甘蓝型油菜A8连锁群含油量QTLs及其遗传累赘分析

论文摘要

油菜是我国的主要油料作物之一,也是一种重要的经济作物。一方面,在优质菜籽油的脂肪酸组成中,油酸和亚油酸对人体的营养健康有利,且与动物油相比,菜籽油中无胆固醇,更有利人体健康,是食用油之佳品；另一方面,菜籽油中脂肪酸的碳链长度与柴油相近,故也是生产生物柴油的理想原料,在当今石油危机频发的时代背景下,提高我国油菜籽的产量水平以及提高油菜籽的含油量,有着重大的战略意义。如何提高油菜籽的单位产油量,一直是各国科学家争相研究的热点,同时,培育高油高产的优良双低品种也是育种家们长期以来的目标。油菜种籽的含油量这一生物学性状是受数量遗传的基因位点（QTL）控制。基于本实验室构建的甘蓝型油菜TN DH的遗传作图群体和含有786个标记的高密度遗传连锁图。我们在12个环境下检测到了数十个控制含油量的QTL位点,其中有主效位点位于A8连锁群。A8连锁群检测到的21个含油量QTL经整合后为4个最大解释表型方差达到14.46%。我们将此4个含油量QTL称为一个含油量QTL簇。同时,我们在A8连锁群上也检测到了控制芥酸的主效QTL,两性状QTL的置信区间呈现部分重叠。我们将芥酸合成途径中关键基因FAE1的一个拷贝定位在了两性状QTL的置信区间内,且位于芥酸QTL置信区间峰值处,并邻近于含油量其一QTL的峰值。根据经典QTL图位克隆方法,构建了包含199单株的BC4F2高世代回交群体.通过QTL置信区间内单标记分析确定了与QTL紧密连锁的分子标记,随后利用这些分子标记,我们构建了6个近等基因系群体和2个分离群体,成功的将含油量QTL簇按照与芥酸QTL的关联程度分成两类：受芥酸控制的Qoc8-1和不受芥酸控制的Qoc8-2,此两类含油量QTL分别位于A8连锁群着丝粒标记两侧。通过表型和基因型数据分析,分别对其进行验证。结果表明：甘蓝型油菜TNDH群体A8连锁群上存在至少2个或以上的含油量QTL,其中之一是被广泛认可的,受芥酸调控的QTL,而另外一个含油量QTL独立于芥酸性状存在,但与环境因子响应。就芥酸QTL和含油量QTL在此区域的关系,我们进行了遗传累赘分析。结果显示,TN群体亲本之一的Tapidor在含油量QTL簇置信区间内基因型与原始低芥资源Liho完全一致,所以我们认为,Tapidor在A8此区段内的含油量的劣势基因,是累赘来自Liho。在育种过程中由于导入了LIHO的低芥酸目标基因,同时也带入了LIHO的导致低含油量劣势基因。为了更进一步证实这个区段遗传累赘是否具有普遍性,我们搜集了来自大约10个国家的甘蓝型品种油菜共101份材料。利用气相色谱分析法检测这些不同品种种子中芥酸的含量表型,并用聚丙酰胺凝胶电泳方法检测其在含油量QTL簇置信区间内7个分子标记的基因型。结果显示：60个低芥酸品种中的22份材料,在甘蓝型油菜A8连锁群JICB1088-HAU65标记区间存在遗传累赘。此研究结果充分体现了本实验的意义所在：我们揭示了这样一种现象,即长久以来,育种家们只重视杂交育种的方式,而分子辅助选育发展的滞后以及对其的忽略,可能会导致一些低含油量的劣势基因因遗传累赘而存在于现代甘蓝型油菜新品种中,从而限制了含油量这一重要的农艺性状的提高。如果重视这一问题,就可以及早在高世代材料中,运用紧密连锁的标记,来去除这些遗传累赘。这对于提高甘蓝型油菜品种的含油量,是一条可行且非常有意义的途径。本文就芥酸QTL另一主效位点（C3连锁群上）与含油量QTL是否也存在遗传累赘展开了讨论,且就A8这一位点,芥酸QTL与其他性状QTL可能也存在累赘,这也是新的课题研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 缩略词表
• 1 前言
• 1.1 本研究的问题由来
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 油菜含油量的研究背景和进展
• 1.2.2 芥酸的研究背景和进展
• 1.2.3 油菜品质育种研究背景和进展
• 1.2.4 含油量QTL和芥酸QTL研究背景和进展
• 1.3 本研究的目的和意义
• 1.4 本研究的实验基础
• 1.5 本研究的技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料和分析群体
• 2.1.1 TNDN群体材料介绍
• 2.1.2 高世代回交群体及近等基因系材料介绍
• 2.1.3 遗传累赘使用的品种资源材料介绍
• 2.2 田间试验种植以及收获方法
• 2.3 表型数据检测方法
• 2.3.1 TNDH群体材料芥酸和含油量表型的测定
• 2.3.2 高世代回交群体及近等基因系材料芥酸和含油量表型的测定
• 2.3.3 品种材料芥酸表型的测定
• 2.4 基因型检测方法
• 2.4.1 材料DNA的提取方法
• 2.4.2 基因型鉴定方法
• 2.5 遗传连锁图谱的构建
• 2.6 QTL分析及整合方法
• 2.6.1 QTL分析方法
• 2.6.2 QTL整合方法
• 2.7 回交群体和近等基因系群体分析方法
• 2.7.1 回交群体BC4F2分析方法
• 2.7.2 近等基因系分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 甘蓝型油菜TNDH群体第八连锁群含油量QTL簇的发现
• 3.1.1 甘蓝型油菜TNDH群体第八连锁群标记的加密
• 3.1.2 甘蓝型油菜TNDH群体第八连锁群含油量QTL簇的定位
• 3.1.3 甘蓝型油菜TNDH群体A8连锁群芥酸QTL的定位
• 3.1.4 甘蓝型油菜TNDH群体A8连锁群含油量QTL簇的分类
• 3.2 A8连锁群含油量及芥酸QTL高世代回交群体和近等基因系分析研究结果
• 3.2.1 BC4F2群体构建及分析
• 3.2.2 A8连锁群不同含油量QTL近等基因系群体构建构建及分析
• 3.3 TN遗传图谱A8连锁群比较作图
• 3.4 A8连锁群含油量QTL和芥酸QTL遗传累赘分析
• 4 讨论
• 4.1 田间试验设计及获取准确田间表型对QTL的影响
• 4.2 脂肪酸中芥酸与含油量等其他油份组成的关系以及芥酸QTL与含油量QTL的相关性
• 4.3 QTL簇现象分析与讨论
• 4.4 遗传累赘现象分析以及本研究的潜在应用价值
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 作者简介
• 在读期间已发表或待发表SCI论文