甘藍(lán)型油菜株型與角果相關(guān)性狀的QTL分析.pdf

1、當(dāng)前，選育株型得到改良、適合機(jī)械化生產(chǎn)的油菜新品種是我國油菜育種的主攻方向之一，而開展油菜株型相關(guān)性狀的遺傳研究和QTL定位工作，是實(shí)現(xiàn)分子標(biāo)記輔助選育特異株型油菜新品種的基礎(chǔ)。本研究以矮稈緊湊型甘藍(lán)型油菜4942C-5和正常株型油菜8008及其構(gòu)建的包含181個(gè)株系的DH群體為材料，對(duì)甘藍(lán)型油菜株型及產(chǎn)量相關(guān)的16個(gè)性狀進(jìn)行了QTL定位和分析，主要結(jié)果如下:
　　1.甘藍(lán)型油菜遺傳圖譜的構(gòu)建及圖譜比較基因組學(xué)信息
　　利用

2、DH群體構(gòu)建了一張包含1902個(gè)標(biāo)記（AFLP標(biāo)記160個(gè)，SSR標(biāo)記253個(gè)，IP標(biāo)記80個(gè)，SCAR標(biāo)記3個(gè)及SNP標(biāo)記1406個(gè)）的高密度遺傳連鎖圖，包含20條連鎖群（C1連鎖群被分成兩條連鎖群），圖譜總長2328.97cM，標(biāo)記間平均圖距1.46cM，與國際上已發(fā)表的遺傳圖譜有較好的一致性。此外，通過Blastn分析將456個(gè)擬南芥同源基因、549個(gè)白菜同源基因和421個(gè)甘藍(lán)同源基因定位到甘藍(lán)型油菜A基因組，212個(gè)擬南芥基因、

3、209個(gè)白菜同源基因和250個(gè)甘藍(lán)基因定位到甘藍(lán)型油菜C基因組。以已鑒定的擬南芥24個(gè)保守區(qū)段為基礎(chǔ)，利用比對(duì)到圖譜上的擬南芥基因鑒定了63個(gè)共線性片段和82個(gè)插入片段。
　　2.共線性分析
　　結(jié)果均表現(xiàn)為A基因組的共線性優(yōu)于C基因組。對(duì)甘藍(lán)型油菜連鎖群與對(duì)應(yīng)甘藍(lán)型油菜假染色體的共線性分析，甘藍(lán)型油菜連鎖群與對(duì)應(yīng)白菜、甘藍(lán)假染色體的共線性分析，甘藍(lán)型油菜染色體與對(duì)應(yīng)白菜、甘藍(lán)假染色體的共線性分析這三個(gè)結(jié)果進(jìn)行比較，就共線性

4、強(qiáng)弱程度而言，前兩個(gè)基本一致，第三個(gè)大都優(yōu)于前兩個(gè)，這可能表明某些連鎖關(guān)系還有待進(jìn)一步確認(rèn)，也可能本研究材料這些區(qū)域存在著染色體重排，但都進(jìn)一步證實(shí)了甘藍(lán)型油菜源于白菜和甘藍(lán);就甘藍(lán)型油菜連鎖群(BnA1-BnA10，BnC1-BnC9)、甘藍(lán)型油菜染色體(Bn1-Bn19)、白菜(BrA1-BrA10)和甘藍(lán)(BoC1-BoC9)染色體的方向來看，BnA1-Bn1-BrA1、BnA2-Bn2-BrA2、BnA4-Bn4-BrA4、Bn

5、A6-Bn6-BrA6、BnA7-Bn7-BrA7、BnC3-Bn13-BoC3、BnC4-Bn14-BoC4、BnC8-Bn18-BoC8、BnC9-Bn19-BoC9三者兩兩間方向都相同。共線性分析結(jié)果揭示的方向及共線性程度的強(qiáng)弱對(duì)利用其他作物基因組序列信息來解決甘藍(lán)型油菜的實(shí)際問題奠定了基礎(chǔ)。
　　3.DH群體頻率分布與QTL定位
　　分析了DH群體16個(gè)性狀在三個(gè)環(huán)境下的頻率分布，結(jié)果表明大多數(shù)性狀呈連續(xù)分布且存在多

6、峰，偏離了標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。通過復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)在全基因組進(jìn)行QTL掃描分析，16個(gè)性狀在三個(gè)環(huán)境中分別檢測到117個(gè)、122個(gè)、98個(gè)QTL，共計(jì)337個(gè)QTL。利用不同性狀逐一進(jìn)行QTL元分析后，這337個(gè)QTL最終整合為234個(gè)，分配在甘藍(lán)型油菜20條連鎖群上。其中平均分枝長度(ALPB)檢測到17個(gè)QTL，分布在A1、A3、A5、A6、A7和C1a連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為3.9-25.9％;主花序長度(LMI)檢測

7、到23個(gè)QTL，分布在A1、A3、A5、A6、A7、C8和C9連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.7-25.5％;角果層長度(LSL)檢測到10個(gè)QTL，分布在A1、A3、A6、A9、C3和C8連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為5.1-11.8％;分枝角果數(shù)(NSB)檢測到9個(gè)QTL，分布在A1、A3、A9和C3連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.4-20.1％;一次有效分枝數(shù)(PB)檢測到15個(gè)QTL，分布在A1、A4、A7、C1

8、a、C1b、C2、C3和C4連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.7-15.1％;株高(PH)檢測到15個(gè)QTL，分布在A1、A3、A6、A7、C1b和C9連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為0.7-32.2％;分枝角果密度(SDB)檢測到24個(gè)QTL，分布在A1、A3、A5、A6、A7、A9、C1a、C1b、C6、C7和C9連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.4-16.0％;主花序角果密度(SDMI)檢測到10個(gè)QTL，分布在A3、A

9、6、A7、C1a和C7連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為5.3-12.9％;角果長度(SL)檢測到11個(gè)QTL，分布在A1、A7、A9和A10連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為2.4-60.0％;主花序角果數(shù)(SMI)檢測到17個(gè)QTL，分布在A1、A2、A3、A5、A9和C1a連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.7-14.8％;每角果粒數(shù)(SN)檢測到15個(gè)QTL，分布在A1、A6、A7、A8、C1a、C1b、C3和C5連鎖群，單個(gè)

10、QTL解釋的遺傳變異為4.9-26.6％;單株角果數(shù)(SNPP)檢測到9個(gè)QTL，分布在A1、A9和C3連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.8-24.3％;單株種子產(chǎn)量(SY)檢測到10個(gè)QTL，分布在A1、A3、A9、C3和C8連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.4-35.7％;總分枝長度(TLPB)檢測到13個(gè)QTL，分布在A1、A3、A6、A9、C1a和C3連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為5.3-17.9％;千粒重(TSW)

11、檢測到16個(gè)QTL，分布在A1、A7、A9、C1a、C1b、C8和C9連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為3.4-38.8％;角果層寬度(WSL)檢測到20個(gè)QTL，分布在A1、A2、A3、A5、A7和A9連鎖群，單個(gè)QTL解釋的遺傳變異為4.2-31.3％。
　　4.甘藍(lán)型旁系同源保守區(qū)段內(nèi)的QTL及同源QTL分析
　　第一輪元分析的234個(gè)QTL中有168個(gè)能定位到十字花科保守區(qū)段上，包括U、H、F、W、E、R、J、C、X

12、、M、N、B、I、A共計(jì)14個(gè)保守區(qū)段。根據(jù)QTL的分布情況，在甘藍(lán)型油菜基因組的旁系同源保守區(qū)段尋找同源QTL，結(jié)果8個(gè)性狀包括一次有效分枝數(shù)、角果長度、角果層寬度、每角果粒數(shù)、千粒重、株高、主花序長度、種子產(chǎn)量共發(fā)現(xiàn)了8對(duì)同源QTL，這8對(duì)同源QTL分布在E、U、X、R保守區(qū)段。
　　5.多效性QTL及產(chǎn)量指示QTL
　　第二輪元分析整合結(jié)果表明共存在59個(gè)多效性QTL，這些多效性QTL涉及2-8個(gè)性狀不等，為設(shè)計(jì)理想株

13、型提供了依據(jù)。如mqA1.14將株型性狀、株型兼角果性狀、角果性狀、單株產(chǎn)量整合到一起。本研究中檢測到的10個(gè)種子產(chǎn)量QTL中的7個(gè)存在于多效性QTL中。在這7個(gè)與產(chǎn)量相關(guān)的多效性QTL中，mqA1.14、mqA9.4、mqC8.1的指示性狀分別是主花序長度、主花序角果數(shù)和干粒重千粒重，而mqA1.5、mqA1.9、mqC3.2和mqC3.4中沒有一個(gè)QTL能作為單株產(chǎn)量的指示QTL。
　　6.株型與產(chǎn)量候選基因在圖譜上的定位

14、r>　　連鎖分析表明，依據(jù)擬南芥株型及籽粒相關(guān)基因TCP24、Sep1、AP1、STM、LFY、ANT、AXR6、PIN1、AP3、REV,、TTG2、TT5設(shè)計(jì)的21對(duì)引物獲得的26個(gè)標(biāo)記可被定位到圖譜的不同位置上，且在某些基因標(biāo)記附近能檢測到QTL，但這些QTL與候選基因是否存在著一定的聯(lián)系還需進(jìn)一步證實(shí)。同時(shí)，本研究還以定位到圖譜上的擬南芥基因?yàn)闃蛄?，將玉米、水稻中株型及產(chǎn)量相關(guān)的重要基因定位到本研究構(gòu)建的遺傳圖譜的大致位置上，結(jié)

15、果有6個(gè)候選基因（GS5、ARGOS、MINI3、CLAVATA1、DEP2、IPA1/OsSPL14）定位到遺傳圖譜的8個(gè)不同位置，其中與籽粒相關(guān)的基因GS5、ARGOS和MINI3被定位到附近有千粒重、每角果粒數(shù)、角果長度、籽粒產(chǎn)量性狀相關(guān)QTL的位置上;與花/花序相關(guān)的擬南芥基因CLAVATA1被定位到A2連鎖群的E保守區(qū)段，在此位置附近有一個(gè)主花序角果數(shù)的QTL;直立密穗基因DEP2被定位到A5連鎖群F保守區(qū)段，在其附近有平均分