不同生境下影響甘藍(lán)型油菜收獲指數(shù)的相關(guān)產(chǎn)量性狀基因定位.pdf

1、油菜是我國廣泛種植的重要油料作物，提高油菜產(chǎn)量和收獲指數(shù)備受關(guān)注。全基因組關(guān)聯(lián)分析作為一種精確高效的QTLs定位方法已被廣泛應(yīng)用于作物產(chǎn)量及重要農(nóng)藝性狀的研究中。本試驗(yàn)對源自世界各地的520份種質(zhì)資源材料連續(xù)多年于油菜主產(chǎn)區(qū)重慶和高產(chǎn)區(qū)云南臨滄種植，采用覆蓋甘藍(lán)型油菜基因組的34103個(gè)SNP位點(diǎn)對主序角果數(shù)、分枝角果數(shù)、單株角果數(shù)、千粒重、每角粒數(shù)、主序產(chǎn)量、分枝產(chǎn)量、上部生物產(chǎn)量、莖稈干重、生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及收獲指數(shù)等12個(gè)性狀進(jìn)

2、行全基因組關(guān)聯(lián)分析，尋找不同環(huán)境下與產(chǎn)量和收獲指數(shù)相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)標(biāo)記，再結(jié)合極端表現(xiàn)型材料各器官的轉(zhuǎn)錄組分析和部分基因的實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證，初步篩選出對產(chǎn)量和收獲指數(shù)影響較大的候選基因。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴不同生境下各性狀的表型變異：多數(shù)性狀在環(huán)境間、材料間、環(huán)境與材料互作間均存在極顯著差異，廣義遺傳力在70％以上，所有性狀表型數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，表明本試驗(yàn)所研究性狀主要受微效多基因控制；單個(gè)環(huán)境下變異系數(shù)相對環(huán)境性狀差

3、值較小，表明單個(gè)環(huán)境下遺傳較穩(wěn)定，各環(huán)境間差異較大，其表型數(shù)據(jù)可用于后續(xù)分析。⑵不同生境下各性狀的相關(guān)、通徑分析：2013年重慶、2014年重慶和2014年云南三個(gè)環(huán)境下，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量對收獲指數(shù)正向影響最大，生物產(chǎn)量對其負(fù)向影響最大，這與收獲指數(shù)的計(jì)算公式一致。上部生物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量關(guān)系最密切。主序角果數(shù)、莖稈干重與收獲指數(shù)之間相關(guān)性受環(huán)境影響最大，重慶地區(qū)這兩個(gè)性狀對收獲指數(shù)有正向影響，而云南地區(qū)有負(fù)向影響。除此之外，重慶地區(qū)每角粒數(shù)和角

4、果數(shù)對收獲指數(shù)有較大正向影響，而云南地區(qū)分枝產(chǎn)量和千粒重對其正向影響較大；單株角果數(shù)對收獲指數(shù)的影響在不同年份間差異較大。⑶各性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析：本試驗(yàn)中不同環(huán)境下的不同性狀采用不同的最佳模型進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，三個(gè)環(huán)境及兩地差值條件下累計(jì)檢測到382個(gè)與12個(gè)性狀顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)（P<1/34103），其中2013年重慶、2014年重慶和2014年云南環(huán)境分別檢測到290個(gè)、36個(gè)和24個(gè)，2014年重慶與2014年云南兩地

5、性狀差值條件下檢測到32個(gè)。從解釋的表型變異率可看出，云南高產(chǎn)環(huán)境下各性狀檢測到的位點(diǎn)較少，各位點(diǎn)解釋的表型變異率相對較大。⑷基本基因群候選基因預(yù)測：各環(huán)境重復(fù)檢測到89個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)，可能是挖掘產(chǎn)量性狀基本基因群候選基因的重要位點(diǎn)。在其顯著性位點(diǎn)的LD置信區(qū)間內(nèi)共發(fā)現(xiàn)4個(gè)與本研究性狀相關(guān)的擬南芥同源基因，分別是與千粒重相關(guān)的MSI1基因，與單株角果數(shù)和分枝角果數(shù)共同相關(guān)的TCP12、BIG和MBD9基因。⑸高產(chǎn)特異基因群候選基

6、因預(yù)測：云南高產(chǎn)環(huán)境及兩地性狀差值條件下檢測到的與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和收獲指數(shù)關(guān)聯(lián)位點(diǎn)，可能是甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量或收獲指數(shù)形成的高產(chǎn)高收獲指數(shù)潛能基因群位點(diǎn)。云南高產(chǎn)環(huán)境下與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和收獲指數(shù)關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)LD區(qū)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)10個(gè)擬南芥同源基因：APP1、HAM4、ROT3/CYP90C1、STY2、ARAC1/ROP3、TT4/CHS、KAT5、SLY2、CPD和DME基因。兩地差值下篩選出3個(gè)與收獲指數(shù)相關(guān)的擬南芥同源基因：AHK4/CRE1、BI

7、N2和ARGOS基因。另外，GRF3、MBD9和PIS1基因是重慶地區(qū)其他產(chǎn)量性狀與收獲指數(shù)重復(fù)檢測位點(diǎn)附近篩選出的基因，可能是重慶地區(qū)與收獲指數(shù)相關(guān)的特異性候選基因。⑹部分候選基因差異表達(dá)分析：根據(jù)轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果，選擇差異表達(dá)量部位最多的兩個(gè)基因BnaA07gHI-01和BnaC02gSY-01進(jìn)行qRT-PCR，發(fā)現(xiàn)前者主要在云南高產(chǎn)高收獲指數(shù)材料的主序種子、側(cè)枝種子和主序蕾中相對表達(dá)量較高，主序角果皮中較低，后者主要在云南高產(chǎn)高收