油菜株型相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、油菜是世界范圍內(nèi)廣泛種植的油料作物，也是我國重要的油料作物之一。提高油菜產(chǎn)量和實(shí)現(xiàn)油菜的機(jī)械化生產(chǎn)是油菜育種和栽培的主要目標(biāo)。單株有效角果數(shù)、每角果粒數(shù)和千粒重是油菜產(chǎn)量構(gòu)成的三個(gè)主要因素，涉及株型的如株高、分枝部位、分枝角度、主花序長度等性狀通過影響產(chǎn)量因子或作物倒伏間接地影響油菜產(chǎn)量。另外，油菜要適應(yīng)機(jī)械化收獲，株型的選育也具有特殊要求。因此，本研究以源自不同育種單位的529份油菜品種和自交系的自然群體為研究群體，首先對(duì)該群體進(jìn)行群

2、體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系以及連鎖不平衡分析;其次，采用分布于甘藍(lán)型油菜基因組的34103個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)株高、分枝角度、有效分枝高度、主花序有效長度、角果長度、主序角果數(shù)、一次有效分枝數(shù)共7個(gè)株型性狀和2個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成性狀以及單株產(chǎn)量共10個(gè)性狀進(jìn)行了初步全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要結(jié)果如下:
　　1.株型和產(chǎn)量相關(guān)性狀的表型變異:在關(guān)聯(lián)群體中，10個(gè)株型和產(chǎn)量相關(guān)性狀都存在廣泛的表型變異，表現(xiàn)出典型的數(shù)量性狀特點(diǎn)，且性狀間存在極顯著的相關(guān)性。另外，

3、株高、分枝角度和有效分枝高度這3個(gè)株型相關(guān)的性狀表現(xiàn)為基因型效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)對(duì)表型變異的影響極顯著，角果長度性狀則表現(xiàn)出基因型效應(yīng)和基因型與環(huán)境互作的效應(yīng)，剩余的6個(gè)株型和產(chǎn)量相關(guān)性狀都表現(xiàn)出極顯著水平的基因型、環(huán)境以及基因型和環(huán)境互作的效應(yīng)。
　　2.群體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系分析:本研究采用11368個(gè)SNP標(biāo)記對(duì)參試材料進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和親緣關(guān)系的估算，結(jié)果該自然群體被劃分為P1，P2兩個(gè)類群。其中P1類群包括432份材料主要為我國

4、的半冬性油菜品種，P2類群包括88份材料，主要是國內(nèi)的春性油菜品種（甘肅和青海）與少量半冬性材料以及國外引進(jìn)的資源材料。親緣關(guān)系分析結(jié)果表明，約有55％的材料的親緣關(guān)系值為0，約14％材料的親緣關(guān)系值存在與0-0.05之間，這些結(jié)果表明整個(gè)群體的材料之間的親緣關(guān)系較弱，對(duì)關(guān)聯(lián)分析的影響較小。
　　3.連鎖不平衡分析:AC基因組的LD(r2)均隨著物理距離的增加而下降，且AC基因組的衰減程度不同。當(dāng)r2的閾值定在0.2時(shí)，A亞基因組

5、的平均衰減距離約為150Kb，而C亞基因組的平均衰減距離約為750Kb，說明在甘藍(lán)型油菜育種過程中白菜被更廣泛地運(yùn)用。
　　4.各株型和產(chǎn)量性狀的關(guān)聯(lián)分析:在Q+K模型下，利用TASSEL5.1軟件的MLM模型程序，對(duì)參試材料在2013年和2014年的各性狀的表型值分別下進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，兩年累計(jì)檢測(cè)出360個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)與10個(gè)性狀呈極顯著關(guān)聯(lián)(P＜1/34103)，這些標(biāo)記分布于不同的染色體上，其中在兩年間共有13個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的

6、SNP標(biāo)記位點(diǎn)被重復(fù)檢測(cè)到;19個(gè)SNP標(biāo)記同時(shí)與不同的兩個(gè)或三個(gè)性狀存在顯著關(guān)聯(lián)性。
　　5.候選基因預(yù)測(cè):通過分析顯著SNP位點(diǎn)的LD區(qū)域與甘藍(lán)型油菜對(duì)應(yīng)的區(qū)間序列，共獲得28個(gè)與株型或產(chǎn)量性狀相關(guān)的候選基因。其中在分枝角度關(guān)聯(lián)標(biāo)記的LD區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了1個(gè)候選基因，其同源的擬南芥基因AT5G14090(AtLAZY1)通過改變生長素的分布來調(diào)節(jié)腋芽的向地性，從而改變分枝或分蘗角度表型變異。在與株高關(guān)聯(lián)的標(biāo)記的LD區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)基因A

7、T2G34555(ATGA2ox3)、AT5G17490(RGL3)、AT4G33430(BAK1)、AT4G18710(BIN2)、AT4G39400(BRI1)和AT2G36800(DOGT1)等20個(gè)基因，他們通過調(diào)控赤霉素和油菜素內(nèi)酯的生物合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來調(diào)控植株高度;在與主花序長度和主花序角果數(shù)的關(guān)聯(lián)位點(diǎn)的位置附近發(fā)現(xiàn)了基因AT5G17690(TFL2)、AT5G60690(REV)、AT1G69120(AP1),AT4G