甘蓝型油菜开花时间的遗传及株高和开花时间的QTL定位

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jmyjmhcaihiong_11
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甘蓝型油菜是我国重要的油料作物,是我国食用植物油的主要来源。株高和开花时间是当前油菜育种的两个重要性状,适当的降低株高和缩短开花时间,对于提高油菜抗倒伏性和早熟性,推动油菜机械化收获,促进油菜产业发展具有战略意义。本课题组从2015年开始对甘蓝型油菜株高和开花时间进行深入研究,选用两个甘蓝型油菜的高代自交系YG-1(高杆晚熟)和72-27-1-2(矮杆早熟)为亲本,利用其六世代群体研究了株高性状的遗传;并利用SSR标记初步构建了甘蓝型油菜株高和开花时间的遗传图谱,对株高与开花时间QTL进行初步定位(刘霞2018)。本研究在前期研究基础上,一方面继续开展了开花时间及相关性状的数量遗传分析,另一方面,采用SLAF-seq技术对F2群体进行测序,构建株高和开花时间高密度遗传图谱,进一步对株高与开花时间QTL进行定位、预测候选基因,以期为油菜矮化和早熟育种提供理论和技术基础。本研究取得的主要结果如下:1.开花时间的“主基因+多基因”遗传分析构建的六世代遗传群体种植于杨凌和三原两点,调查其现蕾时间(ST)、抽薹时间(BT)和开花时间(FT),应用植物数量性状“主基因+多基因”遗传模型对开花时间及相关性状进行遗传分析。结果表明:两点ST均符合C-0(PG-ADI)模型;杨凌点BT和FT符合E-0(MX2-ADI-ADI)模型;三原点BT和FT符合E-1(MX2-ADI-AD)模型。即ST由多基因控制,BT与FT由2对主基因控制,并存在微效多基因互作效应。杨凌点BT与FT主基因遗传率平均为59.29%和67.64%,多基因遗传率平均为24.28%和22.63%,三原点BT与FT主基因遗传率平均为65.29%和54.38%,多基因遗传率平均为13.76%和22.59%,主基因遗传率大于相应世代多基因遗传率,因此可早代选择获得适宜开花时间的株系。2.株高与开花时间的表型统计与相关性分析调查F2群体与株高和开花时间相关农艺性状:株高(PH)、主花序长度(MIL)、一次有效分枝高度(VBH)、分枝数(BN)、二次分枝数(SBN)、有效分枝节间距(IL)、现蕾时间(ST)、抽薹时间(BT)、开花时间(FT),对其进行相关分析,结果表明:PH与VBH、MIL、BN、SBN呈极显著正相关,相关性系数分别为0.476、0.492、0.384和0.301;FT与ST、BT表现极显著强正相关,相关性系数分别为0.761和0.763;PH与ST和FT表现极显著正相关,而与BT表现显著正相关,相关性系数分别为0.312、0.385和0.260,说明油菜株高越高,其现蕾、抽薹与开花时间越晚。3.基于SLAF-seq技术的甘蓝型油菜遗传图谱构建通过亲本重测序开发SNP标记,F2群体进行SLAF简化测序,比对双亲开发的SNP,挑选aa/bb类型的标记,分析F2群体的标记分型,利用最大似然估计法(ML)构建甘蓝型油菜遗传图谱,最终获得总图距为2,195.02cM的遗传图谱,包含3,161个SNP标记,覆盖19个连锁群(A01-A10、C01-C09),平均距离为0.70cM。与本实验室前期图谱相比较,总长度增长1294.39cM,标记间平均距离缩短7.8cM。4.株高与开花时间性状的QTL定位(1)通过MapQTL6.0软件,结合上述构建的遗传图谱,进行株高和开花时间QTL检测,共检测到15个QTLs,主要分布于A02、A04、A05、A07、A09、C04和C06染色体上。其中8个QTLs与株高性状有关,贡献率在10%以上的有5个,分别是qPH-2、qVBH-2、qBN、qMIL、qIL,而qVBH-2和qBN的贡献率超过20%,分别为27.227%和20.689%;7个QTLs与开花性状有关,其贡献率均在10%以上,其中qST的贡献率最高为65.949%。(2)利用杨凌点2017年调查的F2群体的ST和BT数据和2018年测定F2家系的相关生理指标叶绿素(SPAD)、还原性糖(RS)和可溶性蛋白(SP),利用刘霞(2018)构建的遗传图谱,共检测到19个QTLs,主要分布于A01-A09染色体上。表型贡献率在10%以上的有qSPADYL-2、qSPADYL-3、qRSYL-8、qSPYL-1、qST-2、qST-17和qFT-5,其中可溶性蛋白qSPYL-1的表型贡献率最高达30.376%。(3)整合刘霞(2018)定位的20个QTLs,本课题利用刘霞(2018)SSR遗传图谱共检测到39个QTLs,将其SNP遗传图谱所检测的15个QTLs比较其在油菜基因组上的物理位置,最终获得5对有重合区域的QTL,分别为A02(qMILSY-1与qPH-1)、A03(qBNYL-12与qFT-1)、A04(qRSYL-8与qBN)、A07(qFT-16与qPH-2)和A09(qFT-5与qSBN)。5.候选基因预测与分析参考甘蓝型油菜数据库,对SLAF简化测序定位的株高和开花时间相关的15QTLs区域进行筛选,获得所有定位区间的基因总计642个,与SwissPort、NR、COG、GO、KEGG数据库Blast比对获得各基因功能注释,筛选出139个株高与开花相关的基因,其中2个基因处在SLAF简化测序定位的贡献率大于20%的QTLs上且在双亲间存在SNP差异,另2个基因处在5个重合QTLs上且双亲间存在SNP差异。对此4个基因进行双亲盛花期根、茎、叶不同组织的表达分析,最终确定2个候选基因BnaA02g23350D和BnaC06g19740D,其中BnaA02g23350D与生物过程光形态发生(GO:0009640)相关,BnaC06g19740D与生物过程光形态发生(GO:0009640)和花的发育调控(GO:0009909)相关。
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