甘蓝型油菜控制主花序和主茎伸长速率的关键基因筛选

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cysyzcws
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
株高是甘蓝型油菜理想株型和高产量的重要因素之一,而主花序长度和主茎长度(茎高)是株高的重要组成部分。生产实践表明,在株高一定的前提下,较长主花序和较短的主茎是高产的基础。主花序和主茎在蕾苔期和花期的伸长速率与最终长度的关系是本研究的重点,将株高分解为2个性状,再分解到不同发育时期进行研究是本研究的创新点。本研究1)利用588份自然群体重测序获得SNP数据,对连续两年的主花序伸长速率和主茎伸长速率进行全基因组关联分析,筛选与主花序伸长速率和主茎伸长速率显著关联的SNP标记;2)利用189份重组自交系群体构建高密度连锁遗传图谱,对连续两年的主花序伸长速率和主茎伸长速率进行QTL定位;3)筛选主花序伸长速率和主茎伸长速率的差异极端材料测定不同阶段的激素含量;4)极端材料转录组测序,结合GWAS和QTL结果筛选与主花序伸长速率和主茎伸长速率相关的候选基因。主要研究结果如下:1.主花序长和茎高及其伸长速率的表型情况主花序长度在2018年和2019年重组自交系群体中6次不同时期测量的平均数及变异系数分别为9.86 cm52.27 cm和4.13%26.94%,其对应伸长速率的平均数和变异系数为0.0146 cm/day0.0888 cm/day和20.64%44.56%,自然群体中6次不同时期测量的平均数和变异系数分别为14.08 cm68.61 cm和15.60%87.62%,其对应伸长速率的平均数和变异系数为0.015 cm/day0.0921cm/day和44.30%101.98%;主茎高度在2018和2019年重组自交系群体中8次不同时期测量的平均数和变异系数分别为18.14 cm139.1 cm和5.49%32.36%,其对应伸长速率的平均数和变异系数为0.0102 1cm/day0.0799 cm/day和20.70%67.84%,自然群体中8次不同时期测量平均数和变异系数为38.93cm144.21 cm和11.65%54.27%,其对应伸长速率的平均数和变异系数为0.0097cm/day0.0609 cm/day和26.22%105.72%。主花序长和茎高及其伸长速率在各个环境下均呈连续正态分布,符合不同基因控制同一性状的多基因数量性状特点。2.主花序伸长速率和主茎伸长速率与最终主花序长、最终茎高、株高的相关性分析在两年两群体中,主花序后期伸长速率与最终主花序呈显著正相关,主茎后期伸长速率与最终茎高呈显著正相关,最终茎高和主花序长显著负相关,最终茎高和主花序长均与最终株高显著正相关;因此,通过降低茎高来获得植株较矮、主花序发达的理想高产株型是可行的。3.主花序伸长速率和主茎伸长速率的全基因组关联分析主花序伸长速率在2018和2019年最佳模型下分别检测到62和8个显著位点(P<1/385692),这些显著性位点分布在A03、A07、A09、C03、C04、C06、C08和C09染色体上,其表型贡献率为9.5%27.7%,其中A07染色体上的S716388885位点在两年环境下被重复检测到,表型贡献率为10.15%和20.4%;主茎伸长速率在2018、2019年最佳模型下分别检测到57和89个显著性位点(P<1/385692),这些显著性位点分别分布在除A01、A05、C05和C07染色体外的所有染色体上,其表型贡献率为7.02%23.18%,其中S259259位点在两年环境下被重复检测到,表型贡献率为8.08%和13.75%。上述结果表明,主花序和主茎伸长速率均由多基因控制且受环境影响较大。4.主花序伸长速率和主茎伸长速率的QTL定位利用已构建的高密度SNP遗传连锁图谱,采用复合区间作图法对2018和2019两年的主花序伸长速率进行QTL定位,一共检测到7个QTL,分别位于A07、C03、C04、C05、C06染色体上,其表型贡献率为5.36%9.08%,其中q-2018MIER-2-C06-1和q-2018MIER-2-C06-2与2018年MIER-2的GWAS显著位点S1632025979有重叠区段,q-2019MIER-2-A07-1与2018年MIER-2的GWAS显著位点S71829865有重叠区段;对2018、2019两年的主茎伸长速率进行QTL定位,一共检测到14个QTL,分别位于A01、A02、A03、A05、A06、C03、C04、C05、C06染色体上,其表型贡献率为5.65%12.83%,其中q-2018MSER-3-A02-1与2018年MSER-2的GWAS显著位点S253178、S259259、S253469、S259202、S253104和2019年MSER-2的GWAS显著位点S22240175有重叠区段,q-2019MSER-2-A03-1和2018年MSER-2的GWAS显著位点S318937528和S319258339有重叠区段,q-2019MSER-3-A03-1和2018年的MSER-1的GWAS显著位点S318202956有重叠区段。5.极端材料的转录组分析和激素含量分析主花序伸长速率极端材料共检测到4715个显著差异表达基因,主花序伸长速率高的材料中2038个基因相比主花序伸长速率低的材料显著上调表达,2677个基因显著下调表达;在主茎伸长速率极端材料共检测到1333个显著差异基因,高主茎伸长速率的材料中688个基因相比低主茎伸长速率的材料显著上调表达,645个基因显著下调表达。在两性状的差异基因GO分析和KEGG分析中富集生物学功能和代谢途径的趋势一致。在BP(Biological Process)中,参与最多的GO类别是细胞过程、代谢过程、单一生物过程以及刺激反应;在MF(Molecular Function)方面,数量最多的是结合、催化和运输;在CC(Cellular Component)主要集中在细胞、细胞组成和细胞器。KEGG分析中,富集在核糖体的基因最多;其次是碳代谢和氨基酸生物合成及植物激素信号转导。高低主茎伸长速率极端材料间赤霉素含量在蕾苔期高伸长速率材料显著高于低伸长速率材料,在初花期低伸长速率材料显著高于高伸长速率材料,开盘期没有显著差异,说明赤霉素在蕾苔期对茎伸长有促进作用,而初花期却有抑制作用。6.候选基因的筛选根据对RIL群体进行QTL定位获得的与两性状紧密连锁的QTL置信区间,联合全基因组关联分析群体衰减距离,扫描显著SNP位点上下500Kb区域内的基因,结合转录组差异表达的基因分析确定的候选基因,再结合拟南芥同源基因功能,筛选出了可能与主茎伸长速率相关的11个候选基因和与主花序伸长速率相关的14个候选基因。这些基因的拟南芥同源基因参与植物生长发育,影响细胞发育、细胞增长,细胞周期的调节、细胞壁的形成,参与赤霉素、生长素信号传导等方面。
其他文献
固液火箭发动机具有安全、环保、药柱稳定等诸多优点,工程应用上具有十分巨大的潜力,但固液发动机固体燃料热分解速率较低。为了提高发动机固体燃料热分解速率,采用扰流板降低发动机内燃气流速,提高其热分解速率是一种常采用的方法。本文以H_2O_2/HTPB(过氧化氢/端羟基聚丁二烯)推进剂为氧燃剂组合,对不同内置扰流板径差、不同内置扰流板数量和分布的固液火箭发动机进行数值模拟,探究固液火箭发动机内置扰流板数
本文探究重金属镉对稻田蜘蛛拟水狼蛛(Pirata subpiraticus)抗寒性的影响,并通过高通量测序技术对其抗寒性可能的影响机制进行探讨。主要研究结果如下:1.镉胁迫对拟水狼蛛的
火星大气中95.3%为CO_2气体,为了在火星探测中进行原位资源利用,实现Mg粉/CO_2稳定点火燃烧,首先根据塑性理论建立了Mg粉/CO_2点火模型,考虑Mg粉/CO_2燃烧两步反应,通过不同反应速率模型组合的精度比较,建立了精度较高的燃烧模型。其次,基于所建立的点火燃烧模型,研究了Mg颗粒粒径、预混气流雷诺数和CO_2/Mg粉氧燃比对Mg粉/CO_2动态点火燃烧性能的影响。在点火模型建立中,将
随着可再生能源的应用和分布式发电的兴起,直流微电网由于不存在频率、相位和无功功率等问题,而逐渐成为研究重点。直流微电网包含离网和并网模式,其稳定运行的关键在于良好
目的:烟草烟雾(Cigarette smoke,CS)中含有上千种如尼古丁、焦油、CO等有害物质,能够损伤人体多个系统。近年来,女性主动吸烟和被动吸烟的人数在全世界范围内增加,育龄期妇女
目的:通过亚甲方联合强的松片治疗亚急性甲状腺炎(热毒壅盛型)患者,评估亚甲方在治疗亚急性甲状腺炎患者中的临床应用价值,为中医药治疗本病提供思路和方法。方法:将乌鲁木齐
目的:探讨同型半胱氨酸水平与主动脉瓣狭窄的相关性。背景:血浆高水平同型半胱氨酸是动脉粥样硬化性心脏病的危险因素,对冠状动脉粥样硬化性心脏病的预后有着明显影响,而这项
随球差矫正器的普遍应用,高分辨透射电子显微技术已经成为材料在原子尺度上进行表征和分析的最重要方法之一。然而,受限于磁透镜的剩余像差以及电子束相干性等方面的影响,进一步提升透射电子显微镜的分辨率始终是电子显微领域研究的重点。相干衍射叠层成像技术(ptychography)是一种基于迭代恢复算法(ePIE)的计算机成像方法,因不受到成像系统的信息极限的限制,且可以从记录的强度图像中恢复出缺失的样品相位
亚酞菁(SubPc),酞菁(Pc)作为一类优良的有机半导体材料,具有摩尔消光系数高、化学稳定性好等优点。但是由于溶解性差,合成修饰困难,能级过高等缺点导致在太阳能电池领域应用
转录因子ATF/CREB(Activating transcription factor/cAMP response element binding protein)家族是一大类碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP)蛋白,参与多种细胞生