甘蓝型油菜含油量主效QTL qOilA5的精细定位和候选基因鉴定

发布时间：2020-05-26 20:38

【摘要】：油菜是我国最主要的油料作物之一,提高油菜的含油量有十分重要的经济价值。本研究利用双单倍体群体ZD-DH对甘蓝型油菜含油量进行QTL定位,在A5染色体上鉴定到了一个新的位点qOilA5。在此基础上构建了近等基因系,对qOilA5位点进行精细定位,并对目标区段内可能存在的候选基因进行了预测。主要研究结果如下:1、利用油菜60K SNP芯片对ZD-DH群体进行基因分型,结合连续两年的含油量表型进行QTL定位,共鉴定到三个含油量的主效QTLs,分别位于A1、A5、A7染色体。其中位于A5染色体上的主效QTL是本实验室定位到的新位点,其置信区间位于153.5-155.3cM之间,可解释20.44%的表型变异。根据ZD-DH亲本重测序的结果开发多态性标记,利用22个共显性InDel标记构建局部遗传连锁图谱,将qOilA5位点的QTL区段锚定到标记ZDM293和ZDM339之间,遗传距离为8.6cM,在“Darmor-bzh”参考基因组的物理距离为638Kb。2、结合芯片数据,挑选了四个背景相近,在qOilA5位点存在差异的DH纯系作为精细定位群体的亲本,构建了两对杂交组合,其中精细定位所用的BC_1F_2群体由杂交组合ZD6×ZD56衍生而来。对四个亲本材料进行了全基因组重测序,获得了定位群体双亲在全基因组上的序列差异,利用这些多态性在目标区段开发了一批分子标记。3、利用新开发的InDel标记对BC_1F_2群体的281个单株进行基因型分析,构建了qOilA5位点的局部遗传连锁图谱;结合BC_1F_2群体表型数据进行QTL扫描,最终将qOilA5位点目标区段锚定到标记ZDM306与ZDM428之间。4、qOilA5位点在“Darmor-bzh”基因组的物理距离为178Kb,区段内包含46个基因;其在“ZS11”基因组中的物理距离为242Kb,区段内包含51个基因。根据候选基因在亲本间的序列差异以及拟南芥的注释信息,找到三个可能与脂类代谢相关的基因,我们将这三个基因初步确定为qOilA5位点的候选基因。5、Hemoglobin-2(HB2)基因在拟南芥种子中过表达的时候,可以显著提高拟南芥种子的含油量。克隆了HB2基因位于A5染色体上的同源拷贝,分别构建了组成型过表达载体(p35S:Hb)和种子特异表达载体(pNapin:Hb),并利用农杆菌介导的遗传转化导入油菜。转基因后代分析表明,HB2基因在油菜中过量表达,转基因单株含油量没有明显变化;种子特异表达载体pNapin:Hb的转基因后代中可见HB2基因在种子中表达有所增加,其中一个株系转基因单株含油量显著高于对照单株。
【图文】：

图 1.1 我国近 20 年油料作物及油菜的播种面积、产量及单位面积产量A：油料作物及油菜的播种面积；B：油料作物及油菜的产量；C 油菜单位面积产量。Figure 1.1 Acreage、total output and yield per hectare of oil crops and rapeseed over the past 2yearsA：Acreage of oil crops and rapeseed; B：Total output of oil crops and rapeseed;C：yield per hectare of rapeseed.1.1 甘蓝型油菜含油量育种现状油菜产油量由产量与含油量两方面因素构成，相关研究表明，油菜籽中含油量每增加 1%，大概相当于油菜产量增加 2.3-2.5%(王汉中 2004)。甘功勋等通过对油菜产量性状以及含油量的考察，发现油菜含油量的遗传力最大，而种子产量和株高的遗传力最小；种子含油量的变异系数（4.7%）远小于主花序产量性状的变异系数（16.58%），可见在一定程度上提高油菜的含油量比提高产量更经济，更稳定(甘功勋和林树春 1997)。Zhao 等研究表明油菜含油量性状与每角果粒数呈显著正相关

图 1.2 植物 TAG 代谢模式图（引自 Chapman and Ohlrogge 2012）A：植物中脂肪酸与 TAG 积累；B：植物中 TAG 生物合成。.2 Overview of pathways TAG synthesis in plants（Adapted from ChapmanOhlrogge 2012）w of pathways of FA supply and TAG synthesis in plants; B：Overview of pathwaysbiosynthesis in plants.体内，首先是蔗糖被转运到细胞质溶液中，作为碳水化合物的来糖，然后在细胞质或者质体中经过糖酵解生成丙酮酸（Pyr）；丙氢酶（PDH）的作用脱氢氧化形成乙酰辅酶 A；接下来经过乙酰CCase）的作用羧化生成丙二酰辅酶 A；最后丙二酰辅酶 A 进入脂通过三种类型 KAS（ketoacyl-ACPsynthase）的协同作用，，每次循，最终合成 16 碳或者 18 碳的脂肪酸；脂肪酸酶复合体的产物经成酶的催化在叶绿体外膜中被活化，转移到内置网上(Chapm012)。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.4

【参考文献】

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本文编号：2682375