甘藍(lán)型油菜苗期耐鹽相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、日益加劇的土壤鹽漬化問(wèn)題對(duì)世界農(nóng)業(yè)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。近年來(lái)，關(guān)聯(lián)分析被成功運(yùn)用到農(nóng)作物重要性狀的遺傳研究和農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的挖掘工作之中。本研究利用不同的鹽濃度對(duì)8個(gè)甘藍(lán)型油菜品系進(jìn)行鹽脅迫處理，確定了評(píng)價(jià)不同油菜品系耐鹽性的合適的鹽濃度，并建立了一套油菜耐鹽性鑒定的水培體系;利用該體系對(duì)138份甘藍(lán)型油菜自交系苗期的耐鹽性進(jìn)行了初步鑒定與評(píng)價(jià);利用耐鹽鑒定體系對(duì)368份甘藍(lán)型油菜自交系進(jìn)行耐鹽性評(píng)價(jià)，并結(jié)合覆蓋油菜全基因組的SNP

2、標(biāo)記進(jìn)行苗期耐鹽相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.利用濃度為0g/L、9.0g/L、10.5g/L、12.0g/L、13.5g/L、15.0g/L的NaCl溶液對(duì)8個(gè)甘藍(lán)型油菜自交系幼苗實(shí)施鹽脅迫處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，油菜幼苗地上部分生物量的積累受到了鹽脅迫的抑制，并且鹽脅迫對(duì)幼苗地上部分生物量的抑制程度隨著NaCl濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，當(dāng)NaC1濃度為13.5g/L時(shí)，不同材料之間的抑制程度差異最大，最

3、后將該濃度作為評(píng)價(jià)不同油菜自交系苗期的耐鹽性的合適NaCl濃度。
　　2.利用13.5g/L NaCl溶液對(duì)收集到的138份甘藍(lán)型油菜自交系進(jìn)行了苗期耐鹽性的鑒定和評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示油菜幼苗的生長(zhǎng)受到了鹽脅迫的顯著抑制，其中幼苗完全展開(kāi)葉的數(shù)量從對(duì)照的4.99降到了鹽脅迫后的3.16，而地上部分鮮重從對(duì)照的11.29g降到鹽脅迫后的4.66g;同時(shí)，不同基因型材料之間的耐鹽能力存在顯著差異，葉片數(shù)耐鹽指數(shù)的平均值為0.64，變化范圍為

4、0.46-0.98，地上部分鮮重耐鹽指數(shù)的平均值為0.45，變化范圍為0.29-0.87。對(duì)138份不同的油菜材料進(jìn)行耐鹽能力的聚類分析，138份材料被分成了4大類，其中16個(gè)材料被歸為極端耐鹽材料，23份材料被歸為耐鹽材料，18份材料被歸為鹽敏感材料，剩下的81份材料統(tǒng)一歸為中間型材料。
　　3.利用東北鹽堿土和武漢本地黃土進(jìn)行了油菜播種實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示油菜種子萌發(fā)并沒(méi)有受到東北鹽堿土的抑制，相反東北鹽堿土對(duì)油菜種子萌發(fā)成苗還有一

5、定程度的促進(jìn)效果。與武漢黃土相比，東北鹽堿土種植條件對(duì)油菜幼苗生長(zhǎng)有顯著的抑制作用，其中莖長(zhǎng)、地上部分鮮重、葉片葉綠素含量都顯著下降，而葉片中脯氨酸含量顯著升高。
　　4.本研究收集了一個(gè)由368份甘藍(lán)型油菜自交系組成的自然群體，并利用水培體系對(duì)該群體的苗期耐鹽性進(jìn)行了鑒定，主要對(duì)鹽脅迫條件下油菜苗的根長(zhǎng)、地上部分長(zhǎng)、地上部分鮮重以及地上部分鈉離子含量等性狀進(jìn)行考察，并且將這些性狀在鹽脅迫和對(duì)照條件下的比值作為耐鹽指數(shù)性狀。結(jié)果顯

6、示本研究的所有性狀都展現(xiàn)出連續(xù)型正態(tài)分布，符合數(shù)量性狀的特征。自然群體內(nèi)部所有性狀的廣義遺傳力都超過(guò)了0.8，暗示著所有性狀的表型變異主要受到基因型控制，它們有著較為穩(wěn)定的遺傳特性。
　　5.368份群體基因型已有前人鑒定利用60K SNP芯片完成，本研究對(duì)前人獲得的SNP標(biāo)記質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步控制，call rate＞0.7;SNP call frequency＞0.75;minor frequency＞0.05;AA，BB fre

7、quency＞0.03;and GenTrain score＞0.5;最后除去特異性位點(diǎn)和位置不明確的位點(diǎn)，最終獲得19167個(gè)高質(zhì)量的SNPs用于后續(xù)的關(guān)聯(lián)分析。使用這些高質(zhì)量的SNP標(biāo)記對(duì)368份材料的群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系進(jìn)行了計(jì)算，該自然群體存在兩個(gè)亞群P1和P2，其中P1亞群包含105個(gè)材料，P2亞群有263個(gè)材料。整個(gè)群體內(nèi)相對(duì)親緣關(guān)系的均值僅為0.045，說(shuō)明本研究所用自然群體內(nèi)部各材料間的親緣關(guān)系較弱。
　　6.結(jié)合基

8、因型數(shù)據(jù)，應(yīng)用Q模型和Q+K模型對(duì)3個(gè)環(huán)境下的3個(gè)耐鹽指數(shù)性狀和地上部分鈉離子含量性狀進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析。一共檢測(cè)到75個(gè)SNP與耐鹽指數(shù)表型和地上部分鈉離子含量存在著顯著關(guān)聯(lián)(P＜0.0001)，其中24個(gè)SNP標(biāo)記在多個(gè)環(huán)境中被重復(fù)檢測(cè)到。根據(jù)標(biāo)記之間的LD強(qiáng)度，75個(gè)SNP標(biāo)記可被整合成為25個(gè)QTLs，能分別解釋4.21％-9.23％的表型變異。
　　7.利用甘藍(lán)型油菜的基因組注釋信息，在顯著SNP標(biāo)記上下游500kb范

9、圍內(nèi)找到了38個(gè)可能與鹽脅迫響應(yīng)相關(guān)的候選基因。其中我們?cè)谂cST-RL性狀顯著相關(guān)的SNP位點(diǎn)附近找到了7個(gè)與鹽脅迫響應(yīng)相關(guān)的候選基因，這些基因與擬南芥中的HOS10、TMT2、JR1、P5CS1、CYSA、ITN1和ERD6基因是同源基因。同時(shí)，在與ST-SL性狀相關(guān)的SNP位點(diǎn)附近一共找到了22個(gè)可能與鹽脅迫應(yīng)答相關(guān)的候選基因，這些基因與擬南芥中的ITN1、PYK10、PIP1C、SAP18、MYB47、TIP2，HOS10，PIP