西藏油菜（Brassica rapa）的遗传多样性及其通过六倍体桥梁系在油菜育种中的应用

《Industrial Crops and Products》：Genetic diversity of Xizang Brassica rapa and its application in rapeseed breeding via hexaploid bridge lines

西藏芸薹（B. rapa）遗传多样性及其通过六倍体桥梁线 introgression into栽培芥菜（B. napus）的研究。采用SSR标记分析95份西藏芸薹和44份其他全球芸薹种质资源，发现西藏群体具有显著遗传分化（GD=0.51）和独特基因型。通过 crosses with 4个六倍体桥梁线（AACCCC），成功培育64份新芥菜品系，其中源自西藏芸薹的品系遗传距离（GD=0.176）显著高于其他来源品系（P<0.05）。全基因组重测序显示新芥菜品系与野生芸薹亲本存在显著遗传差异（P<0.01），尤其在A染色体组的SNP密度高达C染色体的2.3倍。该研究证实西藏芸薹是拓宽栽培芥菜遗传基础的重要资源，六倍体桥梁策略可有效整合野生遗传变异。

　　在当今全球农业面临诸多挑战的背景下，油菜（*Brassica napus*）作为重要的油料作物，其遗传基础的狭窄性已成为制约产量提升和抗逆性改良的关键因素。尽管油菜在农业经济中占据重要地位，但其较短的驯化历史（约400至500年）和对野生或祖先遗传资源的有限利用，导致其遗传多样性不足。这一问题不仅影响了品种的改良潜力，也使得在应对气候变化、病虫害和土壤胁迫等环境压力时，油菜的适应能力受到限制。因此，寻找能够有效扩展油菜遗传基础的资源成为研究的重点。

油菜的祖先物种之一——甘蓝型油菜（*Brassica rapa*，AA，2n=20）被认为是一个具有丰富遗传多样性的潜在资源。这一物种不仅在形态学上表现出广泛的多样性，还涵盖了多种用途，如蔬菜、油料、饲料和调味品。特别是在中国西南部的西藏地区，由于其复杂的地形、多样的气候条件和丰富的植被资源，形成了一个高度复杂的垂直农业生态系统。西藏的*Brassica rapa*种质资源因其独特的生态环境，展现出显著的抗逆性和表型可塑性，这使得它们在提高油菜遗传潜力方面具有重要价值。

为了进一步探索西藏*Brassica rapa*的遗传特性及其对油菜遗传基础的贡献，本研究采用了一种系统的方法。首先，研究人员收集了来自西藏的95份*Brassica rapa*种质资源，以及来自中国其他地区和欧洲、加拿大、美国等地的44份种质资源，共计139份样本。通过对这些样本进行简单重复序列（SSR）标记分析，研究团队揭示了西藏*Brassica rapa*在遗传距离、系统发育和主成分分析（PCA）方面的显著多样性。研究结果显示，西藏*Brassica rapa*的遗传距离高于非西藏和非中国来源的样本，表明其内部遗传差异较大，具有独特的遗传背景。

为了更有效地利用西藏*Brassica rapa*的遗传资源，研究团队采用了一种六倍体桥梁系（AACCCC）进行杂交实验。六倍体桥梁系是通过将油菜（*Brassica napus*）与甘蓝（*Brassica oleracea*）杂交并进行染色体加倍而获得的。这些六倍体桥梁系能够显著提高与*Brassica rapa*的杂交成功率，从而更容易产生新的油菜类型（AACC），并实现新基因的导入。通过人工授粉的方式，研究团队对28份西藏*Brassica rapa*、18份非西藏*Brassica rapa*和18份非中国*Brassica rapa*进行了杂交实验，总共形成了83个杂交组合。其中，62个F?杂交后代成功萌发并移栽至田间，进一步证明了六倍体桥梁系与*Brassica rapa*之间的杂交可行性。

在杂交实验中，研究团队评估了六倍体桥梁系与*Brassica rapa*之间的杂交亲和性。结果显示，西藏*Brassica rapa*与六倍体桥梁系杂交后，其结实率和种子产量均表现良好，平均结实率为48.10%（范围1.92–96.67%），每荚平均种子数为8.51粒（范围1–25粒）。值得注意的是，无论是来自西藏还是非西藏的*Brassica rapa*，其杂交后代在结实率和种子产量上均无显著差异，这表明六倍体桥梁系的基因型在杂交亲和性方面起到了决定性作用。这一发现为未来利用六倍体桥梁系进行遗传改良提供了重要依据。

进一步的全基因组重测序分析揭示了新类型油菜与现有油菜品种之间的显著遗传差异。研究团队对62个新类型油菜样本、29个*Brassica rapa*亲本、三种天然油菜品种（包括冬性、半冬性和春性类型）以及四个六倍体亲本进行了全基因组重测序。分析结果显示，新类型油菜的遗传距离远高于天然油菜，尤其是那些来源于西藏*Brassica rapa*的样本，其遗传距离达到了0.1765，远高于其他来源的样本。这一结果表明，西藏*Brassica rapa*在遗传多样性方面具有独特优势，能够为油菜品种改良提供丰富的遗传材料。

此外，研究团队还发现，西藏*Brassica rapa*与天然油菜在系统发育树和PCA分析中形成了明显的分离，这进一步验证了西藏*Brassica rapa*的遗传独特性。尽管在某些子群中存在一定的基因交流，但大多数西藏*Brassica rapa*样本形成了独立的聚类，显示出其与天然油菜之间的显著遗传差异。这些发现不仅强调了西藏*Brassica rapa*在扩展油菜遗传基础方面的潜力，也为未来的育种工作提供了重要的参考。

在杂交过程中，研究团队还评估了新类型油菜的育性。结果显示，新类型油菜的平均花粉结实率为68.21%（范围12.68–96.17%），其中20个样本的花粉结实率与现有油菜品种“中双11”相似。种子产量方面，新类型油菜的平均每荚种子数为11.27粒（范围1.27–30.30粒），部分样本的种子产量甚至高于“中双11”。这些数据表明，通过杂交引入西藏*Brassica rapa*的遗传成分，可以显著提高新类型油菜的育性和产量，为油菜的遗传改良提供了新的途径。

研究团队还通过流式细胞术和荧光原位杂交（FISH）技术对新类型油菜的倍性进行了鉴定。结果显示，大多数新类型油菜为二倍体或四倍体，其中75%为四倍体，25%为非整倍体。FISH技术的应用使得研究人员能够明确区分A和C基因组的染色体，进一步验证了新类型油菜的遗传组成。这些结果表明，通过六倍体桥梁系杂交，可以有效地将*Brassica rapa*的遗传成分导入油菜，从而形成新的油菜类型。

研究还发现，六倍体桥梁系的基因型对杂交亲和性有显著影响。不同六倍体桥梁系之间的杂交成功率存在差异，但这些差异主要源于六倍体本身的基因型，而非*Brassica rapa*的来源。这一发现对于未来的育种工作具有重要意义，因为它提示研究者需要选择具有高杂交亲和性的六倍体桥梁系，以更有效地利用西藏*Brassica rapa*的遗传资源。此外，研究团队还指出，六倍体桥梁系的基因型可能通过调控同源染色体配对和分离，影响杂交后代的稳定性。

在讨论部分，研究团队进一步探讨了西藏*Brassica rapa*作为扩展油菜遗传基础的重要资源。西藏地区的复杂生态环境和多样的植物资源，使得*Brassica rapa*在该地区积累了丰富的遗传变异。这些遗传变异不仅有助于提高油菜的抗逆性，还可能带来新的农艺性状，如更高的产量和更好的适应性。因此，西藏*Brassica rapa*在油菜遗传改良中的潜力不容忽视。

同时，研究团队也指出了六倍体桥梁系在杂交过程中的重要作用。通过六倍体桥梁系，研究人员能够更高效地将*Brassica rapa*的遗传成分导入油菜，从而形成新的油菜类型。然而，研究也发现，新合成的异源多倍体在初始世代中常常表现出基因组不稳定性，导致染色体重排和非整倍体现象。因此，未来的育种策略应包括将新类型油菜与现有油菜品种进行杂交，以恢复基因组的稳定性，并在后续世代中选择具有优良农艺性状的个体。

总体而言，本研究通过系统分析西藏*Brassica rapa*的遗传多样性和杂交潜力，揭示了其在扩展油菜遗传基础方面的巨大价值。研究结果不仅为油菜的遗传改良提供了新的思路，也为未来利用野生和祖先种质资源进行育种工作奠定了基础。通过六倍体桥梁系的杂交策略，研究人员成功地将西藏*Brassica rapa*的遗传成分引入新类型油菜，形成了具有显著遗传差异的油菜品种。这些新品种的出现，不仅丰富了油菜的遗传基础，也为提高油菜的产量和抗逆性提供了新的可能性。