基于多个RIL群体的油菜开花期遗传解析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:victorhao84
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油菜是世界上最重要的油料作物之一。它不仅是重要的食用植物油来源和工业原材料,也是生物柴油的重要原料。成熟期是油菜育种中必须考虑的一个重要因素,开花时间是决定油菜成熟期早晚的一个重要指标,适宜的开花时间对提高产量具有重要意义。同时,早熟育种是油菜育种的一个重要目标,对南方双季稻种植区的农业发展尤为重要。因此,研究油菜的开花期具有重要意义。油菜的开花期是一个多基因控制的数量性状,由多个生理生化途径调控,且受光照和温度等多种环境因素的影响。目前,人们对控制油菜开花期的分子机制了解的很少。本研究将具有广泛多样性的15个甘蓝型油菜品种与中双11号杂交,构建了15个RIL群体(RIL1-RIL15),组成了共计2139个株系的NAM(Nested Association Mapping)群体。我们调查了NAM群体在四个环境的开花期,并对开花期进行了QTL定位和上位性分析,初步解析了控制甘蓝型油菜开花期的遗传基础。主要研究结果如下:1、通过简化基因组测序,我们在NAM群体中鉴定了30213个SNP标记,各RIL平均标记位点距离在0.80cM到1.80cM之间,图谱总长度在1565cM到2446cM之间。2、部分RIL群体的两亲本间开花期差异显著,如:RIL2-RIL5、RIL8和RIL11等6个群体,它们的亲本开花期相差均在7天以上。15个RIL群体的开花期变异均存在超亲分离现象。四个群体(RIL3-RIL5和RIL9)开花期变异较大(至少在两个环境中表型变异系数大于8%)。双因素方差分析结果表明:15个RIL群体的开花期均受基因型的影响,且均达到极显著水平。除RIL9以外,环境对其余14个RIL群体开花期影响均达到极显著水平。各RIL群体遗传率在71%-95%之间。3、对各RIL群体在每个环境下的开花期分别进行QTL定位。为全面了解甘蓝型油菜开花期调控网络,我们同时整理了LOD值达到阈值以上的显著水平QTL(SL-QTL,Significant level QTL)和各RIL群体在不同的环境(至少两个环境)中重复出现,LOD值大于2.5,但小于阈值的微效QTL(MR-QTL,Micro-real QTL)。15个RIL在四个环境中检测到188个SL-QTL和25个MR-QTL,我们将它们统称为identified-QTL。分别对各RIL群体在不同环境中检测到的置信区间重叠的QTL进行整合,得到56个QTL,这类QTL在两个或两个以上的环境中检测到,称为一致性QTL(consensus QTL)。另外有65个QTL只在1个环境下检测到,称为环境特异性QTL。最终,15个RIL群体共定位到121个QTL(56个一致性QTL和65个环境特异性QTL),单个QTL的贡献率在5%-32%之间。这121个QTL分布于除C6以外的18个连锁群上,其中,A2、A3、A6、A10、C2和C8上检测到的QTL数目在10或10个以上,分别为18、10、13、16、13和16个。不同RIL群体的QTL相互重叠形成22个QTL簇,共涉及到71个QTL。4、RIL3群体未检测到上位性互作。在其余14个RIL群体中共检测到33对加加上位性互作,涉及到58个互作位点,其中7个互作位点(RIL415-11、RIL52-7、RIL512-11、RIL82-37、RIL811-58、RIL117-32、RIL118-32)同时参与了2个或3个互作对。总计检测到4个QTL/QTL互作对,7个QTL/非QTL互作对,其余22个互作对为非QTL/非QTL互作。总计检测到12个A基因组内的互作对,3个C基因组内的互作对,其余18个为A、C基因组间的互作。互作位点RIL93-22与RIL13-40、RIL810-99与RIL910-73、RIL1317-51与RIL1517-37分别为同一位点,这3个位点同时在两个群体中检测到,这些位点在不同的遗传背景下与不同的位点相互作用对开花期进行调控。QTL分析和上位性分析的结果说明甘蓝型油菜的开花期是由一个复杂的调控网络控制的,这个调控网络涉及到大量的QTL位点和互作位点,部分QTL不仅单独对开花期起作用,同时还以上位性互作的方式参与开花期的调控。
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