结球甘蓝高密度遗传图谱构建及耐裂球、球色、球形基因定位

发布时间：2019-05-15 01:56

【摘要】：叶球作为甘蓝的商品和食用器官,类型丰富、形态多样、营养价值高。近年来,市场上对其叶球的外观商品品质愈加重视,不仅要求甘蓝球形美观、球色绿、还要耐裂球、耐储运。目前有关甘蓝耐裂球、球色及球形相关性状的研究尚处于起步阶段,对其遗传规律、相关基因定位研究及耐裂新品种选育亟待进行。本研究在制定甘蓝耐裂球评价方法的基础上,比较不同耐裂球性甘蓝细胞壁组分及相关酶代谢变化规律,初步探索外源喷施CaCl2和GA3对减缓裂球的影响；利用耐裂球、球色及球形存在显著差异的亲本配制F1,通过游离小孢子培养构建DH群体；以DH群体为试材,揭示耐裂球、球色及球形相关性状遗传规律；同时构建SSR, Indel图谱和基于DH群体重测序构建的超高密度SNP图谱,结合两年重复表型数据对相关性状定位和基因预测。为深入研究叶球相关性状遗传机理及遗传改良和相关基因的克隆奠定理论基础。主要结果如下： 1.制定了甘蓝耐裂球评价方法,通过对74份甘蓝材料进行耐裂球鉴定,筛选获得不同耐裂性种质资源；不同耐裂球性甘蓝叶球生长发育期细胞壁组分含量及相关酶活性变化规律不同,耐裂球甘蓝整个生长发育期纤维素、原果胶含量显著高于易裂球,而纤维素酶、果胶酶活性低于易裂球,且变化较缓和,这种差异在叶球成熟期表现最大；外源喷施CaCl2及GA3对易裂甘蓝无影响,从结球初期至叶球成熟多次喷施,能够减缓中耐材料的裂球率和裂球指数。 2.以耐裂球、球色及球形相关性状存在显著差异的4个高代自交系为亲本配置2个F1,通过游离小孢子培养技术构建了两个永久DH群体,结合主基因／多基因混合遗传分离分析及相关性分析,明确了甘蓝耐裂球、球色及球形相关性状的遗传模式及重要农艺性状间相关关系。 3.以上述DH群体为作图群体,构建了2张SSR/Indel传统遗传图谱。同时,通过对其中一个DH群体及双亲全基因组重测序,结合生物信息学分析,构建了一张包含42901个SNP位点(1741个bins,平均每个bin包含24.8个SNP),总长度为798.8cM,平均图距为0.46cM永久SNP遗传图谱,该图谱是目前甘蓝类蔬菜最饱和的一张参考图谱,不仅可以用于甘蓝重要性状的精细定位、比较基因组学研究,还能够辅助甘蓝基因组序列的拼接、组装及纠错。 4.利用上述图谱,结合两年的表型数据,共定位了33个与耐裂球、球色及球形相关的QTLs,分布于甘蓝的9条染色体上,部分位点控制多个相关性状。各相关性状主效QTL位点不同年份、不同图谱间均能被稳定检测到,不受环境条件的影响；部分微效位点由于受环境条件的影响,重复定位结果略有差异,不同年份及不同图谱间定位结果互相补充。 5.针对高密度SNP图谱中稳定存在的主效位点结合甘蓝基因组数据和基因注释结果,筛选获得3个与细胞壁组分合成、Ca2+通道蛋白相关的基因,这3个基因可能与甘蓝耐裂球密切相关；筛选获得4个与叶绿体形成,叶绿素合成或降解基因,这4个基因可能与甘蓝球色密切相关。
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【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S635.1

【参考文献】