紅菜薹紫色基因的遺傳與QTL分析.pdf

1、紅菜薹起源于中國(guó)，是我國(guó)長(zhǎng)江流域特產(chǎn)蔬菜，在湖南、湖北以及安徽等地均有栽培，紅菜薹脆嫩爽口，營(yíng)養(yǎng)豐富，薹莖亮紫色，花青素含量高，具有很好的保健作用和商品價(jià)值。為了挖掘紅菜薹中控制紫色性狀相關(guān)的基因以及花青素合成代謝途徑，本實(shí)驗(yàn)以紅菜薹多代自交系“蘭1205”為母本，白菜薹多代自交系“蘭1206”為父本，構(gòu)建了F1、F2、BC1遺傳世代，觀察各世代的顏色，統(tǒng)計(jì)分離世代的顏色分離比，進(jìn)行遺傳分析，并運(yùn)用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行紫色性狀的初定位，主要

2、結(jié)果如下:
　　1.田間性狀統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:兩親本的正反交F1代植株均帶有紅色，但紅色部分比紅菜薹P1要弱很多;BC1(P1)代偏紅色;F2代出現(xiàn)分離，但并不是簡(jiǎn)單的分離成紅色和白色兩個(gè)性狀，而是呈現(xiàn)顏色的連續(xù)變化，整體符合正態(tài)分布，但F2代分離群體的分離比不符合孟德?tīng)栠z傳定律。綜上所述，紫色性狀對(duì)白色性狀為不完全顯性，并可能受兩對(duì)或多對(duì)基因的控制，紫色性狀為數(shù)量性狀。
　　2.紅菜薹薹色相關(guān)分子標(biāo)記的篩選與圖譜構(gòu)建。用兩親本

3、篩選1098對(duì)SSR引物，初步獲得擴(kuò)增條帶清晰的222對(duì)SSR標(biāo)記，有效的引物比例是20.2％。經(jīng)過(guò)兩次的復(fù)篩，得到親本間多態(tài)性顯著且穩(wěn)定性良好的86對(duì)SSR標(biāo)記。用這86對(duì)SSR引物對(duì)189個(gè)單株的F2群體進(jìn)行PCR擴(kuò)增，最終篩選出37對(duì)SSR引物用于遺傳圖譜的構(gòu)建，最終獲得一個(gè)包含28個(gè)標(biāo)記，由2個(gè)連鎖群構(gòu)成的分子遺傳圖譜，圖譜總長(zhǎng)度為351.1cM，標(biāo)記間的平均圖距為12.54 cM。
　　3.紅菜薹薹色性狀的QTL初步定位

4、。采取CIM作圖法，對(duì)189個(gè)單株的F2群體的紫色性狀進(jìn)行QTL定位分析，得到兩個(gè)QTL位點(diǎn)，分別位于c1和c2連鎖群上。其中c1上的位點(diǎn)位于ACMP0242和ACMP0458之間，LOD值為43.1，加性效應(yīng)值為-2.2，顯性效應(yīng)值為-1.7，解釋的表型變異率為72.0％;c2上的位點(diǎn)位于ACMP0561和CMP0284之間，LOD值約為61.1，加性效應(yīng)值為-0.9，顯性效應(yīng)值為2.6，解釋的表型變異率為57.0％。這個(gè)兩個(gè)QTL位

5、點(diǎn)的貢獻(xiàn)率很高，推測(cè)可能是控制紫色基因的主效位點(diǎn)并可能位于白菜基因組的5號(hào)或9號(hào)染色體上。
　　4.紅菜薹薹色性狀相關(guān)連鎖群的分子標(biāo)記加密。在5號(hào)和9號(hào)染色體上開(kāi)發(fā)了110對(duì)InDel引物，其中位于A05上的有45對(duì)，位于A09上的有65對(duì)。用兩親本篩選這些引物，初步獲得擴(kuò)增條帶清晰的32對(duì)InDel標(biāo)記，有效引物比例是29.0％。經(jīng)過(guò)兩次的復(fù)篩，得到親本間差異性顯著且穩(wěn)定性良好的23對(duì)InDel標(biāo)記。用這23對(duì)InDel引物對(duì)1

6、89個(gè)單株的F2群體進(jìn)行PCR擴(kuò)增，最終篩選出14對(duì)用于構(gòu)建遺傳圖譜，其中有5對(duì)位于A05上，有9對(duì)位于A09上。將14對(duì)InDel標(biāo)記添加到SSR標(biāo)記構(gòu)成的遺傳圖譜，最終構(gòu)成一條含41個(gè)標(biāo)記的連鎖群，該圖譜總長(zhǎng)度為490.2cM，標(biāo)記間的平均圖距為11.95 cM。
　　5.遺傳圖譜的整合。將InDel標(biāo)記添加到SSR構(gòu)成的遺傳圖譜后，所形成QTL位點(diǎn)較之前發(fā)生了變化，產(chǎn)生了兩個(gè)QTL位點(diǎn)。在ACMP0561和BrID753之間

7、有一個(gè)QTL位點(diǎn)，LOD值為12.9，加性效應(yīng)值為1.0，顯性效應(yīng)值為2.6;在ACMP0187和BrID1121之間有一個(gè)QTL位點(diǎn)，LOD值為4.4，加性效應(yīng)值為0.7，顯性效應(yīng)值為-0.4。這些位點(diǎn)貢獻(xiàn)率最高為37％。通過(guò)和3.5章節(jié)的結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，位于ACMP0561和BrID753之間的QTL位點(diǎn)與位于ACMP0561和ACMP0284之間的QTL位點(diǎn)是吻合的，推測(cè)這個(gè)位點(diǎn)是與紫色性狀相關(guān)的有效位點(diǎn)。這個(gè)位點(diǎn)是位于白菜基因組的

8、9號(hào)染色體上。
　　6.花青素合成相關(guān)基因的表達(dá)分析。以白菜薹為對(duì)照，與花青素合成相關(guān)基因在紫菜薹中的表達(dá)量:位于A9上的bra027457基因表達(dá)量為0.84倍，位于A5上的bra005221基因表達(dá)量為2.75倍，其他基因擴(kuò)增表達(dá)量均低于0.05。因此bra027457和bra005221這兩個(gè)與花青素合成相關(guān)的基因可能是控制紅菜薹紫色性狀的微效基因。
　　7.通過(guò)第二代測(cè)序技術(shù)，開(kāi)發(fā)與紅菜薹薹色相關(guān)的SNP位點(diǎn)。用F2