甘蓝型油菜基因组中控制种子维生素E含量QTL的检测和分析

论文摘要

维生素E又名生育酚,是重要的维生素之一,属于脂溶性维生素。具有强抗氧化性,在动物及植物生命中有着不可取代的重要地位。天然的维生素E主要来自油料作物的种子,由于油菜富含维生素E和其广大的种植面积,作为油料作物的油菜日渐成为研究的对象。本实验室以甘蓝型冬油菜品种Tapidor和半冬性油菜品种Ningyou7亲本构建了TN DH群体,并在2年时间3个环境进行了种植。实验室还在TN DH群体基础上衍生了RC-F2群体,并在荆州环境下与TN DH群体一起种植。本研究结合文献,针对可能影响维生素E检测和合成的因素进行了初步的探讨。首先完善了测量方法中存在的不足——正己烷的挥发带来的实验误差。其次,发现环境对维生素E各组分的影响效应是不一样的。α-生育酚和γ-生育酚的含量比总生育酚含量更敏感于环境的变化。将同一种植环境的两个群体比较发现,RC-F2群体表现出杂种优势。本研究还比较了甘蓝型和白菜型的两个种质资源种子中维生素E合成情况,发现白菜型油菜种子中的α-生育酚含量远远低于甘蓝型油菜种子中的α-生育酚含量。本研究以实验室构建的TN图谱为基础,采用QTL分析软件WinQTLcart2.5,QTL作图软件QTLmapper2.0对种子中维生素E的各性状进行QTL定位及互作位点的检测和遗传效应分析。三个环境下的两个群体在p=0.05水平上共检测到54个影响种子中维生素E含量的QTL,通过BioMercator-2.1软件的整合得到25个独立的控制油菜种子维生素E含量的QTL。针对环境和群体中表达稳定的QTL——QtcA07-1,一个主要控制种子中α-生育酚含量的QTL,构建了BC4F2群体。利用BC4F2群体,不仅验证了QtcA07-1在TN群体中的存在,而且缩短了QtcA07-1的置信区间,提高了Ningyou7背景的纯度。另一方面利用拟南芥维生素E合成代谢途径上的酶基因序列信息,根据Hpt1酶基因的序列设计标记引物Hpt1,将标记Hpt1定位在QtcA07-1置信区间内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 1 文献综述
• 1.1 植物数量性状的分子遗传分析
• 1.1.1 数量性状和数量性状位点（Quantative Trait Locus,QTL）
• 1.1.2 QTL图谱定位的原理
• 1.1.3 QTL定位的步骤
• 1.2 维生素E的研究
• 1.2.1 维生素E的研究
• 1.2.2 维生素E在植物体内的合成途径
• 1.2.3 植物维生素E代谢工程
• 1.2.4 植物维生素E的QTL研究
• 1.2.5 测定维生素E方法的研究进展
• 1.3 油菜维生素E的研究
• 1.4 本实验的研究意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 试验材料和分析群体
• 2.1.2 田间试验
• 2.2 种子中维生素E含量的测定及分析的方法
• 2.2.1 样品处理方法一
• 2.2.2 样品处理方法二
• 2.2.3 高效液相色谱的条件
• 2.2.4 生育酚基本数据分析
• 2.2.5 QTL分析
• 2.2.6 遗传效应和遗传位点互作分析
• 2.2.7 QTL区间和对应可能候选基因分析
• 2.2.7.1 TN遗传图谱上QTL与拟南芥QTL比较作图
• 2.2.7.2 QTL区间对应合成维生素E候选基因的确定
• 3 结果和分析
• 3.1 影响油菜种子维生素E测定的因素
• 3.1.1 影响油菜种子样品处理的因素
• 3.1.1.1 浸体液——正己烷的挥发
• 3.1.1.2 样品测量值的矫正
• 3.1.1.3 浸提时间的影响
• 3.1.2 高效液相色谱法测定油菜籽中维生素E含量
• 3.1.2.1 油菜籽中维生素E异构体的定性分析
• 3.1.2.2 流动相的选择
• 3.1.2.3 流速的选择
• 3.1.2.4 α、β、γ、δ-生育酚工作曲线
• 3.1.2.5 回收率试验
• 3.1.2.6 精密度试验
• 2群体油菜种子中维生素E合成的情况'>3.2 TN群体和RC-F₂群体油菜种子中维生素E合成的情况
• 3.2.1 环境对维生素E各组分合成的影响
• 3.2.1.1 环境对α-生育酚合成量的影响
• 3.2.1.2 环境对γ-生育酚合成量的影响
• 3.2.1.3 环境对总生育酚合成量的影响
• 3.2.1.4 环境对α-/γ-生育酚比值的影响
• 3.2.1.5 环境对TN DH群体种子中维生素E合成的影响
• 2两个群体的种子中合成维生素E的比对分析'>3.2.1.6 荆州环境下，TN DH与RC-F₂两个群体的种子中合成维生素E的比对分析
• 3.3 不同遗传背景的种质资源的维生素E含量的比较
• 3.4 TN全基因组种子维生素E QTL定位结果
• 3.4.1 QTL在基因组中的不均衡分布
• 3.4.1.1 9号连锁群上的QTL簇——QtcA09
• 3.4.1.2 7号连锁群上的QTL簇——QtcA07
• 3.4.2 全基因组互作位点检测结果
• 3.4.3 TN群体中的QtcA07与拟南芥和甘蓝型油菜的QTL比较
• 3.4.4 Hpt1标记的定位
• 4F₂的构建'>3.4.5 BC₄F₂的构建
• 4.讨论
• 4.1 研究结论
• 4.2 本实验的优点
• 4.2.1 测量方法的改进
• 4.2.2 采用QTL方法进行研究
• 4.2.3 选择了甘蓝型油菜作为研究的亲本
• 4.2.4 将维生素E合成代谢途径上的酶基因与QTL研究结合并定位
• 4.3 一些令人思考的问题
• 4.3.1 TN DH群体的维生素E各性状同环境关系的研究
• 4.3.2 白菜型油菜α-生育酚的合成量远远低于甘蓝型油菜合成量
• 4.3.3 油菜中维生素E合成的杂种优势的研究
• 4.3.4 Hpt1标记的定位对QTL贡献值毫无影响
• 4.3.5 教训
• 5 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录