甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、油菜是世界范圍內(nèi)廣泛種植的油料作物，油菜產(chǎn)量和種子中含油量、脂肪酸成份等品質(zhì)性狀都越來越被人們重視和關(guān)注。前人已經(jīng)有大量關(guān)于油菜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的QTL定位和生化代謝途徑的研究，為其遺傳基礎(chǔ)的解析提供了理論依據(jù)。關(guān)聯(lián)分析是一種高效，分辨率較高的QTL定位方法，已經(jīng)在人類復(fù)雜遺傳疾病和作物重要農(nóng)藝性狀研究中得到廣泛應(yīng)用。本研究通過構(gòu)建一個(gè)來自于世界主要油菜種植國家的192份甘藍(lán)型油菜品種和自交系的自然群體，利用451個(gè)SSR和740個(gè)A

2、FLP標(biāo)記對(duì)株高、分枝高度、主花序長(zhǎng)度、角果長(zhǎng)、每角果粒數(shù)和千粒重等6個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀和含油量、蛋白質(zhì)、芥酸、硫苷、油酸、亞油酸、亞麻酸、二十碳烯酸、棕櫚酸和硬脂酸等10個(gè)品質(zhì)相關(guān)性狀進(jìn)行了初步全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要結(jié)果如下:
　　1.甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的表型變異:在關(guān)聯(lián)群體中，16個(gè)產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀都存在廣泛的表型變異，表現(xiàn)出典型的數(shù)量性狀，且大部分性狀之間存在顯著的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)。群體內(nèi)所有性狀的廣義遺傳力都在8

3、0％以上，表明這些性狀的表型變異主要由基因型控制，遺傳較穩(wěn)定。這些結(jié)果意味著群體內(nèi)的表型數(shù)據(jù)可以用于后續(xù)分析。
　　2.群體結(jié)構(gòu)對(duì)性狀表型變異的效應(yīng)和6種統(tǒng)計(jì)模型的比較分析:群體結(jié)構(gòu)對(duì)表型的效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，群體結(jié)構(gòu)對(duì)大部分性狀表型變異的影響都達(dá)到了顯著水平(P＜0.01)，且亞群之間表型均值的方差分析也發(fā)現(xiàn)，大部分性狀在P1亞群和P2亞群之間的表型值也達(dá)到顯著水平（P＜0.01），證明群體內(nèi)群體結(jié)構(gòu)對(duì)表型變異具有顯著的影響。因此我們

4、利用6種統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)同時(shí)控制群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系的Q+K模型表現(xiàn)最佳，能有效控制不同性狀關(guān)聯(lián)分析的假陽性，以用于后續(xù)的關(guān)聯(lián)檢測(cè)。
　　3.群體內(nèi)各個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析:在Q+K模型下，利用1109個(gè)SSR和AFLP標(biāo)記對(duì)甘藍(lán)型油菜6個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀三年的平均值進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)掃描，共檢測(cè)到37個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的標(biāo)記位點(diǎn)(P＜0.001)，對(duì)表型解釋的效應(yīng)值在3.51％-9.03％之間。其中檢測(cè)到2個(gè)標(biāo)記與主花序長(zhǎng)度顯著關(guān)聯(lián)

5、，14個(gè)標(biāo)記與株高顯著關(guān)聯(lián)。有12個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)記與前人定位的QTLs共定位。其中，分枝高度和株高檢測(cè)到5個(gè)共同的顯著關(guān)聯(lián)標(biāo)記(EA02MC04_7、EA14MC08_1、EA09MC11_5、EA14MC02_7和EA03MC0410);角果長(zhǎng)和千粒重也檢測(cè)到1個(gè)共同的關(guān)聯(lián)標(biāo)記(EA05MC08_1)。
　　4.群體內(nèi)各個(gè)品質(zhì)相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析:在Q+K模型下，利用1109個(gè)SSR和AFLP標(biāo)記對(duì)甘藍(lán)型油菜10個(gè)品質(zhì)相關(guān)性狀進(jìn)行全基因

6、組關(guān)聯(lián)掃描，三年中共檢測(cè)到177個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的標(biāo)記位點(diǎn)，對(duì)表型解釋的效應(yīng)值在0.11％-16.56％之間。其中有79個(gè)標(biāo)記在兩年或三年中被同時(shí)檢測(cè)到(P＜0.001)。前面的相關(guān)分析已經(jīng)證實(shí)大部分性狀之間存在顯著相關(guān)，我們也發(fā)現(xiàn)有61個(gè)標(biāo)記同時(shí)與兩個(gè)或兩個(gè)以上性狀關(guān)聯(lián)。含油量和蛋白質(zhì)在2009和2011年分別檢測(cè)到一個(gè)共同的關(guān)聯(lián)標(biāo)記(EA06MG06-8和EA09MC08-7)。二十碳烯酸與油酸檢測(cè)到的共同標(biāo)記數(shù)是最多的，三年中分別檢測(cè)到

7、32、30和31個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)。在三年10個(gè)表型性狀中，我們發(fā)現(xiàn)有的標(biāo)記與多年多個(gè)性狀同時(shí)檢測(cè)到關(guān)聯(lián)。如標(biāo)記EA06MG08_8，在三年中被檢測(cè)到與芥酸、硫苷、二十碳烯酸、油酸和棕櫚酸這5個(gè)性狀顯著關(guān)聯(lián);在2009和2010年被檢測(cè)到與硬脂酸顯著關(guān)聯(lián)。
　　5.品質(zhì)相關(guān)性狀主成分的關(guān)聯(lián)分析:針對(duì)關(guān)聯(lián)群體大部分品質(zhì)性狀之間存在顯著相關(guān)，我們將10個(gè)品質(zhì)相關(guān)性狀通過主成分分析合成的前三個(gè)主成分軸(PC)，在三年中分別總的解釋了表型變異的8

8、6.47％、87.51％和87.53％。其中PC1主要與脂肪酸成份，芥酸，硫苷等性狀相關(guān);PC2主要與含油量和蛋白質(zhì)相關(guān);PC3主要與亞麻酸相關(guān)。并且我們對(duì)這三個(gè)主成分軸進(jìn)行關(guān)聯(lián)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)剔除含油量，蛋白質(zhì)和亞麻酸這三個(gè)性狀，在7個(gè)性狀中我們發(fā)現(xiàn)共有57個(gè)標(biāo)記同時(shí)與兩個(gè)或兩個(gè)以上性狀關(guān)聯(lián)，PC1在至少兩年中均檢測(cè)到的30個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)記和只在一年中檢測(cè)到6個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)記，均包含在這57個(gè)標(biāo)記里面。PC2沒有檢測(cè)到與含油量和蛋白質(zhì)共同的關(guān)聯(lián)標(biāo)記。P

9、C3三年共檢測(cè)到13個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)記，其中有3個(gè)與控制亞麻酸性狀的關(guān)聯(lián)標(biāo)記相同(BnEMS620、EA04MG04_3和EA09MC14_11)。
　　6.共同關(guān)聯(lián)標(biāo)記的等位基因和單倍型效應(yīng)分析:關(guān)聯(lián)位點(diǎn)等位基因效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，針對(duì)在多個(gè)性狀中同時(shí)檢測(cè)到的關(guān)聯(lián)標(biāo)記，對(duì)所有正相關(guān)的表型性狀來說，攜帶某一等位基因的材料在含量上都顯著高于攜帶另一等位基因的材料;而與這些表型性狀呈負(fù)相關(guān)的性狀，則表現(xiàn)出相反的效應(yīng)趨勢(shì)。如標(biāo)記EA06MG08_8攜

10、帶等位基因A0的材料在芥酸和二十碳烯酸含量上都顯著高于攜帶等位基因A1的材料，但在油酸含量上都顯著低于攜帶等位基因A1的材料。同時(shí)關(guān)聯(lián)標(biāo)記之間不同等位基因組合的單倍型效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，單倍型對(duì)表型解釋的聯(lián)合效應(yīng)明顯高于單個(gè)標(biāo)記對(duì)表型解釋的效應(yīng)。對(duì)株高而言，標(biāo)記EA02MC04_7和BrGMS2998不同等位基因的材料之間芥酸含量的最大平均差值分別為10.88和23.68cm，等位基因解釋的表型變異分別為6.67％和7.33％。而這兩個(gè)標(biāo)記不