甘藍型油菜苗期耐鹽相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、日益加劇的土壤鹽漬化問題對世界農(nóng)業(yè)發(fā)展構(gòu)成了嚴重的威脅。近年來，關(guān)聯(lián)分析被成功運用到農(nóng)作物重要性狀的遺傳研究和農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的挖掘工作之中。本研究利用不同的鹽濃度對8個甘藍型油菜品系進行鹽脅迫處理，確定了評價不同油菜品系耐鹽性的合適的鹽濃度，并建立了一套油菜耐鹽性鑒定的水培體系;利用該體系對138份甘藍型油菜自交系苗期的耐鹽性進行了初步鑒定與評價;利用耐鹽鑒定體系對368份甘藍型油菜自交系進行耐鹽性評價，并結(jié)合覆蓋油菜全基因組的SNP

2、標記進行苗期耐鹽相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.利用濃度為0g/L、9.0g/L、10.5g/L、12.0g/L、13.5g/L、15.0g/L的NaCl溶液對8個甘藍型油菜自交系幼苗實施鹽脅迫處理。實驗結(jié)果顯示，油菜幼苗地上部分生物量的積累受到了鹽脅迫的抑制，并且鹽脅迫對幼苗地上部分生物量的抑制程度隨著NaCl濃度的升高而逐漸增強，當NaC1濃度為13.5g/L時，不同材料之間的抑制程度差異最大，最

3、后將該濃度作為評價不同油菜自交系苗期的耐鹽性的合適NaCl濃度。
　　2.利用13.5g/L NaCl溶液對收集到的138份甘藍型油菜自交系進行了苗期耐鹽性的鑒定和評價。結(jié)果顯示油菜幼苗的生長受到了鹽脅迫的顯著抑制，其中幼苗完全展開葉的數(shù)量從對照的4.99降到了鹽脅迫后的3.16，而地上部分鮮重從對照的11.29g降到鹽脅迫后的4.66g;同時，不同基因型材料之間的耐鹽能力存在顯著差異，葉片數(shù)耐鹽指數(shù)的平均值為0.64，變化范圍為

4、0.46-0.98，地上部分鮮重耐鹽指數(shù)的平均值為0.45，變化范圍為0.29-0.87。對138份不同的油菜材料進行耐鹽能力的聚類分析，138份材料被分成了4大類，其中16個材料被歸為極端耐鹽材料，23份材料被歸為耐鹽材料，18份材料被歸為鹽敏感材料，剩下的81份材料統(tǒng)一歸為中間型材料。
　　3.利用東北鹽堿土和武漢本地黃土進行了油菜播種實驗，結(jié)果顯示油菜種子萌發(fā)并沒有受到東北鹽堿土的抑制，相反東北鹽堿土對油菜種子萌發(fā)成苗還有一

5、定程度的促進效果。與武漢黃土相比，東北鹽堿土種植條件對油菜幼苗生長有顯著的抑制作用，其中莖長、地上部分鮮重、葉片葉綠素含量都顯著下降，而葉片中脯氨酸含量顯著升高。
　　4.本研究收集了一個由368份甘藍型油菜自交系組成的自然群體，并利用水培體系對該群體的苗期耐鹽性進行了鑒定，主要對鹽脅迫條件下油菜苗的根長、地上部分長、地上部分鮮重以及地上部分鈉離子含量等性狀進行考察，并且將這些性狀在鹽脅迫和對照條件下的比值作為耐鹽指數(shù)性狀。結(jié)果顯

6、示本研究的所有性狀都展現(xiàn)出連續(xù)型正態(tài)分布，符合數(shù)量性狀的特征。自然群體內(nèi)部所有性狀的廣義遺傳力都超過了0.8，暗示著所有性狀的表型變異主要受到基因型控制，它們有著較為穩(wěn)定的遺傳特性。
　　5.368份群體基因型已有前人鑒定利用60K SNP芯片完成，本研究對前人獲得的SNP標記質(zhì)量進行進一步控制，call rate＞0.7;SNP call frequency＞0.75;minor frequency＞0.05;AA，BB fre

7、quency＞0.03;and GenTrain score＞0.5;最后除去特異性位點和位置不明確的位點，最終獲得19167個高質(zhì)量的SNPs用于后續(xù)的關(guān)聯(lián)分析。使用這些高質(zhì)量的SNP標記對368份材料的群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系進行了計算，該自然群體存在兩個亞群P1和P2，其中P1亞群包含105個材料，P2亞群有263個材料。整個群體內(nèi)相對親緣關(guān)系的均值僅為0.045，說明本研究所用自然群體內(nèi)部各材料間的親緣關(guān)系較弱。
　　6.結(jié)合基

8、因型數(shù)據(jù)，應(yīng)用Q模型和Q+K模型對3個環(huán)境下的3個耐鹽指數(shù)性狀和地上部分鈉離子含量性狀進行全基因組關(guān)聯(lián)分析。一共檢測到75個SNP與耐鹽指數(shù)表型和地上部分鈉離子含量存在著顯著關(guān)聯(lián)(P＜0.0001)，其中24個SNP標記在多個環(huán)境中被重復檢測到。根據(jù)標記之間的LD強度，75個SNP標記可被整合成為25個QTLs，能分別解釋4.21％-9.23％的表型變異。
　　7.利用甘藍型油菜的基因組注釋信息，在顯著SNP標記上下游500kb范

9、圍內(nèi)找到了38個可能與鹽脅迫響應(yīng)相關(guān)的候選基因。其中我們在與ST-RL性狀顯著相關(guān)的SNP位點附近找到了7個與鹽脅迫響應(yīng)相關(guān)的候選基因，這些基因與擬南芥中的HOS10、TMT2、JR1、P5CS1、CYSA、ITN1和ERD6基因是同源基因。同時，在與ST-SL性狀相關(guān)的SNP位點附近一共找到了22個可能與鹽脅迫應(yīng)答相關(guān)的候選基因，這些基因與擬南芥中的ITN1、PYK10、PIP1C、SAP18、MYB47、TIP2，HOS10，PIP