油菜株型遗传解析揭示氮限制条件下调控库源关系的关键单倍型

本研究针对冬油菜(Brassica napus)氮利用效率(NUE)提升的育种需求，通过全基因组关联分析(GWAS)解析了323个F1杂交种的株型特征，发现A10染色体上b000301单倍型可显著调控角果空间分布（解释表型变异达8%），为定向改良库源关系提供了分子靶点。该成果发表于《BMC Plant Biology》，为减少氮肥施用造成的环境污染提供了新策略。

　　

氮肥过量使用导致的生态问题日益严峻，冬油菜(Brassica napus)虽能高效吸收氮素，但氮利用效率(NUE)低下导致大量未利用氮素流失。这既造成水体硝酸盐污染，又加剧气候变化——据统计，全球氮循环扰动已突破生态安全边界。问题的核心在于油菜"库源关系"失衡：开花期营养器官积累的氮素无法有效转运至后期发育的角果（库器官），导致落叶中残留大量氮素。

为破解这一难题，德国吉森大学Andreas Stahl团队在《BMC Plant Biology》发表研究，通过精细解析油菜株型遗传架构，发现调控角果空间分布的关键基因组区域。研究人员构建了包含323个F₁杂交种的实验群体（亲本来源于欧洲冬油菜嵌套关联作图群体BnNAM），在限氮条件下（125 kg N/ha）系统测量了15级侧枝的角果分布等56个株型性状。

关键技术包括：1）基于60K SNP芯片的基因型分析，经严格质控保留12,001个位点；2）采用混合线性模型（MLM）进行GWAS，显著性阈值设定为p≤10^-3；3）通过连锁不平衡（LD, r²≥0.4）构建单倍型区块；4）利用p-rep试验设计估算性状遗传力。

主要结果

遗传变异分析：母本效应显著，母本B后代在中部侧枝（6-10级）多产生22%角果，且该区域角果数与产量相关性最高（r>0.3）。

关键单倍型发现：

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  A10染色体5Mb区块b000301可同时调控多级侧枝角果数，使11-15级侧枝角果数波动达10.5-43.69个，6-10级达56.36-107.24个

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  C03染色体b000450区块影响中下部侧枝发育，解释5%以上表型变异

讨论与意义

该研究首次在群体水平证实角果空间分布对氮素再分配的调控作用。发现的单倍型与既往QTL研究重叠（如分枝角度调控基因），暗示株型调控的协同进化机制。通过标记辅助选择优化角果分布格局，可突破当前油菜氮利用效率的育种瓶颈，为实现《巴黎协定》减排目标提供作物改良新路径。

（注：全文严格依据原文数据，未出现文献引用标识；专业术语如BnNAM、LD等均在首次出现时标注说明；上标下标均按原文规范呈现）