甘藍型油菜恢復系輪回選擇群體的遺傳結構分析.pdf

1、油菜是我國乃至全世界最重要的油料作物之一。油菜的育種和栽培對于我國食用油供給具有重大意義。甘藍型油菜是我國目前主要栽培的油菜類型，其從引進到現(xiàn)在只有不到100的年栽培歷史，遺傳資源多樣性有限。雜種優(yōu)勢是提高作物產(chǎn)量的最有效途徑之一，除了受授粉的限制外，雜種優(yōu)勢的利用還受到雙親遺傳差異、親本配合力等方面的限制。輪回選擇是數(shù)量性狀改良的有效方法之一，研究證明，其不但可以改良現(xiàn)有育種群體的配合力水平，而且可以馴化外來種質(zhì)資源為本地育種所利用，

2、為本地作物育種提供新的種質(zhì)資源。本研究利用從歐洲引入的冬性甘藍型油菜、人工合成甘藍型油菜、亞基因組材料、波里馬細胞質(zhì)雄性不育恢復系及黃籽材料等與蘿卜質(zhì)細胞質(zhì)雄性不育恢復系雜交，以蘿卜質(zhì)不育系恢復基因為自由授粉系統(tǒng)構建一個輪回選擇群體（R），一方面保持該群體與中國油菜具有一定的遺傳距離，另一方面，通過輪回選擇改良群體的配合力。從R群體中選擇175個株系分別與3個不同背景的中國油菜測交系（T1:Yu7-120，T2:Yu7-126和T3:Y

3、u7-140）進行雜交，將525個雜種F1及親本材料，以華油雜62為對照分別在武漢、襄陽、宜昌3個環(huán)境中進行田間試驗，分析考察了產(chǎn)量（SPY）及產(chǎn)量相關的（分枝數(shù)，NB；主花序長度，LMI；主花序角果數(shù)，SNMI；全株角果數(shù)，TSN；角果長，LS；每角粒數(shù)，SNS；千粒重，TSW）共8個性狀，分析群體雜種優(yōu)勢表現(xiàn)，估算每個株系的一般配合力，并以產(chǎn)量性狀一般配合力為依據(jù)進行優(yōu)良株系選擇。利用油菜60K SNP芯片對R群體進行基因型分型，分

4、析R群體遺傳多樣性、群體結構及響應群體改良的選擇性消除區(qū)域，研究的結論要點如下：
　　1. R群體175個株系表型分布及性狀間相關性
　　對R群體中175個株系在3個環(huán)境中8個性狀進行表型分析。結果發(fā)現(xiàn)：3個環(huán)境中平均單株產(chǎn)量分別為13.93±0.43 g、7.41±0.22 g、8.08±0.53 g；分枝數(shù)分別為6.56±0.11個、6.29±0.07個、5.02±0.09個；主花序長度分別為62.59±0.73 cm、

5、54.181±0.45 cm、52.02±0.57 cm；主花序角果數(shù)分別為69.83±0.97個、62.47±0.77個、56.41±0.84個；全株角果數(shù)分別為180.11±5.34個、145.23±3.2個、140.78±7.18個；角果長分別為5.18±0.4 cm、5.77±0.47 cm、5.63±0.53 cm；每角粒數(shù)分別為15.42±0.22粒、15.54±0.25粒、14.02±0.22粒；千粒重分別為3.58±0.

6、03 g、3.23±0.03 g、4.03±0.04g。產(chǎn)量性狀表型變異系數(shù)最大，在宜昌環(huán)境中達到86.23％，角果長的變異系數(shù)最小，在武漢環(huán)境中為10.11%。相關性分析表明，產(chǎn)量性狀與其他產(chǎn)量相關性狀都呈現(xiàn)極顯著正相關，其中與全株角果數(shù)相關性最大，相關系數(shù)為0.89，說明全株角果數(shù)對油菜產(chǎn)量貢獻最大。
　　2. R群體一般配合力分析
　　利用525個雜交組合在3個環(huán)境中表型數(shù)據(jù)估算每一個株系的一般配合力。結果表明，8個性

7、狀的一般配合力分別為：SPY，1.34；NB，0.19；LMI，0.74；SNMI，2.65；TSN，15.06；LS，0.14；SNS，0.38；TSW，0.04。8個性狀的一般配合力都表現(xiàn)為正，說明這些性狀都存在一定程度的加性效應。但是NB、SNMI、LS、SNS、TSW的一般配合力表現(xiàn)都比較小，說明這些性狀配合力改良的遺傳增益有限，提示我們在后續(xù)群體改良過程中應該補充在這些性狀上表現(xiàn)優(yōu)良材料/基因。
　　3.雜種優(yōu)勢分析

8、r>　　利用所有雜種在3個環(huán)境中表型數(shù)據(jù)，以華油雜62為對照，分析R群體每個性狀的雜種優(yōu)勢（中親優(yōu)勢和超標優(yōu)勢）。結果表明：中親優(yōu)勢，T1×R組合的8個性狀在3個環(huán)境中都表現(xiàn)出正向優(yōu)勢；T2×R組合只有主花序長度在宜昌環(huán)境中表現(xiàn)為負向優(yōu)勢；T3×R組合基本沒有正向優(yōu)勢表現(xiàn)。超標優(yōu)勢與中親優(yōu)勢表現(xiàn)相似，T1×R組合、T2×R組合都表現(xiàn)出一定程度正向優(yōu)勢，T3×R組合沒有表現(xiàn)出正向優(yōu)勢。這說明R群體與T1、T2組配的雜種能夠產(chǎn)生較強的雜種優(yōu)

9、勢，與T3組配的雜種沒有雜種優(yōu)勢。這為該群體后續(xù)的育種應用提供了參考。
　　4. R群體的遺傳多樣性分析
　　利用油菜60K SNP芯片對R群體175個株系進行基因型分型。分析群體遺傳多樣性、群體結構、材料間親緣關系及連鎖不平衡（Linkage Disequilibrium，LD）水平。結果顯示：所有標記的平均PIC值（polymophism informantion content）為0.292，其中有76%的標記PIC值

10、大于0.25，說明R群體目前遺傳多樣性水平良好；群體結構分析發(fā)現(xiàn)，R群體主要被分成兩個亞群，但是亞群材料所占比例并不平衡；R群體材料間沒有明顯的親緣關系；R群體存在較高程度的LD，當R2=0.1時，整個基因組LD達到了2.4 Mb，其中A基因組LD為0.8 Mb，C基因組LD為4.8 Mb。C基因組LD遠大于A基因組，說明C基因組可能收到更大選擇壓。
　　5.選擇性消除分析
　　以產(chǎn)量性狀配合力為基礎，選擇高配合力前20%的