利用高密度SNP圖譜定位甘藍(lán)型油菜含油量及角粒相關(guān)性狀QTL.pdf

1、甘藍(lán)型油菜是世界上最重要的油料作物。油菜不僅僅是食用植物油的重要來(lái)源，提供了大約40％的植物油供應(yīng)，同時(shí)又是工業(yè)原料比如燃料和潤(rùn)滑油等工業(yè)品的重要來(lái)源。含油量和角果相關(guān)性狀包括角果長(zhǎng)、每角果粒數(shù)和千粒重是增加油菜油產(chǎn)量的重要育種目標(biāo)。然而這些重要的農(nóng)藝性狀多是由多基因控制且較易受到環(huán)境影響。到目前為止，我們對(duì)這些性狀的遺傳機(jī)理還知之甚少。為了更進(jìn)一步的研究這些性狀的遺傳機(jī)理，我們用含油量和角果長(zhǎng)都存在顯著差異的親本“M201”和“352

2、”構(gòu)建了包括192個(gè)單株的重組自交系（RIL）群體。我們?cè)?個(gè)環(huán)境包括兩個(gè)半冬性環(huán)境和一個(gè)春性環(huán)境調(diào)查了這四個(gè)性狀的表型數(shù)據(jù)。并利用二代測(cè)序技術(shù)構(gòu)建了包含1526個(gè)標(biāo)記的高密度遺傳連鎖圖，并在三個(gè)環(huán)境中檢測(cè)到了37個(gè)一致性QTL。主要研究結(jié)果如下：
　　本研究采用簡(jiǎn)化基因組的測(cè)序方法對(duì)群體進(jìn)行測(cè)序，選用限制性內(nèi)切酶SacI和MseI對(duì)基因組進(jìn)行消化處理，然后連接到帶標(biāo)記的測(cè)序接頭上。選取400–450 bp的片段回收后加上測(cè)序接頭

3、擴(kuò)增后進(jìn)行雙端測(cè)序，測(cè)序的RIL群體共包含192個(gè)株系。測(cè)序完成后去掉低質(zhì)量的序列，192個(gè)株系共得到68,450,311高質(zhì)量的長(zhǎng)度為90bp的雙端測(cè)序的序列，范圍從4萬(wàn)到107萬(wàn)，平均測(cè)得的序列數(shù)為36萬(wàn)。最終獲得1812個(gè)多態(tài)性RAD tags，總共1700具有多態(tài)性的RAD標(biāo)記，包括了3765個(gè)SNP位點(diǎn)。
　　使用了3種標(biāo)記包括SNP、SSR和InDel標(biāo)記來(lái)構(gòu)建遺傳連鎖圖。SNP標(biāo)記是用本研究測(cè)序數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)得來(lái)。SSR標(biāo)

4、記來(lái)源于本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)發(fā)表的結(jié)果，并同時(shí)使用了本實(shí)驗(yàn)室利用甘藍(lán)型油菜重測(cè)序數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的InDel標(biāo)記，選用的SNP，SSR和InDel標(biāo)記的數(shù)目分別為1700、211和595個(gè)，有多態(tài)的SSR和InDel標(biāo)記數(shù)目分別為126和104個(gè)，最終有107個(gè)InDel標(biāo)記，90個(gè)SSR標(biāo)記和1329個(gè)RAD標(biāo)記定位到了遺傳連鎖圖上，共包括19個(gè)連鎖群。此連鎖圖全長(zhǎng)1610.4 cM，兩臨近位點(diǎn)的平均遺傳距離為1.06 cM。在遺傳圖譜中我們發(fā)現(xiàn)，A

5、2和C2連鎖群標(biāo)記數(shù)目異常，可能是親本染色體變異導(dǎo)致。將親本“352”的重測(cè)序序列比對(duì)到油菜基因組上發(fā)現(xiàn)，在親本“352”中發(fā)生了有C2連鎖群到A2連鎖群的單方向的同源染色體交換。交換的結(jié)果導(dǎo)致某些染色體存在重復(fù)的染色體區(qū)域而相對(duì)應(yīng)的染色體區(qū)段缺失，同時(shí)增加了RIL群體的雜合率水平，也影響了群體的基因型分析。將遺傳定位到的甘藍(lán)型油菜基因組上的所有標(biāo)記序列比對(duì)到已經(jīng)發(fā)表的油菜基因組上可以看出，絕大部分連鎖群的共線性都很好，除了幾個(gè)連鎖群存

6、在少量不一致的現(xiàn)象。
　　分別在三個(gè)種植環(huán)境中調(diào)查了RIL群體的含油量、角果長(zhǎng)、每角果粒數(shù)和千粒重的表型。調(diào)查的四個(gè)性狀都表現(xiàn)為連續(xù)分布且伴隨著超親表型，表明它們?yōu)槎嗷蚩刂频臄?shù)量性狀。對(duì)此四個(gè)性狀進(jìn)行雙向方差分析表明，基因型（G），環(huán)境因素（E）和基因型與環(huán)境的互作（GE）都對(duì)含油量、角果長(zhǎng)、每角果粒數(shù)和千粒重有顯著的效應(yīng)。含油量、角果長(zhǎng)、每角果粒數(shù)和千粒重的廣義遺傳率分別為78.8%，89.4%，78.5%和81.9%。

7、>　　同時(shí)結(jié)合群體的表型值和基因型，利用復(fù)合區(qū)間作圖法對(duì)3環(huán)境下的四個(gè)性狀進(jìn)行全基因組的QTL分析。四個(gè)性狀在三個(gè)環(huán)境中一共檢測(cè)到了54個(gè)QTL，經(jīng)整合后變?yōu)?7個(gè)一致性QTL。RIL群體在三個(gè)環(huán)境中共檢測(cè)到了18個(gè)QTL，這些含油量QTL解釋了4.7–12.8%的表型變異。RIL群體在三個(gè)環(huán)境中共檢測(cè)到了11個(gè)角果長(zhǎng)QTL，這些角果長(zhǎng)QTL解釋了4.2–9.5%的表型變異。在三個(gè)環(huán)境中共檢測(cè)到了13個(gè)每角果粒數(shù)QTL，這些每角果粒數(shù)Q

8、TL解釋了5.4–8.5%的表型變異。三個(gè)環(huán)境中共檢測(cè)到了12個(gè)千粒重QTL，這些千粒重QTL解釋了3.1–11.7%的表型變異。我們使用元分析的方法檢測(cè)并合并RIL群體不同性狀卻定位到同一染色體區(qū)域的一致性QTL。這里我們檢測(cè)到了7個(gè)unique QTL。本研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要的含油量QTL（cqOCA10b），可以穩(wěn)定的在所有環(huán)境中表達(dá)，并且可解釋約為10%的表型變異。本研究將A10上的含油量QTL置信區(qū)間內(nèi)的標(biāo)記比對(duì)到油菜基因組上，此