油菜籽餅粕氮基酸含量的近紅外模型創(chuàng)建及發(fā)育遺傳研究.pdf

1、油菜是重要的油料作物。菜籽油具有較高的營養(yǎng)價值，餅粕含有豐富的各類氨基酸。本研究通過創(chuàng)建油菜籽餅粕氨基酸含量近紅外預(yù)測模型，利用不同發(fā)育時期的油菜籽餅粕氨基酸含量，進(jìn)行了相應(yīng)的發(fā)育遺傳分析。
　　 從621份原始樣品選出包括不同發(fā)育時期的226份油菜籽樣品組成校正集、55份樣品組成檢驗集，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)置，確定了“標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量轉(zhuǎn)換(SNV)+去趨勢變換法(D)/2，4，4，1/改良偏最小二乘法(MPLS)”最佳組合進(jìn)行油菜籽餅粕氨基

2、酸含量定標(biāo)方程的構(gòu)建。結(jié)果表明，賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸、組氨酸和精氨酸等12種氨基酸校正方程的預(yù)測決定系數(shù)(RSQ)、交叉檢驗決定系數(shù)(1-VR)、外部檢驗決定系數(shù)(R2)、標(biāo)準(zhǔn)偏差與交叉檢驗標(biāo)準(zhǔn)誤的比值(SD/SECV)和標(biāo)準(zhǔn)偏差與工作標(biāo)準(zhǔn)誤差的比值(SD/SEP)分別達(dá)到0.877～0.976、0.861～0.971、0.840～0.953、2.678～5.901和2.4

3、90～5.532，具有良好的預(yù)測精度；脯氨酸和蛋氨酸2種氨基酸校正方程的RSQ(0.812和0.800)、1-VR(0.782和0.784)、R2(0.814和0.706)、SD/SECV(2.142和2.154)和SD/SEP(2.311和1.851)較好，其預(yù)測精度比較高；丙氨酸和半胱氨酸的校正方程(RSQ=0.839和0.749；1-VR=0.821和0.728；SD/SECV=2.365和1.921；R2=0.623和0.573

4、；SD/SEP=1.633和1.521)可以應(yīng)用于育種材料的選擇。纈氨酸校正方程的統(tǒng)計值(RSQ=0.620；1-VR=0.579；SD/SECV=1.537和SD/SEP=1.243)偏低，因其準(zhǔn)確度偏低，尚未達(dá)到理想的預(yù)測程度。
　　 在油菜籽餅粕品質(zhì)性狀的發(fā)育遺傳規(guī)律研究中，利用油菜601、雙20-4、華雙3號、高油605、中油821、鄂油長莢、中R-888、Tower和浙雙72等9個油菜籽氨基酸含量差異較大的甘藍(lán)型油菜品

5、種，按完全雙列雜交法配置雜交組合，測定不同環(huán)境條件下不同發(fā)育時期親本、F1和F2種子的餅粕品質(zhì)性狀。采用包括基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的二倍體種子遺傳模型及相應(yīng)的統(tǒng)計分析方法，深入分析了花后不同發(fā)育時期油菜籽餅粕中賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸等品質(zhì)性狀受胚、細(xì)胞質(zhì)、母體植株遺傳主效應(yīng)以及基因型×環(huán)境互作效應(yīng)影響時的發(fā)育遺傳規(guī)律、營養(yǎng)品質(zhì)性狀間的遺傳相關(guān)性，并分析了親本育種值和雜種優(yōu)勢表現(xiàn)。
　　 研究結(jié)果

6、表明，花后不同發(fā)育時期油菜籽餅粕氨基酸品質(zhì)性狀的表現(xiàn)同時會受到二倍體胚核基因、細(xì)胞質(zhì)基因和二倍體母體植株核基因等遺傳主效應(yīng)和基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的控制。非條件方差分析結(jié)果表明，賴氨酸含量在花后第15、22、29、36和43天，亮氨酸含量在花后第15、22和29天，異亮氨酸在花后第15、22、29天和36天，苯丙氨酸、蘇氨酸和谷氨酸含量花后第15、22和29天，甘氨酸含量在花后第15、22、29和43天的表現(xiàn)均是以環(huán)境互作效應(yīng)為主，說明這

7、些餅粕品質(zhì)性狀在上述發(fā)育時期的表現(xiàn)容易受到環(huán)境條件變化的影響；其他發(fā)育時期的表現(xiàn)則主要受制于遺傳主效應(yīng)。在不同遺傳體系的遺傳效應(yīng)上，花后不同時期的賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和谷氨酸含量是以母體植株遺傳體系所表達(dá)的基因效應(yīng)為主，其次為二倍體胚效應(yīng)。甘氨酸含量花后第15、22、29和43天以母體效應(yīng)為主，花后第36天則以胚效應(yīng)為主。條件方差分析結(jié)果表明，花后不同發(fā)育時期油菜籽餅粕氨基酸品質(zhì)性狀會同時受到胚、細(xì)胞質(zhì)和母體植株遺

8、傳主效應(yīng)和基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的控制，各遺傳體系均有新表達(dá)的凈遺傳效應(yīng)。對不同性狀而言，基因表達(dá)量最大時期有所差異。如賴氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量花后第23～29天，亮氨酸含量花后第1～15天，異亮氨酸和苯丙氨酸含量花后第16～22天等發(fā)育時期數(shù)量基因表達(dá)最為明顯，但這些性狀的表現(xiàn)在大多數(shù)發(fā)育時期主要是受到條件互作效應(yīng)的影響。因此，不同發(fā)育時期的基因表達(dá)容易受到環(huán)境條件變化的影響。
　　 在不同的基因效應(yīng)上，控制賴氨酸、異

9、亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸等氨基酸含量表現(xiàn)的遺傳效應(yīng)是以加性效應(yīng)為主，具有較高的狹義遺傳率。對于這些性狀，通過低世代單株選擇可望取得較好的改良效果。在遺傳率分量中，賴氨酸含量花后第36天，亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和谷氨酸花后第36和43天是以普通遺傳率為主，在其他發(fā)育時刻，互作遺傳率大于普通遺傳率。甘氨酸品質(zhì)性狀在花后不同時刻的遺傳率均以互作遺傳率為主。
　　 油菜籽餅粕氨基酸含量的雜種優(yōu)勢分析表明，7種

10、氨基酸性狀上不同程度地存在普通雜種優(yōu)勢和互作雜種優(yōu)勢。在普通雜種優(yōu)勢中，賴氨酸性狀的胚雜種優(yōu)勢和母體優(yōu)勢相近，谷氨酸性狀是以胚雜種優(yōu)勢為主，亮氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸和甘氨酸呈負(fù)向母體優(yōu)勢。異亮氨酸的互作雜種優(yōu)勢較為明顯，且有穩(wěn)定的正向優(yōu)勢。在互作雜種優(yōu)勢中，賴氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸的互作雜種優(yōu)勢變異大，表現(xiàn)不夠穩(wěn)定。
　　 不同發(fā)育時刻之間品質(zhì)性狀的遺傳相關(guān)分析結(jié)果表明，隨油菜籽發(fā)育的延續(xù)，各發(fā)

11、育時刻遺傳效應(yīng)間的相關(guān)性趨于明顯，特別是花后發(fā)育時刻29與36、29與43和36與43天之間的關(guān)系更為密切。其中賴氨酸含量在花后36與43天之間，亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量在花后29與36、29與43和36與43天之間，存在正向的顯著表現(xiàn)型相關(guān)(rP)和基因型相關(guān)(rG)，而異亮氨酸、苯丙氨酸和甘氨酸在花后15與29之間也存在著顯著的正向rP和rG。不同遺傳體系的環(huán)境互作相關(guān)比主效應(yīng)相關(guān)分量作用更為明顯。在主

12、效應(yīng)相關(guān)分量中，胚和母體的顯性主效應(yīng)相關(guān)分量(rD、rDm)較為明顯；而互作效應(yīng)相關(guān)系數(shù)分量中，胚和母體顯性互作相關(guān)系數(shù)分量(rDE、rDmE)呈顯著的正值或負(fù)值，顯性互作相關(guān)起著主要作用。成熟期的油菜籽必需氨基酸成對性狀的相關(guān)分析表明，多數(shù)氨基酸性狀間的表現(xiàn)型相關(guān)和基因型相關(guān)已達(dá)顯著水平或極顯著水平。其中賴氨酸與蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸間存在顯著的正向表現(xiàn)型相關(guān)和基因型相關(guān)。選擇較高的賴氨酸含量的單株，可以同時提高餅

13、粕中的亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸含量。蛋氨酸與亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸間的表現(xiàn)型相關(guān)和基因型相關(guān)正值也已達(dá)顯著水平，表明可以同時改良油菜籽餅粕中的蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸的含量。亮氨酸與異亮氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸間的表現(xiàn)型相關(guān)和基因型相關(guān)也表現(xiàn)為顯著正值。纈氨酸與賴氨酸間表現(xiàn)型相關(guān)則為顯著負(fù)值，故選擇高的纈氨酸含量單株，餅粕中的賴氨酸含量會有所下降。
　　 甘藍(lán)型油菜的親本遺傳效應(yīng)預(yù)測結(jié)果表明

14、，鄂油長莢能顯著提高雜種后代油菜籽餅粕的賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量；高油605對增加賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和甘氨酸含量有較好的作用；中油821對雜種后代油菜籽餅粕的苯丙氨酸和谷氨酸含量起增量作用；油菜601可用于改良雜種后代油菜籽的餅粕亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量；華雙3號有利于提高雜種后代油菜籽餅粕的亮氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量；鄂油長莢在油菜籽餅粕的多數(shù)必需氨基酸品質(zhì)改良中