球白菜新品種。由花青素積累導(dǎo)致的紫葉是不結(jié)球白菜的一個(gè)重要性狀,花青苷具有抗氧化、降血脂和血糖以及抗癌等功效[7]。不結(jié)球白菜中也有富含花青苷的品種,如紫色烏塌菜、紫菜薹等。研究發(fā)現(xiàn)綠葉類蔬菜中硝酸鹽含量較高,降低蔬菜中的硝酸鹽含量對(duì)提高蔬菜品質(zhì)具有重要的意義[8]。汪李平等[9]對(duì)不結(jié)球白菜46個(gè)品種進(jìn)行四季栽培,并對(duì)硝酸鹽含量進(jìn)行比較與篩選,發(fā)現(xiàn)不結(jié)球白菜中硝酸鹽含量通過基因型差異穩(wěn)定遺傳,同時(shí)受環(huán)境因素影響。硝酸鹽含量較低的不結(jié)球白菜種質(zhì)資源有‘上海青’‘熱優(yōu)2號(hào)’‘矮腳奶白菜’‘矮抗青’‘上海夏冬青’和‘勺白菜’。為提高不結(jié)球白菜商品性,曹壽椿等[10]選育出商品性好、品質(zhì)優(yōu)且適應(yīng)性廣的系列品種‘矮抗5號(hào)’和‘矮抗6號(hào)’。經(jīng)過多代篩選,目前已擁有36份抗蕪菁花葉病毒病、耐熱、晚抽薹、耐寒的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源,如‘矮腳黃’‘蘇州青’‘短白?！限r(nóng)矮腳黃’‘四倍體蘇州青’等。

2.2 抗病種質(zhì)資源

不結(jié)球白菜生長(zhǎng)過程中主要受蕪菁花葉病毒(Turnip mosaic virus,TuMV)、霜霉病菌(Peronosporaprasitia)、黑斑病菌(Alternariabascae)的侵染以及軟腐病、根腫病等病害影響,嚴(yán)重影響不結(jié)球白菜的產(chǎn)量和品質(zhì),因此提高抗病性一直是不結(jié)球白菜的重要育種目標(biāo)。劉克均等[11]篩選了84份經(jīng)蕪菁花葉病毒、霜霉病菌、黑斑病菌單抗鑒定的自交系,并對(duì)其進(jìn)行3種病害苗期人工誘發(fā)接種多抗性聯(lián)合鑒定,成功獲得了21份三抗材料。霜霉病是一種嚴(yán)重的不結(jié)球白菜真菌病害,Liu等[12]研究表明,BcPR-5L(pathogenesis-related 5-like)基因可能在不結(jié)球白菜抗寄生蜂感染中發(fā)揮重要作用。張慧[13]研究發(fā)現(xiàn)不結(jié)球白菜根腫病抗性可能受一對(duì)顯性基因控制,且不結(jié)球白菜的根腫病抗性鑒定最宜選用菌土接種法。目前國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)對(duì)現(xiàn)有不結(jié)球白菜種質(zhì)資源進(jìn)行了鑒定評(píng)價(jià),其中對(duì)抗TuMV性狀鑒定了 1 000份,鑒定出高抗和抗病的材料8份。此外,研究者們已克隆分析了很多不結(jié)球白菜抗病相關(guān)基因,如BcCPR1(cytochrome P450 reductases)[14]、BcSGT1(suppressor of the G2 allele of skp1)[15]、BcPR5(pathogenesis-related 5)[16]、BcOPR3(12-oxo-phytodienoic acid reductase)[17],為不結(jié)球白菜抗病分子機(jī)制研究奠定了基礎(chǔ)。

2.3 抗逆種質(zhì)資源

不結(jié)球白菜喜冷涼氣候,在25 ℃以上的高溫天氣生長(zhǎng)衰弱,易感病毒病,因此不結(jié)球白菜的耐熱性研究是遺傳育種的重要領(lǐng)域。余長(zhǎng)春等[18]利用武漢夏季自然高溫環(huán)境對(duì)78份不結(jié)球白菜自交不親和系進(jìn)行熱害指數(shù)測(cè)定,發(fā)現(xiàn)四季矮腳特白梗奶白菜的熱害指數(shù)在所有材料中最低,且具有更高的過氧化物酶(POD)、超氧化歧化酶(SOD)活性和更低的丙二醛含量及相對(duì)電導(dǎo)率,說明植株對(duì)高溫具有較強(qiáng)的耐受力,與陳以博等[19]對(duì)不結(jié)球白菜幼苗耐熱機(jī)制研究結(jié)果一致。此外,許多與不結(jié)球白菜耐熱相關(guān)基因的陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),如BcPLDγ(phospholipase D γ)[20]、BcHSP70-1(heat shock protein 70-1)[21]、BcHSP(heat shock protein)[22]等。Yarra等[23]的研究表明,核仁DEAD-Box RNA解旋酶TOGR1提高了不結(jié)球白菜植株的耐熱性。Xu等[24]對(duì)不結(jié)球白菜的參考基因組和全轉(zhuǎn)錄組的分析為蕓苔屬植物表皮蠟質(zhì)形成和耐高溫等重要性狀的遺傳改良提供了理論基礎(chǔ)。目前已培育出多個(gè)耐熱性強(qiáng)、生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、束腰性好、產(chǎn)量高的新品種,如‘熱抗青’[25]、‘夏綠妃’[26]、‘青梗316’[27]、‘東方2號(hào)’[28]、‘蘇夏2號(hào)’[29]、‘烤青’[30]、‘暑熱’[31]、‘暑綠’[32]等。不結(jié)球白菜新品種‘寒笑’具有株型美觀,營(yíng)養(yǎng)成分含量高并適于在秋冬季和冬季栽培的優(yōu)點(diǎn),解決了不結(jié)球白菜冬春季不耐寒的問題?！s二號(hào)’和‘矮雜三號(hào)’均為耐寒品種,‘矮雜二號(hào)’和‘矮雜三號(hào)’在全國(guó)10余省的廣泛推廣為解決蔬菜“春缺”起到關(guān)鍵作用。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)步,不結(jié)球白菜中的抗寒基因依次被報(bào)道,大力推進(jìn)了不結(jié)球白菜的抗寒育種工作。研究發(fā)現(xiàn)BcFLC1(flowering locus C)誘導(dǎo)了CBF1,2,3(C-repeat/DRE binding factor)和COR15a(cold-regulated 15a)的表達(dá),從而提高植物的抗寒性[33]。任海波等[34]從不結(jié)球白菜中克隆并獲得了耐寒基因BcICE1(inducer of CBF expression 1),在擬南芥中過表達(dá)研究發(fā)現(xiàn)BcICE1基因能增強(qiáng)植株抗寒性。

2.4 特殊種質(zhì)資源

2.4.1 雄性不育系種質(zhì)資源Edwardson[35]將細(xì)胞質(zhì)不育和核質(zhì)互作不育統(tǒng)稱為細(xì)胞質(zhì)雄性不育(CMS)。任成偉等[36]首次獲得了不結(jié)球白菜Pol細(xì)胞質(zhì)雄性不育材料,并對(duì)其黃化缺陷進(jìn)行了研究和改良。侯喜林等[37]首次獲得不結(jié)球白菜原生質(zhì)體非對(duì)稱融合新胞質(zhì)雄性不育系,克服了Ogura不育源苗期黃化、無(wú)蜜腺等缺陷。馬志虎等[38]以不育株率達(dá)100%、不育度大于95%、性狀穩(wěn)定一致、苗期葉色表現(xiàn)黃色遺傳標(biāo)記的異源胞質(zhì)雄性不育系‘黃苗寒青A-22’為母本,以不結(jié)球白菜‘BC071’為父本,選育出增產(chǎn)顯著、長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、抗病性強(qiáng)的耐熱組合‘翠夏’。

2.4.2 自交不親和系種質(zhì)資源自交不親和性是顯花植物特有的一種自我識(shí)別能力,也是重要的防止近親繁殖增加變異的遺傳機(jī)制[39]。曹壽椿等[40]用花期自交和蕾期自交的方法,選育出了不結(jié)球白菜‘矮腳黃’自交不親和株,并在其后代中用混合花粉授粉法選育自交不親和系,參照系內(nèi)親和指數(shù)、單株親和指數(shù)和蕾期自交、花期自交的結(jié)籽情況,對(duì)材料進(jìn)行選擇,育成自交親和指數(shù)穩(wěn)定在1.0以下的自交不親和系。

2.4.3 多倍體種質(zhì)資源陳麗[41]利用磺靈誘導(dǎo)成功獲得營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)更豐富的‘黃玫瑰’同源四倍體,與二倍體植株相比,四倍體植株的葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖含量都有大幅度提高,而纖維素和硝態(tài)氮含量顯著降低。鐘程等[42]通過秋水仙素誘導(dǎo)2n配子,再與四倍體雄性不育系‘08P76’雜交創(chuàng)制的四倍體不結(jié)球白菜雄性不育材料,為不結(jié)球白菜新品種的選育提供了具有生長(zhǎng)速度快,豐產(chǎn)、抗病、抗熱等特性的優(yōu)良親本。為更高效獲得多倍體種質(zhì)資源,目前多采用適宜濃度的秋水仙素滴定不結(jié)球白菜幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)的方式誘導(dǎo)產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的新種質(zhì)資源,如‘五月慢’[43]、四倍體‘十月紅菜薹’[44]、‘矮腳黃’[45]等。

2.4.4 耐抽薹種質(zhì)資源耐抽薹是不結(jié)球白菜的重要性狀,除制種需要外,抽薹越晚,蔬菜的商品性食用性越高。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所已從556份普通白菜種質(zhì)資源中篩選出自播種至抽薹時(shí)間大于80 d的晚抽薹材料3份。曹壽椿等[46]在對(duì)各地遲熟品種的調(diào)查、引種和選擇基礎(chǔ)上,篩選出20個(gè)晚抽薹品種;通過品種比較發(fā)現(xiàn)‘上海五月慢’是一個(gè)優(yōu)良的晚抽薹品種,比一般遲熟品種延遲10～15 d抽薹;同時(shí),對(duì)各品種的抽薹期和抽薹速度,最適播種期和產(chǎn)量及品質(zhì)進(jìn)行了較全面的觀察與分析,并依據(jù)現(xiàn)蕾與抽薹速度,將晚抽薹種質(zhì)資源歸納為3種類型:慢薹型、速薹型、漸薹型,抽薹期愈晚則單位面積產(chǎn)量和每日生產(chǎn)率愈高。

3 不結(jié)球白菜育種技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

3.1 多倍體誘導(dǎo)技術(shù)

多倍體植物往往具有抗逆性強(qiáng)、豐產(chǎn)性高、營(yíng)養(yǎng)器官大、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高、無(wú)核不育等優(yōu)良特征,利用這些優(yōu)勢(shì),在生產(chǎn)中選育優(yōu)質(zhì)多倍體材料,能夠取得巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[47]。

目前市場(chǎng)上多為二倍體不結(jié)球白菜,為提高不結(jié)球白菜的產(chǎn)量、品質(zhì)及抗病性,育種專家進(jìn)行了一系列不結(jié)球白菜多倍體誘導(dǎo)方法的探究。戶秋穩(wěn)等[48]用秋水仙素誘導(dǎo)不結(jié)球白菜加倍,發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)出的四倍體植株表現(xiàn)出營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、農(nóng)藝性狀好且晚抽薹的特性。潘靜雯等[49]使用1、2和3 g·L-1的秋水仙素溶液點(diǎn)滴處理二倍體‘蘇州青’幼苗植株的子葉生長(zhǎng)點(diǎn),誘導(dǎo)出營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)更高的不結(jié)球白菜‘蘇州青’四倍體。王雅美等[50]誘導(dǎo)獲得的同源四倍體‘四月白’抗寒能力強(qiáng),光合產(chǎn)物高,更能適應(yīng)低溫環(huán)境;王紅堯等[51]通過誘導(dǎo)獲得性狀優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高的同源四倍體不結(jié)球白菜‘五月慢’,為后期不結(jié)球白菜多倍體育種工作提供新的種質(zhì)資源。宋瑩等[52]使用2 g·L-1的秋水仙素溶液點(diǎn)滴處理二倍體‘黃心烏’幼苗的子葉生長(zhǎng)點(diǎn),獲得了高產(chǎn)、抗病的同源四倍體不結(jié)球白菜‘黃心烏’新材料。彭丹[53]以二倍體不結(jié)球白菜‘夏帝’和‘烤青’為材料,采用秋水仙素誘導(dǎo)法獲得四倍體,在夏季抗熱性試驗(yàn)中四倍體‘烤青’和‘夏帝’表現(xiàn)出豐產(chǎn)性。

3.2 游離小孢子培養(yǎng)技術(shù)

與不結(jié)球白菜傳統(tǒng)的育種方法相比,小孢子培養(yǎng)技術(shù)可以在更短的時(shí)間內(nèi)篩選優(yōu)質(zhì)的抗病材料和突變體,大大減少了育種所需時(shí)間及成本。曹鳴慶等[54]和嚴(yán)準(zhǔn)等[55]分別通過游離小孢子培養(yǎng)獲得不結(jié)球白菜、甘藍(lán)的單倍體植株。此后研究人員針對(duì)基因型、低溫脅迫、熱激處理以及培養(yǎng)基添加物等對(duì)小孢子出胚率的影響展開一系列研究。Kabir等[56]研究了乙烯拮抗劑氯化鈷和硝酸銀對(duì)不結(jié)球白菜小孢子胚胎發(fā)生的影響。Niu等[57]通過優(yōu)化培養(yǎng)基添加物,創(chuàng)制了一套高效的菜心游離小孢子培養(yǎng)方案。黃天虹等[58]以20個(gè)不同基因型的不結(jié)球白菜為試驗(yàn)材料,研究不同基因型、4 ℃低溫脅迫處理時(shí)間和頭孢噻胯濃度對(duì)游離小孢子胚胎發(fā)生的影響,優(yōu)化培養(yǎng)方案成功獲得了不結(jié)球白菜小孢子再生植株,并通過倍性鑒定發(fā)現(xiàn)存在雙單倍體。耿建峰[59]將不結(jié)球白菜‘暑綠’進(jìn)行游離小孢子培養(yǎng),并以獲得的112個(gè)雙單倍體(DH)株系為作圖群體成功構(gòu)建了第1張不結(jié)球白菜遺傳連鎖圖譜。

3.3 分子標(biāo)記技術(shù)

1995年,漆小泉等[60]以大白菜和紫菜薹自交系為材料,進(jìn)行染色體組DNA的RAPD研究,探討這一技術(shù)應(yīng)用于蔬菜遺傳多樣性的可行性。不結(jié)球白菜‘馬耳頭’和‘蘇州青’是2個(gè)表型差異比較大的品種,劉坤宇[61]利用這2個(gè)材料構(gòu)建了含有65個(gè)SSR分子標(biāo)記、總長(zhǎng)971.05 cM的高度精確的遺傳圖譜。劉冬媛等[62]利用SSR分子標(biāo)記對(duì)不結(jié)球白菜的遺傳分化進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)中國(guó)的種質(zhì)資源要比日本、韓國(guó)等國(guó)家豐富,且以江淮流域的遺傳多樣性最高。隨著不結(jié)球白菜全基因組測(cè)序的完成,將會(huì)有更多的SSR和SNP分子標(biāo)記在染色體和相關(guān)基因上實(shí)現(xiàn)定位,為分子標(biāo)記輔助育種奠定了基礎(chǔ)[63]。班青宇[64]將不同品種的不結(jié)球白菜進(jìn)行雜交得到F2群體,通過對(duì)抽薹性狀的統(tǒng)計(jì)與分析,分別定位出4個(gè)與抽薹時(shí)間相關(guān)和5個(gè)與開花時(shí)間相關(guān)的QTL位點(diǎn)。冷月強(qiáng)[65]通過RAPD分子標(biāo)記與BSA法聯(lián)合分析,篩選出1個(gè)不結(jié)球白菜抗霜霉病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記AY121238。

此外,全基因組選擇作為一種新型輔助育種技術(shù),通過對(duì)全基因組的大量分子標(biāo)記進(jìn)行測(cè)定,根據(jù)基因組的預(yù)估育種值對(duì)早期個(gè)體進(jìn)行預(yù)測(cè)和選擇,提高選擇效率,加速育種進(jìn)程[66]。目前,全基因選擇育種主要應(yīng)用于動(dòng)物育種及農(nóng)作物育種工作中,而在不結(jié)球白菜中鮮有報(bào)道,但隨著全基因組選擇的逐步應(yīng)用,不結(jié)球白菜體系也將逐步建立與完善[67-69]。

3.4 基因編輯與轉(zhuǎn)基因技術(shù)

李海艷[70]通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法在大白菜中構(gòu)建出高效穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系,并利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對(duì)大白菜基因組進(jìn)行單靶點(diǎn)編輯,成功建立了大白菜基因編輯體系。侯忠樂[71]應(yīng)用PEI-SWNT瞬時(shí)轉(zhuǎn)化技術(shù)檢測(cè)不結(jié)球白菜CRISPR/Cas9系統(tǒng)候選sgRNA的基因編輯效率,再應(yīng)用花粉磁轉(zhuǎn)化技術(shù)在白菜上實(shí)現(xiàn)基因編輯,并獲得紫色不結(jié)球白菜的新種質(zhì)?；蚓庉嫾夹g(shù)作為基因組編輯的有力工具,能夠通過基因突變改良作物性狀,也可以通過外源基因的定點(diǎn)插入,實(shí)現(xiàn)對(duì)作物顯性性狀如植物抗病害能力等的改善。石育欽等[72]研究發(fā)現(xiàn)利用CRISPR/Cas9技術(shù)突變BnMLO6(mildew resistance locus O)基因能夠提高甘藍(lán)型油菜抗白粉病的能力,為油菜抗病性遺傳改良提供了抗性資源和技術(shù)支撐。利用該技術(shù)進(jìn)行改良的轉(zhuǎn)基因后代不需要進(jìn)行大規(guī)模的基因型與表型篩選,與常規(guī)育種相比,極大地節(jié)省時(shí)間和成本。

Kim等[73]通過對(duì)轉(zhuǎn)基因不結(jié)球白菜‘CT001’重測(cè)序,分析了轉(zhuǎn)基因植株T1和T3子代中的遺傳變異,共篩選出12個(gè)與目的基因相關(guān)的SNP,并與普通植株進(jìn)行對(duì)比分析,證明轉(zhuǎn)基因植株中目的基因會(huì)受農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化過程影響,為更好地了解轉(zhuǎn)基因植株的遺傳多樣性提供了基礎(chǔ)信息。王惠玉等[74]通過基因沉默的方法驗(yàn)證了不結(jié)球白菜中BcGI(Gigantea)基因與開花相關(guān),這對(duì)今后利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得耐抽薹的不結(jié)球白菜品種具有重要意義。不結(jié)球白菜生產(chǎn)中的病蟲害,尤其是蟲害一直是困擾生產(chǎn)的一個(gè)難題,為減少農(nóng)藥的使用保證食品安全,進(jìn)行轉(zhuǎn)基因育種成為不結(jié)球白菜抗病蟲種質(zhì)創(chuàng)新的關(guān)注焦點(diǎn)。佘建明等[75]以普通不結(jié)球白菜品種‘中腳黑葉’和‘矮腳黑葉’種子無(wú)菌苗的子葉為外植體材料,用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將豇豆胰蛋白酶抑制劑基因?qū)肫胀ú唤Y(jié)球白菜栽培品種,成功獲得抗蟲轉(zhuǎn)基因植株。楊學(xué)東等[76]以不結(jié)球白菜品種‘蘇州青’為材料,驗(yàn)證了病毒載體pTY在白菜上誘導(dǎo)基因沉默的能力,建立的白菜病毒誘導(dǎo)基因沉默VIGS體系已成為不結(jié)球白菜抗病、生長(zhǎng)發(fā)育及代謝調(diào)控研究方面的工具。

4 展望

不結(jié)球白菜已發(fā)展成為一種世界性的蔬菜作物。在不結(jié)球白菜的種質(zhì)創(chuàng)新、細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的利用、分子標(biāo)記技術(shù)、抗病及晚抽薹育種等方面都積累了重要成果,從2020年起,在基因組學(xué)和基因功能驗(yàn)證方面取得了重大突破[63,77-85],例如首次證實(shí)不結(jié)球白菜BcABF3(ABRE-binding factor 3)是除CDF(cycling Dof factor)、FBH(flowering BHLH)和TCP(teosinte branched 1/cycloidea/proliferating cell nuclear antigen factor)轉(zhuǎn)錄因子以外能直接與CO啟動(dòng)子結(jié)合并激活其表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活因子,并由此介導(dǎo)ABA(abscisic acid)誘導(dǎo)的成花轉(zhuǎn)變[78];明確了抗病基因BcWRKY33(WRKY DNA-binding protein)增強(qiáng)不結(jié)球白菜耐鹽性的分子機(jī)制[80]。

目前不結(jié)球白菜育種仍存在許多問題,如耐熱種質(zhì)資源缺乏,優(yōu)質(zhì)抗逆難聚合等,因此,不結(jié)球白菜育種在以下幾方面有待加強(qiáng)。在種質(zhì)資源方面,繼續(xù)搜集不結(jié)球白菜原生境邊緣種質(zhì)資源,特別是加強(qiáng)野生、半野生種質(zhì)資源的保護(hù),擴(kuò)大種質(zhì)資源遺傳多樣性,創(chuàng)制更多育種材料。育種技術(shù)隨著分子生物學(xué)、基因組學(xué)和生物信息學(xué)的發(fā)展也步入了新的階段,在育種技術(shù)方面,繼續(xù)進(jìn)行不結(jié)球白菜生物育種技術(shù)研究,特別是加強(qiáng)基于基因組的分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)研究。在分子生物學(xué)方面,急需建立高效的不結(jié)球白菜遺傳轉(zhuǎn)化體系,傳統(tǒng)的不結(jié)球白菜育種包括雜交育種雖可選育出優(yōu)良品種,但育種效率較低。為了改良現(xiàn)有品種品質(zhì),通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)及基因編輯技術(shù)從而有針對(duì)性地改良基因。這些新技術(shù)將促進(jìn)不結(jié)球白菜育種發(fā)展,并產(chǎn)生新的高品質(zhì)不結(jié)球白菜品種。