油菜根系突變體磷效率的分析及TNDH群體磷高效QTL的定位研究.pdf

1、土壤有效磷的缺乏嚴(yán)重影響了作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成。甘藍(lán)型油菜是我國主要的油料作物，需磷多，對(duì)缺磷極為敏感。篩選和培育磷高效品種是解決油菜需磷和土壤供磷矛盾的重要途徑之一。揭示甘藍(lán)型油菜磷營養(yǎng)高效的機(jī)制，將有利于推進(jìn)磷高效品種的選育。本文從兩個(gè)方面對(duì)甘藍(lán)型油菜磷營養(yǎng)高效機(jī)理進(jìn)行了探討。第一，篩選磷營養(yǎng)高效突變體。第二，分析低磷脅迫對(duì)TNDH群體產(chǎn)量相關(guān)性狀及其QTL表達(dá)的影響。獲得的主要研究結(jié)果如下：
　　 1甘藍(lán)型油菜根系突變

2、體的篩選及其磷高效機(jī)理的研究
　　 通過6-BA不同濃度的梯度試驗(yàn)，確定0.2μM6-BA為甘藍(lán)型油菜根系突變體篩選的臨界濃度。在4200個(gè)EMS突變單株(M2)中篩選獲得六類外源6-BA不敏感根系突變體。其中側(cè)根突變體lrn1側(cè)根的個(gè)數(shù)及密度顯著高于野生型；主根突變體prl1主根的長度顯著長于野生型。
　　 通過營養(yǎng)液和土培試驗(yàn)對(duì)6-BA不敏感主根突變體prl1和側(cè)根突變體lrn1磷營養(yǎng)效率進(jìn)行了鑒定。結(jié)果顯示，低磷處

3、理下，lrn1和prl1根干重均比野生型有顯著增加，且lrn1的增幅大于prl1；lrn1不僅能從介質(zhì)中吸收較多的磷，還能將吸收到的磷素有效地用于地上部生長及籽粒的產(chǎn)出，而prl1僅表現(xiàn)出較高的磷利用率。
　　 通過營養(yǎng)液試驗(yàn)調(diào)查低磷和高磷處理下lrn1和prl1內(nèi)源細(xì)胞分裂的水平和磷饑餓誘導(dǎo)基因的表達(dá)，結(jié)果表明，lrn1根系細(xì)胞分裂素iPA及tZR的濃度在低磷和高磷處理下均顯著低于野生型。prl1根系iPA的濃度在高磷和低磷處

4、理下也均顯著低于野生型，而tZR的濃度在低磷處理下顯著高于野生型。與野生型相比，兩個(gè)磷處理下lrn1和prl1磷饑餓誘導(dǎo)基因的相對(duì)表達(dá)量均不同程度的增加。
　　 綜上所述，lrn1根系內(nèi)源細(xì)胞分裂素水平的下降，削弱了其對(duì)根系生長和磷饑餓誘導(dǎo)基因表達(dá)的抑制作用，從而提高了lrn1磷吸收和利用效率。lrn1和prl1之間根系生長及磷饑餓基因上調(diào)表達(dá)的差異可能導(dǎo)致了它們磷營養(yǎng)效率的不同。
　　 2甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量及相關(guān)性狀對(duì)低磷

5、脅迫的反應(yīng)及QTL分析
　　 以甘藍(lán)型油菜磷高效品種Ningyou7和磷低效品種Tapdidor所構(gòu)建的的DH群體為材料，通過三年田間試驗(yàn)，調(diào)查了低磷脅迫對(duì)種子產(chǎn)量、第一分枝高度、株高、相對(duì)分枝高度、分枝數(shù)、每角果粒數(shù)、單株角果數(shù)及千粒重的影響。結(jié)果表明，低磷脅迫顯著降低了TN DH群體的分枝數(shù)、株高、每角果粒數(shù)、單株角果數(shù)及產(chǎn)量，顯著增加了第一分枝高度和相對(duì)分枝高度，但是對(duì)千粒重幾乎沒有影響。7個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀中，單株角果數(shù)、相

6、對(duì)分枝高度及分枝數(shù)對(duì)低磷脅迫最敏感。
　　 在TNDH遺傳連鎖圖G-map的基礎(chǔ)上整合了53個(gè)磷功能標(biāo)記(GBM)，構(gòu)建了含798個(gè)標(biāo)記的高密度的TN遺傳連鎖圖，圖譜總長為2050.9 cM，標(biāo)記間距為2.6 cM。利用新建的遺傳連鎖圖，對(duì)所調(diào)查的性狀進(jìn)行了QTL定位。共檢測(cè)到155個(gè)顯著性的QTL，集中分布于A2、A3、A5、A9、C6和C9連鎖群上。根據(jù)QTL置信區(qū)間相互重疊情況將155個(gè)QTL整合成了81個(gè)染色體區(qū)段，其中

7、29個(gè)為低磷特異QTL區(qū)段、29個(gè)為磷正常特異QTL區(qū)段、23個(gè)為組成型表達(dá)的QTL區(qū)段。3個(gè)低磷特異的QTL區(qū)段內(nèi)，同一性狀的QTL可在兩年試驗(yàn)中重復(fù)出現(xiàn)。6個(gè)組成型的QTL區(qū)段內(nèi)，同一性狀的QTL至少可在兩年試驗(yàn)中的低磷水平下重復(fù)出現(xiàn)。這些低磷水平下重復(fù)檢查到的QTL區(qū)段為甘藍(lán)型油菜耐低磷產(chǎn)量性狀的分子標(biāo)記輔助育種提供了依據(jù)。
　　 53個(gè)GBM標(biāo)記中有30個(gè)位于QTL置信區(qū)間內(nèi)，這30個(gè)GBM標(biāo)記來源于19個(gè)擬南芥磷代謝相