甘藍(lán)型油菜開花時(shí)間和光周期敏感性的遺傳分析和QTL定位.pdf

1、開花是高等植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中一個(gè)關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，也是植物由基本的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)的顯著標(biāo)志。開花的早晚或開花時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)較大影響植物果實(shí)的成熟、收獲時(shí)間和產(chǎn)量。植物的開花時(shí)間是一個(gè)遺傳基礎(chǔ)十分復(fù)雜的數(shù)量性狀，它受到植物內(nèi)部開花基因、激素水平、生理生化過程及外部環(huán)境因素(主要包括光周期和溫度)等的綜合調(diào)控。對(duì)春性甘藍(lán)型油菜而言，光周期對(duì)開花的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溫度對(duì)開花的影響。光周期敏感性對(duì)春性甘藍(lán)型油菜的種植地理適應(yīng)性有較大的限制，例如光周

2、期敏感性較強(qiáng)的油菜品種(如本試驗(yàn)的親本Q2)只有作為夏季作物種植在長(zhǎng)日照地區(qū)才能保證菜籽的正常成熟和產(chǎn)量。開花時(shí)間和光周期敏感性的遺傳控制已經(jīng)在模式植物擬南芥和水稻及蕓苔屬植物、大豆、玉米、高粱、向日葵、燕麥等植物中被廣泛的研究，但是有關(guān)甘藍(lán)型油菜的光周期敏感性的遺傳規(guī)律及QTL定位研究尚未見報(bào)道。本研究通過小孢子培養(yǎng)技術(shù)構(gòu)建了來(lái)自于兩個(gè)分別對(duì)光周期表現(xiàn)穩(wěn)定弱敏感和強(qiáng)敏感的春性甘藍(lán)型油菜品種Hyola401與Q2的DH群體，將親本P<,

3、1>、P<,2>及DH群體連續(xù)兩年種植在具有長(zhǎng)日照的和政和短日照的武漢和肇慶3地，利用數(shù)量性狀的主基因+多基因聯(lián)合分離分析方法對(duì)甘藍(lán)型油菜的開花時(shí)間和光周期敏感性進(jìn)行了遺傳分析，同時(shí)利用QTLMapper1.6將控制開花時(shí)間的總遺傳因子分解為主效 QTL、上位性QTL和QTL與環(huán)境的互作，將控制光周期敏感性的總遺傳因子分解為主效 QTL和上位性QTL。主要結(jié)果如下： 1、在武漢大田配制了3個(gè)F<,1>組合： F<,1>(Hyol

4、a401×629甲)、F<,1>(Hyola401×Q2)、F<,1>(Hyola401×Surpass400)和1個(gè)F<,2>(Hyola401 自交)用來(lái)研究供體材料基因型對(duì)小孢子出胚率的影響，同時(shí)還利用組合F<,1>(Hyola401×Q2)研究了取樣時(shí)間、預(yù)培養(yǎng)溫度、預(yù)培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)度及秋水仙素濃度對(duì)出胚率或加倍效率的影響。結(jié)果表明：不同基因型組合間小孢子的出胚率差異極顯著(p<0.01)，最佳的取樣時(shí)間、預(yù)培養(yǎng)溫度、預(yù)培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)度

5、和秋水仙素濃度分別為上午7：30、32℃、48 h和50 mg/L。 2、在和政、武漢和肇慶，開花時(shí)間的最佳遺傳模型分別為G-1、E-1-1和E-1-6，即開花時(shí)間在這三地分別受3對(duì)加性．上位性主基因+多基因、2對(duì)加性-上位性主基因+多基因控制和2對(duì)累加作用主基因+多基因控制。主基因遺傳率分別為91.13％、63.05％和62.02％：多基因遺傳率分別為4.43％、1.58％和22.71％。光周期敏感性的最佳遺傳模型為E-1-5

6、，即光周期敏感性受2對(duì)隱性上位主基因+多基因控制。主基因和多基因遺傳率分別為50％和 37.5％。同時(shí)也估算了該DH群體的其他遺傳參數(shù)(表19)。綜上所述，甘藍(lán)型油菜的開花時(shí)間和光周期敏感性主要由2對(duì)或2對(duì)以上主基因+多基因控制，不同光周期條件下開花時(shí)間基因之間的互作模式有所不同。 3、利用從600多個(gè)DH系中隨機(jī)挑選的149個(gè)DH系構(gòu)成的DH群體構(gòu)建了一張甘藍(lán)型油菜的遺傳連鎖圖譜。在親本中共檢測(cè)到263個(gè)有多態(tài)性的遺傳標(biāo)記，包

7、含88個(gè)SSR標(biāo)記、101個(gè)SRAP標(biāo)記及74個(gè)AFLP標(biāo)記。其中248個(gè)分子標(biāo)記分布于19條連鎖群(N1到N19)，總遺傳距離為 1634.7cM，標(biāo)記間平均遺傳距離為6.6cM，標(biāo)記偏分離比例達(dá)到27.6％(p<0.01)，主要集中在N4和N5連鎖群上，余下的 15 個(gè)標(biāo)記不能被分配到任何連鎖群。 4、利用QTL分析軟件QTLMapper1.6對(duì)甘藍(lán)型油菜的開花時(shí)間進(jìn)行了 QTL 定位分析，共檢測(cè)到3個(gè)主效QTL，位點(diǎn)(dt

8、f5、dtf11和dtf18)，總表型貢獻(xiàn)率為58.3％，5對(duì)包含有2個(gè)主效QTL(dtf5和dtf11)的上位互作效應(yīng)，解釋了15.3％的總表型變異，12對(duì)QTL與環(huán)境發(fā)生了互作，其中包含全部3個(gè)主效QTL，及4對(duì)上位互作QTL，總的表型貢獻(xiàn)率為11.8％。 5、共檢測(cè)到4個(gè)主效QTL位點(diǎn)(ps3，ps10，ps14和 ps18) 影響光周期敏感性，總表型貢獻(xiàn)率為53.3％，6對(duì)包含有2個(gè)主效QTL (ps3和ps18)的上位