甘藍(lán)型油菜DH作圖群體的構(gòu)建和重要農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀的QTL分析.pdf

1、利用小孢子培養(yǎng)方法培育出了一個(gè)新的油菜雙單倍體群體(DH群體)。這個(gè)群體在湖北武漢和陜西渭南進(jìn)行了兩年田間試驗(yàn)。調(diào)查了十三個(gè)重要的油菜農(nóng)藝性狀，包括油菜發(fā)育相關(guān)性狀，種籽產(chǎn)量相關(guān)性狀和種籽品質(zhì)相關(guān)性狀。利用這個(gè)群體構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜并用于數(shù)量性狀分析和作圖。采用了已經(jīng)發(fā)表的油菜遺傳連鎖圖譜上的標(biāo)記來(lái)使這個(gè)圖譜與國(guó)際上的其他油菜遺傳圖譜能夠?qū)?yīng)。這個(gè)圖譜主要由SSR，RFLP，AFLP，Ms-AFLP 和STS標(biāo)記組成。其中STS標(biāo)記是能

2、夠與擬南芥的相應(yīng)基因?qū)?yīng)?？偣餐瓿闪?08個(gè)標(biāo)記對(duì)這個(gè)群體的作圖。利用Joinmap3.0軟件將這些標(biāo)記構(gòu)建成了一張甘藍(lán)型油菜遺傳連鎖圖譜。根據(jù)這些標(biāo)記的嚴(yán)謹(jǐn)程度和圖譜的準(zhǔn)確性，構(gòu)建了三張遺傳連鎖圖，分別含有277，352和532個(gè)遺傳標(biāo)記。其中277個(gè)標(biāo)記的遺傳連鎖圖是最為嚴(yán)謹(jǐn)和可靠的，含有352個(gè)遺傳標(biāo)記的遺傳連鎖圖也是嚴(yán)謹(jǐn)程度很高的，而含有532個(gè)標(biāo)記的遺傳連鎖圖的嚴(yán)謹(jǐn)程度要稍差。利用含有277個(gè)標(biāo)記和352個(gè)標(biāo)記的遺傳連鎖圖進(jìn)行

3、了油菜種籽芥酸含量和含油量的定位和分析。同時(shí)利用含有352個(gè)標(biāo)記和532個(gè)標(biāo)記的遺傳連鎖圖兩張有較大標(biāo)記密度的遺傳連鎖圖進(jìn)行了在兩年兩點(diǎn)環(huán)境下十三個(gè)農(nóng)藝性狀的QTL表達(dá)及其與環(huán)境間互作，兩位點(diǎn)間互作和條件QTL分析。 (1)利用277個(gè)標(biāo)記的遺傳連鎖圖，定位了四個(gè)QTL控制芥酸含量。兩個(gè)位于N8和N13，可以認(rèn)為是主效QTL，分別解釋群體表型變異的45％和30％。定位于N1、N8和N13上控制芥酸含量的三個(gè) QTL 所在的區(qū)域都

4、與擬南芥第四染色體的長(zhǎng)臂端相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明這三個(gè) QTL的候選基因可能就是 FAE1的同源基因。 (2)共有七個(gè)控制種籽含油量QTL 被檢測(cè)到。所有這些QTL都是效應(yīng)較小的QTL，共解釋了55％的表型變異。在N1、N8和N13上的QTL 與芥酸含量有關(guān)。研究結(jié)果也認(rèn)為控制芥酸含量和含油量的 QTL 位點(diǎn)是緊密相關(guān)的。在群體中就還有另外四個(gè) QTL 與芥酸合成無(wú)關(guān)。 (3)在352標(biāo)記的遺傳連鎖圖中，用兩種不同的模型進(jìn)行了QT

5、L作圖和分析。第一個(gè)模型是用QTLCart2.0對(duì)獨(dú)立環(huán)境下的QTL進(jìn)行分析，另一個(gè)模型是運(yùn)用混合線性模型對(duì)多個(gè)環(huán)境下的QTL以及QTL與環(huán)境之間的互作進(jìn)行分析(Wang et al.1999)。用第一個(gè)模型，對(duì)13個(gè)性狀檢測(cè)到只有12個(gè)QTLs(2.7％)在四個(gè)環(huán)境中是都出現(xiàn)的。在兩年和兩點(diǎn)的環(huán)境下分別重復(fù)檢測(cè)到了77個(gè)和66個(gè)QTL。單獨(dú)的QTL似乎對(duì)環(huán)境比較敏感。四個(gè)環(huán)境下13個(gè)性狀共有441個(gè)LOD值大于2.0的QTL被檢測(cè)到。

6、此外343個(gè)QTL 和251個(gè) QTL分別在LOD值大于2.4和3.0的情況下被檢測(cè)到。在441個(gè)LOD值大于2.0的 QTL 中，有半數(shù)的QTL只能在一個(gè)環(huán)境下被檢測(cè)到。這些在4個(gè)環(huán)境下都被檢測(cè)到的QTL都具有很大的LOD值(平均15.32)。在每個(gè)環(huán)境中都能檢測(cè)到的共同QTL的平均LOD值(4.84)要比環(huán)境特異性QTL的平均LOD值高(3.67)。用第二個(gè)模型，13個(gè)性狀中，檢測(cè)到76個(gè)QTL是在四個(gè)環(huán)境下表達(dá)的。約87％的QTL

7、 表現(xiàn)出顯著的GE互作效應(yīng)。ST，HP，GLU，PNM，PN和SY等性狀的的所有QTL都與環(huán)境有互作，而其他性狀的QTL部分表現(xiàn)出與環(huán)境的互作。 (4)也進(jìn)行了這13個(gè)性狀中兩位點(diǎn)互作(ILPs)的分析。共有507個(gè)顯著的互作對(duì)(P《0.05)被檢測(cè)到，然而97％的兩位點(diǎn)互作是只在某一個(gè)單獨(dú)的環(huán)境下被檢測(cè)到。因此相對(duì)于主效QTL，兩位點(diǎn)互作對(duì)于環(huán)境的變化更加敏感。只有兩個(gè)有很高LOD值的互作對(duì)在4個(gè)環(huán)境下都被檢測(cè)到，它們分別控制

8、種籽含油量和芥酸含量。依據(jù)對(duì)目標(biāo)性狀的QTL 是否涉及其中，可以將ILPs分為三類，比如，目標(biāo)QTL間的互作對(duì)(I-QtQt)，目標(biāo)QTL和非目標(biāo)QTL間的互作對(duì)(I-QtQn)，非目標(biāo)QTL間的互作對(duì)(I-QnQn)。這三種不同的兩位點(diǎn)互作類型中，各有52，229和216個(gè)互作對(duì)被檢測(cè)到。其中目標(biāo)QTL 間的互作對(duì)(I-QtQt)，目標(biāo)QTL和非目標(biāo)QTL間的互作是占主要地位的互作模式。LOD值較大的ILPs也相對(duì)穩(wěn)定，能在不同的環(huán)境

9、下被穩(wěn)定的檢測(cè)到，這與QTL檢測(cè)的情況一致。 (5)把每一個(gè)性狀都在其他性狀被控制的條件下進(jìn)行了QTL重新掃描。發(fā)現(xiàn)35％的QTL 消失了，而同時(shí)差不多數(shù)量的新QTL出現(xiàn)。22％(97)的QTL是條件獨(dú)立型的QTL(CI-QTLs)，即這些QTL不受其它性狀變化的影響。同時(shí)這也說(shuō)明大約78％的QTL是被其他性狀所影響的。所有在四個(gè)環(huán)境下都被檢測(cè)到的QTL均為條件獨(dú)立型的QTL。而只有85％的條件獨(dú)立型的QTL是能在不同環(huán)境下被重

10、復(fù)檢測(cè)到的。在進(jìn)行條件QTL掃描之后，原有沒(méi)有被改變的QTL平均LOD值(4.86)也要比消失的和新出現(xiàn)的QTL均LOD值高(4.69)。 (6)無(wú)論QTL在不同的環(huán)境如何變化，兩位點(diǎn)互作在不同環(huán)境中如何變化，以及控制不同性狀的相同QTL如何變化，如果QTL的LOD值越高，QTL的穩(wěn)定性就越強(qiáng)。的實(shí)驗(yàn)初步揭示了在不同環(huán)境下控制不同農(nóng)藝性狀的QTL自身的表達(dá)以及被環(huán)境和其它位點(diǎn)調(diào)控的復(fù)雜生物調(diào)控體系。此外，實(shí)驗(yàn)中得到那些能在不同環(huán)