甘蓝型油菜分离群体重要性状和重组变异位点的分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alex_tan01
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)作为世界上重要的油料作物,其产量和含油量一直是人们关注的重点。早期人们使用不同的统计方法对油菜种子产量进行了许多数量性状位点分析,以剖析种子产量的遗传构成,然而对种子产量这一复杂性状的理解仍然不足。本研究中通过对甘蓝型油菜Bna TNDH群体19个实验环境下考察的表型性状进行了QTL重分析,并考虑相关性状之间的相互作用,结合多性状或多环境的直接或间接对种子产量起贡献的QTL对种子产量的复杂遗传结构进行了研究。进一步利用Bna TNDH群体衍生的Bna TN双向导入系对六个控制甘蓝型油菜种子含油量的主效QTL位点进行了跟踪和精细定位。提高产油量是油菜育种的重要目标,而通过遗传重组聚合优良等位基因是提高油菜产油量的主要方法,且重组对于群体遗传多样性、物种进化也具有极其重要的意义。因此,在本研究中利用三个Bna TN群体构建的高密度遗传图谱对其全基因组重组变异位点进行了解析。主要研究结果如下:1.对Bna TNDH群体在19个实验环境下考察的22个表型性状(种子产量及产量相关性状、种子品质性状、发育相关性状和胁迫抗性性状)进行了QTL的重分析。参考前人将虽未达到P=0.05水平,但在0.5水平以上同时可重复检测到峰值并能与已达到0.05显著水平以及1000次排布测验的显著QTL重叠的,作为真实的微效QTL,并与达到显著水平的QTL一并命名为identified QTL。本研究总计检测到与22个性状相关的2,569个identified QTL。前人采用元分析的方法对同一个性状对在不同实验环境中检测到的identified QTL进行整合,整合后的QTL命名为consensus QTL(共识QTL)。本研究经整合后共得到1,904个consensus QTL,其中包含80个影响种子产量的consensus QTL和97个控制含油量的consensus QTL。在本研究中,进一步提出解析复杂性状时在考虑上述identified QTL和consensuse QTL的基础上,应同时考虑与其直接和间接相关的QTL,如对种子产量结合多性状或多环境下的直接或间接对种子产量起贡献的QTL,对种子产量QTL进行进一步的整合分析,提出将整合后的有助于种子产量的这些QTL称为“essential QTL”,共鉴定出525个种子产量essential QTL,其中428个essential QTL表现出多效性以及环境效应。2.在Bna TNDH群体中检测到的97个含油量QTL位点中,共包含七个主效的QTL,分别为q OC.A1-2、q OC.A1-9、q OC.A3-6、q OC.A8-2、q OC.A10-3、q OC.C3-5和q OC.C3-7,最高可解释15.4%的含油量表型变异。随后,利用衍生的Bna TN双向导入系及其后代,对其中六个主效含油量QTL区间(q OC.A1-9、q OC.A1-2、q OC.A3-6、q OC.A8-2、q OC.A10-3和q OC.C3-5)进行了精细定位,分别将区间缩短到了316Kb、183Kb、174Kb、330Kb、116Kb和163Kb的范围内,为进一步的基因克隆或含油量的遗传改良奠定基础。3.对Bna TNDH及其衍生的双向导入系Bna T-BC4F2和Bna N-BC4F2群体构建了高密度的遗传图谱,并且锚定了着丝粒在Ningyou7基因组上的位置。三个群体遗传图谱与NY7基因组间均呈现高度的共线性,但同样也检测到一些倒位和HEs(Homoeologous exchanges,部分同源交换)事件。利用三个Bna TN群体的高密度遗传图谱对三个群体的全基因重组变异位点进行了分析,发现重组的发生在不同的遗传背景、亚基因组、染色体和基因组区域之间存在差异,并受到基因密度、转座因子、染色体重排等基因组特征的显著影响。4.相对于Bna TNDH群体,经过五代减数分裂,89%和80%的A、C基因组通过重组可以被重构。在三个Bna TN群体中共鉴定出134个重组热点,大部分位于重组热点和冷点区的基因分别参与了DNA复制和减数分裂过程的正调控和负调控;重组热点区有利于QTL的检测和基因的克隆,并且有利于优良的等位基因进行组合,从而改良油菜性状(如种子含油量)。综上所述,种子产量essential QTL的检测为解析复杂性状的遗传基础提供了一种方法,可为理解作物的复杂性状提供一个参考。对六个含油量的主效QTL进行精细定位,获得了一批候选材料和候选基因,可在后续进一步开展候选基因的验证工作,同时获得了一批与含油量QTL区间紧密连锁的分子标记,可应用于甘蓝型油菜高含油量的分子标记辅助选择育种工作中。研究和了解异源多倍体甘蓝型油菜的重组变异,对油菜的重要性状的形成、遗传改良和多倍体基因组的进化具有重要意义。
其他文献
豆科植物能与根瘤菌共生关系成功的建立依赖于豆科植物与细菌之间的信号相互交流识别过程。豆科植物需要精确识别微生物——“朋友或敌人”来调控植物的先天免疫反应,促进与根瘤菌共生关系的建立而抑制病原菌入侵感染的蔓延。本研究初步揭示NAD1参与调控宿主豆科植物中共生与免疫的平衡机制。1.模式豆科植物苜蓿和百脉根中的NAD1基因被根瘤菌激活并且在根瘤的皮层细胞中表达。本研究阐述了NF依赖的和根瘤皮层细胞特异性
学位
第一章大豆异黄酮丙二酰转移酶GmIMT3的结构与功能研究大豆作为世界上的重要农作物之一,因其种子富含蛋白、油脂造福人类健康生活而享誉世界。大豆所富含的异黄酮等多种次生代谢产物在疾病治疗方面有突出功效如抑制骨质疏松、降低胆固醇、抗癌等,被美国癌症研究所冠以“功能性食物”的头衔。大豆作为一种特殊的具有固氮功能的植物,与根瘤菌共生,通过根瘤菌将大气中的氮气还原成氨供给大豆生长,大大节约了化学肥料的消耗,
学位
药用植物含有大量类型不同且结构特异的次级代谢产物,被广泛应用于预防和治疗各类疾病。萜类天然产物是现代药物的重要来源,有极大的研究价值。大部分植物体内萜类化合物的含量有限,严重限制了其应用。化学合成法虽然可以合成一些萜类化合物,但仍然难以合成结构复杂的萜类化合物,且具有能耗高、产量低、环境污染重等缺点。合成生物学为萜类化合物以及其他天然产物的合成提供了有效的手段。目前利用微生物细胞工厂合成一些重要的
学位
细胞质雄性不育是利用作物杂种优势的主要方式,在多种作物的杂交种生产中得到利用。历史的经验表明,长期使用单一胞质可能面临着潜在的风险,这意味着丰富可利用的胞质多样性,构建不同细胞质来源的不育系有利于保障生产的安全性。在油菜杂交种生产上,我国广泛利用的Polima不育胞质具有一定的温度敏感性,很难选育出稳定的不育系,因此,需要创建和培育新的不育和恢复系统。在芸苔属近缘种与油菜杂交后代中,可以选育出很多
学位
水稻粒型作为重要农艺性状之一,不仅影响其外观品质,而且对单株产量具有一定的影响。本研究以两套高世代回交导入系群体为基础材料,构建和完善染色体片段导入系(Chromosome segment substitution line,CSSL)。利用新构建的导入系群体进行粒型的遗传基础分析,检测到75个粒型数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL),并对其中2个新的粒长QTL进
学位
Boltzmann方程是碰撞动力学理论的一个基本模型,被用来描述稀疏气体的运动,其适定性研究是一个重要的课题.当必须考虑量子效应时,经典Boltzmann方程必须被修正.在考虑Pauli不相容原理的情况下,导出修正的关于Fermi-Dirac粒子的量子Boltzmann方程.由于考虑了量子效应,修正的Boltzmann方程具有很强的非线性结构,使得研究解的整体适定性和大时间行为变得更加困难.本文研
学位
油菜自交不亲和性是甘蓝型油菜杂种优势利用的主要方式之一,开发稳定的自交不亲和相关分子标记并鉴定甘蓝型油菜S单倍型的分布、发掘新的恢复系和保持系材料具有十分重要的应用价值。另外,自交不亲和是一种重要的生物学现象,常见的白菜和甘蓝是自交不亲和的,由二者种间杂交而成的甘蓝型油菜是自交亲和的,甘蓝型油菜由自交不亲和向自交亲和的演化过程是进化生物学的重要方向。本研究开发了稳定扩增的自交不亲和性相关分子标记,
学位
油菜是仅次于油棕榈和大豆的世界第三大油料作物。菜籽油的品质主要是由油菜种子中脂肪酸组成和各脂肪酸成份所占比例决定的。油酸具有预防人的心血管疾病和动脉硬化炎性疾病等功能;高硬脂酸含量的植物油用于制造人造脂肪食品不仅能节省氢化成本而且还避免了反式脂肪酸的产生,同时具有不影响胆固醇浓度等优点;低含量的亚麻酸可防止菜籽油的氧化和酸败,对于健康食品的生产至关重要。因此,根据用途创造具有特定脂肪酸含量的新材料
学位
农田保护补偿政策以经济激励为核心,是实现农田保护外部性内在化的有效途径。补偿政策兼顾效率与公平,广泛被认同为破解当前我国耕地保护困境、遏制耕地微观损失的有效手段及客观选择(曲福田和朱新华2008,陈秧分等2010,蔡银莺和张安录2010,苑全治等2010,李广东等2012)。2008年起,成都、苏州、东莞、佛山、上海等地陆续在全国探索及试点农田保护补偿政策已有近10年的实践经验。截至目前,全国已有
学位
番茄(Solanum lycopersicum)起源于南美的安第斯山脉,经过驯化(Domestication)和改良(Improvement),它的植株形态,生物和非生物胁迫的适应性,果实大小,形状和颜色等都发生了重大变化。为了研究番茄果实性状的遗传基础,我们对455个番茄材料中的10个性状进行了调查,并进行了全基因组关联研究(Genome-Wide Association Study,GWAS)
学位