油料育种新技术推介

1 油菜高含油量聚合育种技术

1.1 成果介绍

首次探明油菜种子含油量主要受母体基因型调控，鉴定出含油量调控的 5 种不同途径及其 4 个高油资源和 6 个新功能基因。建立了目前数量最大、基因型变异最广泛的含油量研究群体。通过独特的遗传学实验首次证明母体基因型对种子含油量影响效应值最大，达 86%。鉴定出含油量调控的 5 种不同途径、含油量达 50% 以上的 4 个高油资源和 6 个有自主知识产权的新功能基因，为高油聚合育种提供了新思路、新基因和优异亲本。

发掘出高含油量 QTLs 新位点 12 个，其中 2 个对含油量的贡献值是已有报道中最大的。将关联分析与连锁分析相结合进行油菜含油量 QTL 定位和关联 / 连锁标记筛选，共鉴定出高油 QTLs 位点 27 个，其中 12 个为新位点，2 个对含油量变异贡献率超过 20%，相对含油量的贡献值达 3.5 个百分点，是目前已报道的含油量 QTLs 中贡献值最大的。由于位点对性状的贡献值大、标记离有效位点近，后代辅助育种鉴定效果更为显著。

明确了含油量与产量构成性状间相关性不明显，鉴定出产量 QTLs 新位点 14 个、抗裂角和抗倒伏主效位点 5 个。利用关联群体和分离群体，明确了含油量与产量构成性状间相关性不明显；鉴定出产量 QTLs 21 个，其中 14 个属于新位点；发掘出抗裂角、抗倒伏 QTLs 14 个，其中 5 个属于主效位点。为同时聚合高含油量、高产、抗裂角、抗倒伏等性状提供了理论指导和技术支撑。

建立了高效的多目标性状聚合育种技术，创制了含油量创世界最高纪录的特高油品系，育成了国际上首个同时聚合高含油量、高产、抗裂角、抗倒伏、抗菌核病、双低等性状的品种。建立了以亲本定向选配与聚合杂交、分子标记辅助选择、小孢子培养快速纯合与稳定技术等为核心内容的多目标性状聚合育种技术体系，使育种周期宿短了 2～3 年。创制了含油量达 64.8% 的特高油品系 YN171，刷新了油菜含油量世界最高纪录。创制了高含油量、双低、高产、多抗、广适油菜新品种 5 个，其中中双 11 号是世界上首个集高含油量(49.04%)、强抗裂角、高抗倒伏、抗菌核病为一体的双低油菜品种。

本技术为高含油量、高产和多抗聚合育种提供了理论指导和技术支撑，推动了全国油菜高含油量品种的推广应用。国产菜籽的含油量显著提高，提升了我国油菜产业的国际竞争力，使我国油菜含油量研究和高油育种后来者居上，跃居了国际领先行列。发表 SCI 论文 15 篇，引用累计 129 次，单篇最高 29 次；获授权国家发明专利 11 项；获新品种权 1 项，通过国家审定品种 5 个，2008 年以来，在长江流域 11 省(市)累计推广 330万hm2以上，累计新增经济效益近 50 亿元；中双 11 号还被 32 家单位作为亲本利用。先后获得湖北省技术发明一等奖(2013 年)和国家技术发明二等奖(2014 年)。

1.2 应用前景

本技术选育的中双 11 号已被国内 30 多个单位作为优良育种亲本，并被多个基础研究单位作为转基因受体等重要的研究材料。本技术创制的 5 个高含油量品种具有强的竞争优势，在我国油菜主产区长江流域得到了大面积的推广应用，累计推广超过 330万hm2，种子销售产值、菜油新增产值、省工节支累计创社会经济效益 50 亿元以上。

优化了油菜高油杂交种亲本选配技术。即以细胞质正效应高油材料为母本，扩大双亲遗传距离以改良杂交种的分枝数、抗病性等与遗传距离表现正相关的性状，同步改良双亲中与遗传距离表现负相关的性状如含油量等以提高杂交种的中亲值。创制出中油杂19和中油杂200共2个高油、高产、多抗、双低油菜杂交种，产油量分别比对照增加12.8%和21.6%，中油杂19是目前我国冬油菜中含油量最高、第一个达50%的品种，并配套建立了规模化、机械化、标准化的化学诱导雄性不育杂交制种技术，目前已大面积推广应用，推广面积达130万hm2以上。

2 油菜抗裂角品种选育技术

2.1 成果介绍

首次探明油菜裂角抗性主要受隐性多基因控制，组配或选育抗裂角的油菜杂交组合需要亲本都具有中抗裂角的特性。发掘出抗裂角QTL新位点7个，其中1个受萝卜质恢复系特有的单基因控制，另外全基因组关联分析鉴定三个稳定效应抗裂角的贡献值达到57%，最大效应位点位于A9，达到38%，是已有报道中最大的，鉴定出其中两个主效应的抗裂角基因和特异的分子标记。

建立了高效的抗裂角分子聚合育种技术体系，将抗裂角系数为0的完全不抗亲本，通过3个抗裂角位点地分子聚合导入，抗裂角性指数提高到0.7以上，达到中高抗的水平。创制了中高抗油菜杂交品系2个，育成了高含油量、双低、高产、多抗、广适油菜新品种(杂交种)3个。

2.2 对行业领域影响

为多基因控制的抗裂角这种复杂性状，分子标记聚合育种提供了理论指导和技术支撑(新理论、优异亲本、新基因和标记)。育成的抗裂角杂交品种适宜联合收获，减少了机收损失率，提高油菜角果成熟抗裂角性，也延长了收获时间。育成的抗裂角品系和品种为世界油菜研究提供了优良的育种亲本和宝贵的研究材料。推动了我国油菜抗裂角品种的推广应用，国产油菜的抗裂角性显著提高，提升了我国油菜产业的机收率。

2.3 应用前景

鉴定出4个抗裂角位点，对其中2个基因克隆，找到了抗裂角基因特异型分子标记，申报了相关发明专利。鉴定的抗裂角基因主要应用于油菜抗裂角的改良，不仅通过分子聚合的方法提高，也可以通过基因编辑等方式改造目标基因提高油菜的抗裂角性。创制的3个抗裂角、广适应性、高产品种具有强的竞争优势，在我国油菜主产区长江流域得到了大面积的推广应用。

3 油菜基因组编辑技术

3.1 成果介绍

采用优化驱动sgRNA和Cas9蛋白启动子，建立了油菜稳定的基因编辑敲除体系，突变效率可以达到90%左右。建立非变性聚丙烯胺凝胶电泳高通量检测突变体方法，结合Sanger测序和二代测序技术，高通量鉴定编辑突变体基因型。采用油菜基因编辑技术，可以创建油菜抗裂角、高油酸等资源。建立了油菜单碱基编辑技术，突变效率超过20%，可以创制半矮化、抗除草剂等优异资源。建立了无转基因过程DNA-free编辑技术体系，扩展了基因编辑技术应用范围。

3.2 对行业领域影响

为油菜高产优质多抗种质资源创建提供了技术支撑。建立的基因编辑技术体系，可以快速改良目标性状，大大缩短育种周期。可创建出抗裂角、抗除草剂和半矮化等优异资源，为油菜研究提供优异的遗传资源。推动了油菜基础研究水平，为开展油菜功能基因研究提供了技术平台，可以提升我国油菜基础研究的国际竞争力。

3.3 应用前景

建立的基因编辑技术体系，已被多个基础研究单位引进，提升我国基因编辑研究水平。创建的抗裂角、抗除草剂和半矮化资源可以提高油菜机械化育种水平，提高生产效益。建立的油菜基因编辑技术体系，推动了油菜重要性状基因功能解析，加速了油菜分子育种水平。油菜基因编辑体系可以快速改良当前生产上有部分缺点的主推品种，更好服务农业生产。创建的新型基因编辑技术，可以克服遗传转化限制，为实现不同材料的基因组编辑奠定基础。

4 油菜高效耐渍性改良育种技术

4.1 成果介绍

确定了油菜渍害影响关键时期，率先开展种质资源耐渍性精准鉴定。对油菜发芽期、苗期和花期开展模拟渍害胁迫，明确了发芽期和幼苗期对渍害最为敏感。制定了我国第一个油菜耐渍性鉴定农业行业标准，对来自世界各地的1035份资源开展了精准鉴定，发掘了12份强耐渍性资源。

探明了耐渍性遗传机理，创建了高效育种技术体系。首次发现油菜耐渍性由2对完全显性主基因+加性-显性多基因控制，主基因为显性效应，遗传力较高，品种间一般配合力和特殊配合力差异极显著。通过GWAS分析和QTL精细定位，发掘了11个QTL位点，贡献率6.5%-17.9%，开发了分子标记BnGMS130-350。建立了耐渍性早期快速鉴定+分子标记辅助选择、小孢子高效培养和高密度丰产性状选择的育种技术体系。

4.2 应用前景

该技术体系建立以来，西南大学、江苏省农科院多个育种团队多个育种团队引进使用，共计培育了7个强耐渍高产国审新品种，实现耐渍性与单产同步提高。其中阳光2009、中双10号等实现了耐渍和产量的突破，被国家和主产省列为主导品种，推广面积居全国前十。新品种应用面积480万hm2，“油菜耐渍性遗传机理与新品种选育应用”获得湖北省科技进步一等奖。

5 花生高含油量育种技术

5.1 技术背景

我国花生的55%用于榨油，提高花生品种的含油量、产量和单位面积产油量是增加花生油供给能力的重要途径。培育和种植高油高产的油用型品种是我国花生科技创新和产业发展的主导方向。然而，长期以来我国生产上应用的花生品种含油量普遍较低，大果高产品种的含油量更低，优良高油种质缺乏、分子育种技术研发滞后、高油与高产协同改良难度大已成为限制高油育种突破的主要原因。

5.2 技术要点

选择高油位点差异大的高含油量材料做父、母本，可以选用和栽培种亲和的高含油量野生种、栽野杂交后代和推广的高含油量栽培种品种作为亲本。采用远缘杂交、亚种间杂交配制组合，扩大杂交组合的遗传基础；采用人工杂交，对杂交后代采用系谱法选择；杂交后代采用高油、大果、高出仁率分子标记和近红外跟踪检测含油量技术；兼顾选择抗旱、耐瘠、抗病性强的杂交后代，以提升高油酸品种的抗病抗逆性、适应性、稳产性，保证高油、高产性状的稳定。

5.3 应用前景

利用本技术体系培育出含油量在55%以上的高油品种中花5号、中花7号、中花8号、中花16等。发掘出含油量高达63.59%的高油野生资源，创制出优良65.44%高油资源87-77并在全国利用，培育花生新品种32个。发掘出的高含油量、大果、高出仁率分子标记得到全国育种单位的广泛利用。

6 高油酸花生杂交系谱法高效育种技术

6.1 技术背景

利用国内引进和培育出的一批高油酸品种和优良材料为亲本，通过杂交和系谱法选择，培育出高产优质抗病抗逆的高油酸花生新品种，对于推动花生产业高质量发展意义重大。

6.2 技术要点

选择综合性状好的杂交组合亲本(其中至少1个是高油酸)；人工授粉，获得F1种子；F1种子播种自交后获得F2种子；对F2单粒种子进行油酸含量测定(单粒近红外法)，淘汰油酸含量70%以下的种子，油酸含量70%以上的种子继续种植；F2植株自交获得F3，F3按单株收获，田间淘汰农艺性状不好的单株，入选单株用近红外检测，保留油酸含量75%的单株继续种植；F3自交获得F4种子，继续进行油酸含量的筛选，保留油酸78%以上的单株；F4单株种植，自交获得F5株行，优良株行混收成株系；F6世代进行初级产量、F7进行产量品比，优良品系提交区域试验和品种审定。

6.3 应用前景

利用本技术体系培育出5个高油酸花生新品种：中花24、中花26、中花215、中花413、中花415等。在Unituy近红外仪上建立的单粒花生油酸、亚油酸、棕榈酸检测模型已得到国内花生育种和种子生产单位的认可和使用。技术核心是单粒近红外测定油酸含量，早在F2代开始就可基本确定F2单粒种子的油酸含量和基因型，获得隐性纯合的高油酸单粒种子，从而减少80%的杂交后代田间种植量和田间选择工作量。

7 花生高油酸回交与分子标记辅助选择育种技术

7.1 技术背景

在保留现有普通油酸花生品种优良性状的基础上，通过回交结合分子标记辅助选择技术，快速将其转育成高油酸品种，加速高油酸品种选育和推广。技术要点：以现有品种为轮回亲本(基因型AAbb或AABB)，以高油酸材料或品种(基因型aabb)为高油酸基因供体亲本，通过连续的1代杂交、4代回交、1代自交，结合1年2次人工杂交，可在3年内完成整个回交流程，成功将高油酸基因(aabb)导入现有品种，培育出改良高油酸推广品种，保持现有品种其他优良性状基本不变。

7.2 应用前景

已培育出中花16、中花21、泉花551、徐花13等优良品种的高油酸品系，进行农艺性状、产量、抗性、品质等指标比较，选择出与轮回亲本最为接近的高油酸品系，并参加区域试验。利用回交和分子标记辅助选择技术能最大限度地保留现有推广品种在产量、品质、抗性和适应机械化生产上的优势，同时改良和优化个别的不良性状(如油酸含量)，这一育种思路为其它性状的改良提供参考，具有较大应用前景。