利用高密度SNP圖譜定位甘藍型油菜含油量及角粒相關(guān)性狀QTL.pdf

1、甘藍型油菜是世界上最重要的油料作物。油菜不僅僅是食用植物油的重要來源，提供了大約40％的植物油供應(yīng)，同時又是工業(yè)原料比如燃料和潤滑油等工業(yè)品的重要來源。含油量和角果相關(guān)性狀包括角果長、每角果粒數(shù)和千粒重是增加油菜油產(chǎn)量的重要育種目標。然而這些重要的農(nóng)藝性狀多是由多基因控制且較易受到環(huán)境影響。到目前為止，我們對這些性狀的遺傳機理還知之甚少。為了更進一步的研究這些性狀的遺傳機理，我們用含油量和角果長都存在顯著差異的親本“M201”和“352

2、”構(gòu)建了包括192個單株的重組自交系（RIL）群體。我們在3個環(huán)境包括兩個半冬性環(huán)境和一個春性環(huán)境調(diào)查了這四個性狀的表型數(shù)據(jù)。并利用二代測序技術(shù)構(gòu)建了包含1526個標記的高密度遺傳連鎖圖，并在三個環(huán)境中檢測到了37個一致性QTL。主要研究結(jié)果如下：
　　本研究采用簡化基因組的測序方法對群體進行測序，選用限制性內(nèi)切酶SacI和MseI對基因組進行消化處理，然后連接到帶標記的測序接頭上。選取400–450 bp的片段回收后加上測序接頭

3、擴增后進行雙端測序，測序的RIL群體共包含192個株系。測序完成后去掉低質(zhì)量的序列，192個株系共得到68,450,311高質(zhì)量的長度為90bp的雙端測序的序列，范圍從4萬到107萬，平均測得的序列數(shù)為36萬。最終獲得1812個多態(tài)性RAD tags，總共1700具有多態(tài)性的RAD標記，包括了3765個SNP位點。
　　使用了3種標記包括SNP、SSR和InDel標記來構(gòu)建遺傳連鎖圖。SNP標記是用本研究測序數(shù)據(jù)開發(fā)得來。SSR標

4、記來源于本實驗室已經(jīng)發(fā)表的結(jié)果，并同時使用了本實驗室利用甘藍型油菜重測序數(shù)據(jù)開發(fā)的InDel標記，選用的SNP，SSR和InDel標記的數(shù)目分別為1700、211和595個，有多態(tài)的SSR和InDel標記數(shù)目分別為126和104個，最終有107個InDel標記，90個SSR標記和1329個RAD標記定位到了遺傳連鎖圖上，共包括19個連鎖群。此連鎖圖全長1610.4 cM，兩臨近位點的平均遺傳距離為1.06 cM。在遺傳圖譜中我們發(fā)現(xiàn)，A

5、2和C2連鎖群標記數(shù)目異常，可能是親本染色體變異導致。將親本“352”的重測序序列比對到油菜基因組上發(fā)現(xiàn)，在親本“352”中發(fā)生了有C2連鎖群到A2連鎖群的單方向的同源染色體交換。交換的結(jié)果導致某些染色體存在重復(fù)的染色體區(qū)域而相對應(yīng)的染色體區(qū)段缺失，同時增加了RIL群體的雜合率水平，也影響了群體的基因型分析。將遺傳定位到的甘藍型油菜基因組上的所有標記序列比對到已經(jīng)發(fā)表的油菜基因組上可以看出，絕大部分連鎖群的共線性都很好，除了幾個連鎖群存

6、在少量不一致的現(xiàn)象。
　　分別在三個種植環(huán)境中調(diào)查了RIL群體的含油量、角果長、每角果粒數(shù)和千粒重的表型。調(diào)查的四個性狀都表現(xiàn)為連續(xù)分布且伴隨著超親表型，表明它們?yōu)槎嗷蚩刂频臄?shù)量性狀。對此四個性狀進行雙向方差分析表明，基因型（G），環(huán)境因素（E）和基因型與環(huán)境的互作（GE）都對含油量、角果長、每角果粒數(shù)和千粒重有顯著的效應(yīng)。含油量、角果長、每角果粒數(shù)和千粒重的廣義遺傳率分別為78.8%，89.4%，78.5%和81.9%。

7、>　　同時結(jié)合群體的表型值和基因型，利用復(fù)合區(qū)間作圖法對3環(huán)境下的四個性狀進行全基因組的QTL分析。四個性狀在三個環(huán)境中一共檢測到了54個QTL，經(jīng)整合后變?yōu)?7個一致性QTL。RIL群體在三個環(huán)境中共檢測到了18個QTL，這些含油量QTL解釋了4.7–12.8%的表型變異。RIL群體在三個環(huán)境中共檢測到了11個角果長QTL，這些角果長QTL解釋了4.2–9.5%的表型變異。在三個環(huán)境中共檢測到了13個每角果粒數(shù)QTL，這些每角果粒數(shù)Q

8、TL解釋了5.4–8.5%的表型變異。三個環(huán)境中共檢測到了12個千粒重QTL，這些千粒重QTL解釋了3.1–11.7%的表型變異。我們使用元分析的方法檢測并合并RIL群體不同性狀卻定位到同一染色體區(qū)域的一致性QTL。這里我們檢測到了7個unique QTL。本研究發(fā)現(xiàn)一個重要的含油量QTL（cqOCA10b），可以穩(wěn)定的在所有環(huán)境中表達，并且可解釋約為10%的表型變異。本研究將A10上的含油量QTL置信區(qū)間內(nèi)的標記比對到油菜基因組上，此