甘藍型油菜株型與角果相關(guān)性狀的QTL分析.pdf

1、當前，選育株型得到改良、適合機械化生產(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，是實現(xiàn)分子標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型油菜4942C-5和正常株型油菜8008及其構(gòu)建的包含181個株系的DH群體為材料，對甘藍型油菜株型及產(chǎn)量相關(guān)的16個性狀進行了QTL定位和分析，主要結(jié)果如下:
　　1.甘藍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個標記（AFLP標記160個，SSR標記253個，IP標記80個，SCAR標記3個及SNP標記1406個）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個擬南芥同源基因、549個白菜同源基因和421個甘藍同源基因定位到甘藍型油菜A基因組，212個擬南芥基因、

3、209個白菜同源基因和250個甘藍基因定位到甘藍型油菜C基因組。以已鑒定的擬南芥24個保守區(qū)段為基礎(chǔ)，利用比對到圖譜上的擬南芥基因鑒定了63個共線性片段和82個插入片段。
　　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。對甘藍型油菜連鎖群與對應(yīng)甘藍型油菜假染色體的共線性分析，甘藍型油菜連鎖群與對應(yīng)白菜、甘藍假染色體的共線性分析，甘藍型油菜染色體與對應(yīng)白菜、甘藍假染色體的共線性分析這三個結(jié)果進行比較，就共線性

4、強弱程度而言，前兩個基本一致，第三個大都優(yōu)于前兩個，這可能表明某些連鎖關(guān)系還有待進一步確認，也可能本研究材料這些區(qū)域存在著染色體重排，但都進一步證實了甘藍型油菜源于白菜和甘藍;就甘藍型油菜連鎖群(BnA1-BnA10，BnC1-BnC9)、甘藍型油菜染色體(Bn1-Bn19)、白菜(BrA1-BrA10)和甘藍(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弱對利用其他作物基因組序列信息來解決甘藍型油菜的實際問題奠定了基礎(chǔ)。
　　3.DH群體頻率分布與QTL定位
　　分析了DH群體16個性狀在三個環(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，偏離了標準正態(tài)分布。通過復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)在全基因組進行QTL掃描分析，16個性狀在三個環(huán)境中分別檢測到117個、122個、98個QTL，共計337個QTL。利用不同性狀逐一進行QTL元分析后，這337個QTL最終整合為234個，分配在甘藍型油菜20條連鎖群上。其中平均分枝長度(ALPB)檢測到17個QTL，分布在A1、A3、A5、A6、A7和C1a連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A3、A5、A6、A7、C8和C9連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為4.7-25.5％;角果層長度(LSL)檢測到10個QTL，分布在A1、A3、A6、A9、C3和C8連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A3、A9和C3連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A4、A7、C1

8、a、C1b、C2、C3和C4連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為4.7-15.1％;株高(PH)檢測到15個QTL，分布在A1、A3、A6、A7、C1b和C9連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A3、A5、A6、A7、A9、C1a、C1b、C6、C7和C9連鎖群，單個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QTL，分布在A3、A

9、6、A7、C1a和C7連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為5.3-12.9％;角果長度(SL)檢測到11個QTL，分布在A1、A7、A9和A10連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A2、A3、A5、A9和C1a連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A6、A7、A8、C1a、C1b、C3和C5連鎖群，單個

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QTL，分布在A1、A9和C3連鎖群，單個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QTL，分布在A1、A3、A9、C3和C8連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為4.4-35.7％;總分枝長度(TLPB)檢測到13個QTL，分布在A1、A3、A6、A9、C1a和C3連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為5.3-17.9％;千粒重(TSW)

11、檢測到16個QTL，分布在A1、A7、A9、C1a、C1b、C8和C9連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為3.4-38.8％;角果層寬度(WSL)檢測到20個QTL，分布在A1、A2、A3、A5、A7和A9連鎖群，單個QTL解釋的遺傳變異為4.2-31.3％。
　　4.甘藍型旁系同源保守區(qū)段內(nèi)的QTL及同源QTL分析
　　第一輪元分析的234個QTL中有168個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14個保守區(qū)段。根據(jù)QTL的分布情況，在甘藍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對同源QTL，這8對同源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個多效性QTL，這些多效性QTL涉及2-8個性狀不等，為設(shè)計理想株

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個種子產(chǎn)量QTL中的7個存在于多效性QTL中。在這7個與產(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)計的21對引物獲得的26個標記可被定位到圖譜的不同位置上，且在某些基因標記附近能檢測到QTL，但這些QTL與候選基因是否存在著一定的聯(lián)系還需進一步證實。同時，本研究還以定位到圖譜上的擬南芥基因為橋梁，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個候選基因（GS5、ARGOS、MINI3、CLAVATA1、DEP2、IPA1/OsSPL14）定位到遺傳圖譜的8個不同位置，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