新型甘蓝型油菜双单倍体作图群体的构建及其遗传分析

发布时间：2020-04-13 19:49

【摘要】：甘蓝型油菜是我国的重要油料作物,也在世界范围内广泛种植,它是由白菜和甘蓝杂交后形成的异源四倍体,其遗传基础较为狭窄。为了拓宽甘蓝型油菜的遗传基础,本实验室将白菜型油菜的A~r基因组和埃塞俄比亚芥的C~c基因组大规模地导入甘蓝型油菜中,形成了基因组组成接近为A~rA~rC~cC~c的新型甘蓝型油菜,已有的分子标记分析表明,新型甘蓝型油菜与常规甘蓝型油菜有着显著的遗传差异,其基因组内存在大量新的遗传变异。但这些变异的详细特征,其在基因组内的位置和分布及其对性状改良有何影响,尚未可知。为了进一步详探外源导入和种间杂交给新型甘蓝型油菜基因组带来的新变异及其遗传效应,我们拟筛选优良的新型甘蓝型油菜纯合株系,与测序的甘蓝型油菜品种杂交,构建作图群体,获得高密度的遗传图谱,定位新型甘蓝型油菜内不同外源基因组导入的遗传变异,为后续深入分析甘蓝型油菜的基因组结构特征奠定基础。本研究从课题组创建的第三代新型甘蓝型油菜(G3)基因库中选择110份纯合株系,分别与测序品种中国半冬性油菜宁油7号(Ningyou7)以及欧洲冬油菜Tapidor杂交。将这些亲本及其所配置的F_1先后种植于西宁和武汉,根据苗期性状初步观察生长势以及收获后进行产量评估,确定了最优的3对由新型甘蓝型油菜亲本与Ningyou7、Tapidor杂交的F_1。选取这6个杂种F_1的花蕾进行小孢子培育,并经秋水仙碱加倍,获得了6个群体共约3680个幼苗,收获了约1165份花粉育性正常的植株种子。利用流式细胞仪对其中一个群体(NG3-1)小孢子幼苗的倍性进行鉴定,最后获得该群体275个双单倍体(DH)株系。对NG3-1 DH群体及其双亲的农艺性状和品质性状进行了初步考察。利用Illumina Hiseq PE150测序平台,对NG3-1 DH群体的两个亲本进行了50倍覆盖深度的全基因组重测序,对275个DH系进行了5倍覆盖的全基因组重测序;两个亲本分别获得了71 Gb和102 Gb的高质量数据,群体获得了共2365 Gb的高质量数据。以甘蓝型油菜基因组Darmor-bzh v4.1为参考基因组进行SNP Calling,对所获得的34万个原始标记进行了严格的筛选质控,共得到8422个bin标记(每个bin包括若干个基因型一致的多态性标记,共包括33032个高质量代表性标记)。使用MSTMap和Joinmap4.0软件对这8422个bin标记进行分析并构建遗传图谱,最终得到含有2727个标记、覆盖长度为2664.01 cM并且含有17条连锁群的高密度遗传连锁图谱。其中A02、C02这两条连锁群并未构建出,由于该群体亲本之一为含有外源基因导入成分的新型甘蓝型油菜,其A02、C02的染色体结构也较为复杂,在本研究中未进行分析,将在后续的研究中进行深入探索。本研究所获得的3对DH作图群体,以及NG3-1 DH群体的高密度遗传图谱,将为后续开展新型甘蓝型油菜的基因组分析提供基础,并有助于发现作图亲本间的一些结构变异。
【图文】：

因组和 C 亚基因组具有多态性的的六倍体基因库，将这些六倍体与第二代新型甘蓝型油菜进行杂交和多代选育，构成了外源成分接近 90%的第三代新型甘蓝型油菜（Xiao 2010）（图 1）。通过引入显性核不育性状，构建了第三代新型甘蓝型油菜轮回选择群体，经过多轮选择后，群体的性状得到了改良，并在群体中发现了很多表现优异的植株（陈映映 2012）。种间杂交和外源导入对新型甘蓝型油菜的基因组可能带来了深刻的变化。对新型甘蓝型油菜内的遗传变异曾经通过 SSR、SNP 等分子标记进行过评估，发现新型甘蓝型油菜基因组内可能存在着大量的不同于常规甘蓝型油菜的遗传变异，，并诱发了很多新的遗传变异（Chen et al 2010, Zou et al 2010, Zou et al 2016）。大规模的外源导入对甘蓝型油菜 A 和 C 基因组均进行了很大程度的改变，如新发生的缺失、重复等，打破和重构了基因组内的连锁不平衡，但目前的分析只是对新型甘蓝型油菜基因组内的变异做了一个非常初步的估计，其中不同类型的序列变异、结构变异、外源亚基因组片段的导入，这些详细特征还有待深究。

图 2 本研究的技术路线图Fig.2 The technology roadmap of this study2.3 甘蓝型油菜小孢子培养小孢子培养实验的出胚率有两个重要因素：基因型和取样时期很关键，基因型由品种本身决定，但是取样时期也起到很大的作用。当天气良好（晴天最佳），并且温度持续在 5~15℃这个范围大约一周时间，则花药中的小孢子大部分处于单核晚期，此时做小孢子培养，则此时刻的时期最佳，出胚率较高。具体操作如下：一、小孢子材料选取：在可控制的温室条件下，材料从抽薹开始直到开花期间这一过程保持一个持续的温度，即白天 12℃，晚上 5~8℃。二、小孢子培养步骤1. 选取花蕾 ：一般选择在天气晴朗的上午 8：00-10：00 之间选取主花序或生长状态较好的侧枝花序，然后在实验室选取大小在 2.5~3.5mm 之间的花蕾备用。不
【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】

相关期刊论文 前6条

1 乔鑫;李梦;殷豪;李雷廷;吴俊;张绍铃;;果树全基因组测序研究进展[J];园艺学报;2014年01期

2 张力烨;;人类基因组测序在疾病预防和治疗中的应用(英文)[J];农业生物技术学报;2013年01期

3 岳桂东;高强;罗龙海;王军一;许姣卉;尹烨;;高通量测序技术在动植物研究领域中的应用[J];中国科学:生命科学;2012年02期

4 牛应泽,汪良中,刘玉贞,郭世星;利用人工合成甘蓝型油菜创建油菜新种质[J];中国油料作物学报;2003年04期

5 石淑稳,周永明,吴江生,刘后利;甘蓝型油菜小孢子培养、染色体加倍、试管苗继代越夏和田间移栽配套技术的研究及其在油菜育种中的应用[J];中国农学通报;2001年02期

6 余凤群,刘后利;提高甘蓝型油菜小孢子胚状体成苗率的某些培养因素研究[J];作物学报;1997年02期

相关博士学位论文 前3条

1 刘升锐;柑橘高密度遗传连锁图谱的构建及落叶性状的QTL定位[D];华中农业大学;2016年

2 宋小明;白菜类作物基因组及重要农艺性状相关基因的生物信息学分析[D];南京农业大学;2015年

3 王丛茂;高通量基因组数据的处理、分析与建模[D];上海交通大学;2012年

相关硕士学位论文 前5条

1 王鑫;基于全基因组重测序的黄瓜花发育突变体的快速基因定位[D];西北农林科技大学;2016年

2 李希熙;基于近红外光谱技术的菜籽油品质快速评价方法的研究[D];华中农业大学;2015年

3 董韩;甘蓝小孢子出胚与成苗主要影响因素研究[D];西北农林科技大学;2015年

4 焦文标;基于二代测序技术的甜橙基因组杂合度与起源研究[D];华中农业大学;2013年

5 陈映映;新型甘蓝型油菜轮回选择群体的建立与拓展[D];华中农业大学;2012年

本文编号：2626367