甘藍型油菜硼營養(yǎng)及離子組遺傳學研究.pdf

1、作物的生長因為土壤中礦質(zhì)營養(yǎng)元素的缺乏或過量，會出現(xiàn)生長的紊亂，并發(fā)各種缺素綜合癥，最終導致作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降。在我國長江中下游油菜主產(chǎn)區(qū)微量元素硼缺乏比較嚴重，該地區(qū)曾出現(xiàn)過因為硼的缺乏導致油菜和棉花大量的減產(chǎn)或絕收。盡管現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在作物栽培過程中以增施硼肥的措施能保證油菜正常生長，但肥料的施用無疑給農(nóng)戶增添了經(jīng)濟上的負擔，而且肥料隨著農(nóng)田地表水的流失，不僅僅帶來肥料的浪費，也給江河湖泊水資源帶來了嚴重的污染。發(fā)展大田綠色作物，培育肥料

2、高效利用的作物品種，保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時盡量降低肥料用量是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)研究中的重要課題。對于油菜硼高效的生理基礎(chǔ)，前人作了很多研究，也提出了很多的假設(shè)，但都沒有從根本上解釋硼高效的生理和遺傳機理。本研究為探明硼高效遺傳規(guī)律，調(diào)查了缺硼環(huán)境下油菜籽粒產(chǎn)量和硼效率系數(shù)兩個性狀，檢測到其對應的遺傳位點。并調(diào)查油菜苗期地上部和根中硼和其他六種礦質(zhì)離子的含量，將離子組和數(shù)量遺傳學結(jié)合，尋找油菜基因組中控制離子含量的遺傳位點。借助油菜和擬南芥基因組同源關(guān)

3、系，用比較定位的辦法找到同源候選基因。
　　 1．大田試驗的油菜產(chǎn)量相關(guān)性狀硼效率遺傳分析
　　 TN群體202個株系，于2004和2005兩年栽種在蘄春缺硼大田土壤中，苗期分別施用硼1.5 kg/ha和15 kg/ha以設(shè)置兩組硼水平，三個重復，每個重復內(nèi)的株系采取隨機區(qū)組分布種植。營養(yǎng)生長階段，低硼環(huán)境下的油菜長勢明顯弱于正常硼環(huán)境下的油菜；高效親本寧油7和高效株系生長正常，而低效親本。Tapidor和低效株系出現(xiàn)葉

4、緣紫紅，莖縱裂，生長點壞死，多頭等典型的缺硼癥狀。油菜蕾薹期對硼的缺乏最為敏感，缺硼油菜部分株系花期明顯延遲，出現(xiàn)“返花”等癥狀，花蕾很多枯敗，沒有結(jié)實，出現(xiàn)典型的“花而不實”癥狀。
　　 為調(diào)查缺硼影響的產(chǎn)量性狀，以每株系缺硼條件下的籽粒產(chǎn)量和硼效率系數(shù)作為指標，兩年試驗共檢測到10個硼高效QTL和10對相關(guān)的互作位點。其中A2和A6連鎖群上的QTL位點，在兩年的試驗中能重復被檢測到，而且其中A2上的位點與以前BQ群體中定位的

5、位點吻合，是一個較穩(wěn)定的低硼環(huán)境下的產(chǎn)量相關(guān)QTL。而該位點同時還和基因組中其他位點發(fā)生互作，可能涉及更復雜的分子遺傳機理。
　　 2．油菜苗期地上部和根在兩種硼環(huán)境下的七種離子含量分析
　　 設(shè)置兩個硼營養(yǎng)液培養(yǎng)水平，低硼水平為0.25μM，硼正常水平為50μM。分別測量TN親本和群體地上部和根中7種離子的含量，而受脅迫影響的B含量變化最為明顯，其次為Cu，F(xiàn)e和Zn。而且根中和地上部的元素受影響程度不一致。
　

6、　 3．七種離子含量的遺傳分析
　　 兩種B水平下，共檢測到離子含量相關(guān)QTL107個和互作對154對。其中發(fā)現(xiàn)地上部的Ca和Mg的QTL存在三處重疊，另外位于A1連鎖群上的地上部主效P-QTL穩(wěn)定存在，不受環(huán)境B含量高低的影響。也有多處根中離子含量的QTL位點，特別是Ca，Mg，Cu，F(xiàn)e，和Zn這些陽離子之間，有多達7處重疊位點。說明根中很多位點可能存在這些二價陽離子的一些共同的非選擇性吸收機制。
　　 4．同源轉(zhuǎn)

7、運基因在TN圖譜上的in silico定位及于QTL的比對
　　 根據(jù)擬南芥和油菜之間的同源共線關(guān)系，我們借助TN遺傳圖上含有序列信息的分子標記，將擬南芥的基因組區(qū)段比對到TN遺傳圖上，用以輔助分析QTL的位置以及和擬南芥基因組的同源區(qū)段。根據(jù)擬南芥中己發(fā)現(xiàn)的礦質(zhì)元素轉(zhuǎn)運基因和控制離子自穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)錄因子等基因位置信息，在TN遺傳圖譜上，我們共電子定位了352個同源基因，發(fā)現(xiàn)其中46個基因位于先前定位的礦質(zhì)元素QTL中。這種利用比較

8、基因組的方法確定不同物種的同源基因和QTL關(guān)系的方法，為下一步定位克隆這些基因提供了豐富的信息。
　　 5．根據(jù)硼轉(zhuǎn)運子發(fā)展特異標記定位到TN遺傳圖上
　　 根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的擬南芥的硼轉(zhuǎn)運基因NIP5；1，BOR1及其家族的同源基因設(shè)計引物，在TN遺傳圖譜上定位5個硼轉(zhuǎn)運子同源序列的SSCP標記，其中一個位于先前定位的A5連鎖群低硼環(huán)境下根長QTL區(qū)間內(nèi)。并用分離集團的策略將兩個轉(zhuǎn)運子起源的TRAP標記定位到A2連鎖群的低硼