黑麦草(Lolium perenne L.)代谢QTL定位与代谢网络构建

黑麦草(Lolium perenne L.)代谢QTL定位与代谢网络构建

论文摘要

黑麦草是在世界温带地区种植最广泛的牧草,是食草性家畜重要的食物来源。黑麦草可产生生物碱,有些生物碱是有益的,如波胺;而有些生物碱是有害的,如麦角瓦灵。在代谢水平进行定量分析,并寻找这些代谢物的遗传关系,为其标记辅助育种提供重要信息。本研究以新西兰广泛种植的完全异质两个黑麦草材料Grasslands Impact和Grasslands Samson杂交构建的四向杂交群体为研究材料,获得四向杂交群体的SSR分子标记信息,并在2005和2006年分别进行叶片代谢谱分析。采用JoinMap 3.0软件包中的CP(异花授粉)群体模块构建分子标记遗传连锁图;通过两年份数据联合的经验贝叶斯QTL定位方法剖析其遗传基础;利用经验贝叶斯方法构建代谢物网络。主要结果如下:1.由181个SSR标记构建了包含7个连锁群的连锁图,总长度为814 cM,标记间的平均距离4.50 cM,分布相对较均匀和稠密。连锁群的长度在90~148 cM之间。每个连锁群上的标记数目在20~34个之间。间距最大(33.9 cM)和最小(0.1 cM)的相邻标记分别在第7和4连锁群上。2.取LOD阈值为2.5时,通过两年数据联合分析,在650个代谢物中474个代谢物检测QTL,共有1861个效应,包括84个环境效应、448个QTL效应及1329个环境×QTL互作效应;检测到每个代谢物的QTL表型总贡献率从0.37%到78.42%之间。在0.1%显著水平下,两年数据联合分析总共检测到全基因组18个QTL“热点”区域,分别为第1连锁群上的标记pps0969和rv0654,第2连锁群标记pps0490、pps0395、pps42和pps123,第3连锁群标记pps577、pps198、pps0133、pps0502.2、pps0061和rv1152,第4连锁群标记pps0761、pps0312、pps0937和rv0691及第7连锁群标记pps0766.20和pps0817。检测到相同QTL的代谢物间呈现显著的相关关系。3.以经验贝叶斯分析获得了6个代谢网络。基于经验贝叶斯分析的代谢网络受环境影响较小,在不同的环境中相对保守。

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1 数量性状基因座分析
  • 1.1 QTL定位背景
  • 1.2 作图群体
  • 1.3 QTL定位的几种方法
  • 1.4 基因与环境互作分析
  • 2 遗传代谢组学的研究
  • 2.1 代谢物的检测——从单靶点到高通量无靶点检测
  • 2.2 用数量遗传学方法来分析代谢组学
  • 3 代谢网络方面的研究
  • 3.1 代谢网络的介绍
  • 3.2 代谢网络图的分析
  • 3.3 代谢网络结构与功能的分析
  • 3.4 基于复杂网络理论的代谢网络结构的研究
  • 4 黑麦草相关性状的QTL研究进展
  • 5 代谢组学研究的进展
  • 5.1 代谢组学研究的4个层次
  • 5.2 代谢组学的数据预处理
  • 5.3 代谢物靶标分析和轮廓分析中的数据处理
  • 5.4 代谢指纹分析中的数据处理
  • 6 本研究的目的与研究内容
  • 第二章 实验材料和方法
  • 1 植物材料和培养
  • 1.1 实验材料
  • 1.2 代谢谱分析
  • 1.3 分子标记分析
  • 1.4 分子标记连锁群构建方法
  • 2 统计分析方法
  • 2.1 表型数据的描述性分析
  • 2.2 广义遗传率
  • 2.3 QTL定位方法
  • 2.4 四向杂交群体的遗传方差分析
  • 2.5 网络构建方法
  • 第三章 结果与分析
  • 1 代谢物的表型分布特征
  • 2 相关分析与偏相关分析
  • 3 表型数据方差分析
  • 4 遗传图谱的构建与分析
  • 5 代谢QTL定位
  • 5.1 代谢物QTL检测整体情况
  • 5.2 几个重要、已知化学结构的代谢物的QTL分析结果
  • 5.3 检测到相同QTL的代谢物之间的关系
  • 5.4 遗传率
  • 5.5 部分代谢物联合分析与单年度分析的一致性结果
  • 6 基于经验贝叶斯分析的代谢网络
  • 第四章 讨论
  • 1 黑麦草遗传图谱构建
  • 2 遗传交配设计
  • 3 参数估计
  • 4 环境对QTL定位和代谢网络分析的影响
  • 4.1 环境对QTL定位的影响
  • 4.2 环境对代谢网络分析的影响
  • 5 QTL"热点"的讨论
  • 6 代谢物之间检测到相同效应
  • 7 代谢网络
  • 第五章 全文结论和创新点
  • 1 全文结论
  • 2 创新点
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附件
  • 相关论文文献

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