甘藍(lán)型油菜抗寒生理特性及相關(guān)性狀的QTL定位.pdf

1、低溫脅迫是一種典型的非生物脅迫，對(duì)作物的生長與發(fā)育過程、產(chǎn)量及品質(zhì)具有嚴(yán)重影響。近年，全球氣候雖然不斷變暖，但是異常天氣如冬季嚴(yán)寒和倒春寒等的極端天氣時(shí)有發(fā)生;同時(shí)，隨著近年油菜種植結(jié)構(gòu)的變化、油菜北移以及油菜占據(jù)丘陵山地均對(duì)抗寒性提出了更高的要求。開展甘藍(lán)型油菜抗寒基因定位研究，是抗寒基因克隆和轉(zhuǎn)基因育種的前提和基礎(chǔ)，對(duì)加快抗寒種質(zhì)創(chuàng)制和抗寒品種選育具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　本研究以強(qiáng)抗寒性的甘藍(lán)型油菜GZ恢和弱抗寒性10

2、B、及GZ恢×10B形成的F2群體、F2∶3家系為研究材料，兩年兩個(gè)環(huán)境條件下對(duì)上述雙親及后代群體進(jìn)行自然低溫脅迫，通過越冬凍害調(diào)查、生理指標(biāo)分析及SSR標(biāo)記等對(duì)后代群體凍害變化規(guī)律、生理指標(biāo)和凍害表現(xiàn)的相關(guān)性、凍害遺傳圖譜及控制凍害QTL等進(jìn)行研究，主要得到以下研究結(jié)果:
　　1.通過兩年兩點(diǎn)試驗(yàn)對(duì)雙親、150個(gè)F2及150個(gè)F2∶3家系進(jìn)行凍害指數(shù)(DL)的調(diào)查，并對(duì)雙親及F2∶3家系進(jìn)行另外5個(gè)生理指標(biāo)葉片組織相對(duì)含水量(R

3、WC)、葉片相對(duì)電導(dǎo)率(EC)、可溶性蛋白(SP)、丙二醛(MDA)及SPAD值測定。結(jié)果顯示，楊凌點(diǎn)GZ恢和10B的DL平均值分別為為2.10和3.30;永壽點(diǎn)GZ恢和10B的DL平均值分別為2.79和3.67，兩點(diǎn)雙親間凍害指數(shù)均差異極顯著。兩點(diǎn)F2群體單株的DL值在1.00-4.00之間，符合正態(tài)分布，均存在超親分離現(xiàn)象。楊凌點(diǎn)和永壽點(diǎn)F2∶3家系DL值在1.50-4.20之間和2.42-3.79之間，均符合正態(tài)分布，且存在超親分

4、離，用F2∶3家系抗寒性來衡量F2單株的抗寒性較可靠。
　　2.通過對(duì)楊凌和永壽兩點(diǎn)F2群體單株凍害指數(shù)與F2∶3家系的5個(gè)生理指標(biāo)(RWC、EC、SP、MDA、SPAD)測定結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，F(xiàn)2群體單株凍害指數(shù)與次年楊凌點(diǎn)對(duì)應(yīng)F2∶3家系的DL、MDA、SPAD及SP呈極顯著或顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.621、0.601、0.338、0.326; F2群體單株凍害指數(shù)與次年永壽點(diǎn)F2∶3家系的DL、EC、RWC、

5、MDA、SP呈顯著或極顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.505、0.482、0.560、0.456、0.295，與SPAD相關(guān)性較弱。各指標(biāo)間的相關(guān)性永壽點(diǎn)高于楊凌點(diǎn)，其中永壽點(diǎn)凍害指數(shù)與RWC、EC、SP存在極顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.542、0.402、0.459; RWC與SP、MDA、EC也呈極顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.393、0.459、0.624; MDA與SP、EC呈極顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.593、0.523。楊凌點(diǎn)F

6、2∶3家系DL與RWC、SPAD及SP顯著相關(guān)相關(guān)系數(shù)為0.206、-0.216、0.190; SPAD與EC呈顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.293。雙親在楊凌點(diǎn)和永壽點(diǎn)的5個(gè)生理指標(biāo)多表現(xiàn)差異顯著，F(xiàn)2∶3的5個(gè)生理指標(biāo)均符合正態(tài)分布且存在超親分離現(xiàn)象，適合進(jìn)行QTL定位研究。
　　3.利用1030對(duì)分布于甘藍(lán)型油菜基因組A和C上的SSR引物對(duì)雙親進(jìn)行篩選，共選出221對(duì)SSR引物在“GZ恢”和“10B”之間表現(xiàn)出多態(tài)性;用221對(duì)

7、SSR多態(tài)性引物篩選150個(gè)F2單株，共有177對(duì)引物在F2群體中表現(xiàn)多態(tài)性，多態(tài)率為80.1％，多態(tài)性位點(diǎn)333個(gè)。利用JoinMap4.0對(duì)在147個(gè)F2群體單株間具有差異的333個(gè)SSR標(biāo)記進(jìn)行連鎖性分析，建構(gòu)了一張包含有19個(gè)連鎖群、總長為1317.70cM的甘藍(lán)型油菜遺傳連鎖圖譜，標(biāo)記的總個(gè)數(shù)為290個(gè)，其中有43個(gè)未被列入連鎖群內(nèi)，連鎖群上兩個(gè)相鄰的標(biāo)記之間的平均遺傳距離為4.54cM。各連鎖群上標(biāo)記個(gè)數(shù)在5-42個(gè)之間，連

8、鎖群長度在17.00-145.70cM之間。
　　4.用楊凌、永壽兩點(diǎn)F2∶3家系各性狀的平均值來代表其對(duì)應(yīng)F2群體單株的表型值，利用WinQTLcart2.5，采用復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)進(jìn)行QTL分析，取LOD≥2.5。結(jié)果共得到20個(gè)與甘藍(lán)型油菜抗寒性狀相關(guān)的QTLs，LOD值介于2.54-5.87之間，20個(gè)QTLs變異幅度較大，其中qMDAYS-6貢獻(xiàn)率最高，為42.501％，位于A8染色體上，介于BrgMs372-Br

9、gMs5339之間;貢獻(xiàn)率最低的為qECYL-8，為0.005％。其中A7、A8和A10染色體中均檢測到了QTL的熱點(diǎn)區(qū)域，qSPADYS-7與qMDAYL-7共享A7染色體的BrgMS587-BnGMS488區(qū)域;qSPADYL-8與qMDAYS-8共享A8染色體的BrgMS653-BrgMS5339區(qū)域;A10染色體的BrgMS321-Na12A06區(qū)域同時(shí)控制著qSPADYL-10與qSPYL-10。
　　5.在NCBI數(shù)據(jù)

10、庫里搜索蕓薹屬作物中與抗寒相關(guān)的基因，只得到一個(gè)基因即AT5G30510，將該基因序列與油菜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行同源基因的比對(duì)，得到Bra010018和Bra036120兩個(gè)基因，分別位于A5染色體11611983-11634456bp、A6染色體3122514-3138050bp之間。本研究在A5和A6染色體上同樣也定位到了相應(yīng)的QTL，由于遺傳連鎖圖譜的分子標(biāo)記的密度較低，使得定位出的QTL與基因之間并沒有重合區(qū)域，但兩者相距很近，其中A5染