利用高密度SNP图谱定位甘蓝型油菜含油量及角粒相关性状QTL

发布时间：2018-01-01 08:09

  本文关键词：利用高密度SNP图谱定位甘蓝型油菜含油量及角粒相关性状QTL　出处：《华中农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：甘蓝型油菜是世界上最重要的油料作物。油菜不仅仅是食用植物油的重要来源,提供了大约40%的植物油供应,同时又是工业原料比如燃料和润滑油等工业品的重要来源。含油量和角果相关性状包括角果长、每角果粒数和千粒重是增加油菜油产量的重要育种目标。然而这些重要的农艺性状多是由多基因控制且较易受到环境影响。到目前为止,我们对这些性状的遗传机理还知之甚少。为了更进一步的研究这些性状的遗传机理,我们用含油量和角果长都存在显著差异的亲本“M201”和“352”构建了包括192个单株的重组自交系(RIL)群体。我们在3个环境包括两个半冬性环境和一个春性环境调查了这四个性状的表型数据。并利用二代测序技术构建了包含1526个标记的高密度遗传连锁图,并在三个环境中检测到了37个一致性QTL。主要研究结果如下:本研究采用简化基因组的测序方法对群体进行测序,选用限制性内切酶SacI和MseI对基因组进行消化处理,然后连接到带标记的测序接头上。选取400 450 bp的片段回收后加上测序接头扩增后进行双端测序,测序的RIL群体共包含192个株系。测序完成后去掉低质量的序列,192个株系共得到68,450,311高质量的长度为90bp的双端测序的序列,范围从4万到107万,平均测得的序列数为36万。最终获得1812个多态性RAD tags,总共1700具有多态性的RAD标记,包括了3765个SNP位点。使用了3种标记包括SNP、SSR和InDel标记来构建遗传连锁图。SNP标记是用本研究测序数据开发得来。SSR标记来源于本实验室已经发表的结果,并同时使用了本实验室利用甘蓝型油菜重测序数据开发的InDel标记,选用的SNP,SSR和InDel标记的数目分别为1700、211和595个,有多态的SSR和InDel标记数目分别为126和104个,最终有107个InDel标记,90个SSR标记和1329个RAD标记定位到了遗传连锁图上,共包括19个连锁群。此连锁图全长1610.4 cM,两临近位点的平均遗传距离为1.06 cM。在遗传图谱中我们发现,A2和C2连锁群标记数目异常,可能是亲本染色体变异导致。将亲本“352”的重测序序列比对到油菜基因组上发现,在亲本“352”中发生了有C2连锁群到A2连锁群的单方向的同源染色体交换。交换的结果导致某些染色体存在重复的染色体区域而相对应的染色体区段缺失,同时增加了RIL群体的杂合率水平,也影响了群体的基因型分析。将遗传定位到的甘蓝型油菜基因组上的所有标记序列比对到已经发表的油菜基因组上可以看出,绝大部分连锁群的共线性都很好,除了几个连锁群存在少量不一致的现象。分别在三个种植环境中调查了RIL群体的含油量、角果长、每角果粒数和千粒重的表型。调查的四个性状都表现为连续分布且伴随着超亲表型,表明它们为多基因控制的数量性状。对此四个性状进行双向方差分析表明,基因型(G),环境因素(E)和基因型与环境的互作(GE)都对含油量、角果长、每角果粒数和千粒重有显著的效应。含油量、角果长、每角果粒数和千粒重的广义遗传率分别为78.8%,89.4%,78.5%和81.9%。同时结合群体的表型值和基因型,利用复合区间作图法对3环境下的四个性状进行全基因组的QTL分析。四个性状在三个环境中一共检测到了54个QTL,经整合后变为37个一致性QTL。RIL群体在三个环境中共检测到了18个QTL,这些含油量QTL解释了4.7 12.8%的表型变异。RIL群体在三个环境中共检测到了11个角果长QTL,这些角果长QTL解释了4.2 9.5%的表型变异。在三个环境中共检测到了13个每角果粒数QTL,这些每角果粒数QTL解释了5.4 8.5%的表型变异。三个环境中共检测到了12个千粒重QTL,这些千粒重QTL解释了3.1 11.7%的表型变异。我们使用元分析的方法检测并合并RIL群体不同性状却定位到同一染色体区域的一致性QTL。这里我们检测到了7个unique QTL。本研究发现一个重要的含油量QTL(cqOCA10b),可以稳定的在所有环境中表达,并且可解释约为10%的表型变异。本研究将A10上的含油量QTL置信区间内的标记比对到油菜基因组上,此含油量QTL cqOCA10b被定为到A10染色体上且可以在多个环境中被稳定的检测到。置信区间两侧的标记M174和M782的遗传距离为6 cM,定位到油菜基因组上的区间大小约为613.8 kb。
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本文编号：1363635