利用DH和IF2群体检测甘蓝型油菜株高相关性状QTL

株高是油菜重要的农艺性状之一。以油菜品种Express、SWU07构建的包含261个株系的DH群体和由其构建的包含234个株系的IF₂群体为材料, 分析2年环境下株高及其相关性状QTL表明, 在2个群体的各年份环境中总共检测到41个株高及其相关性状QTL, 分布于甘蓝型油菜的13条染色体上, 其中9个与株高相关的QTL, 分布于A02、A09、C01、C02和C06连锁群, 分别揭示了3.85%~13.34%的表型变异, 15个与主花序长度相关的QTL, 分布于A01、A02、A05、A08、A09、C01、C03和C05连锁群, 分别揭示了3.82%~9.52%的表型变异; 11个与第1分枝高度相关的QTL, 分布于A01、A03、A09、C01和C03连锁群, 分别揭示了4.01%~16.54%的表型变异; 4个与分枝区段长相关的QTL, 分布于甘蓝型油菜的A07、A09、C03和C04连锁群, 揭示了4.79%~8.10%的表型变异; 2个与平均节间长相关的QTL, 分布于A07和C05连锁群, 分别揭示了4.29%~6.04%的表型变异。其中5个QTL在不同年份环境或不同群体中被重复检测到。这些QTL为油菜株高的遗传改良提供了有用的信息。     

甘蓝型油菜耐盐和耐旱相关性状的QTL分析

盐胁迫和干旱胁迫是非生物胁迫中影响作物产量的重要因素,检测与耐盐和耐旱相关的QTL,可为抗逆油菜品种的选育提供理论依据。本研究利用德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建的包含261个株系的双单倍体(doubled haploid,DH)群体,分别以1.2%NaCl溶液和20%PEG-6000溶液作为培养液模拟盐胁迫和干旱胁迫,去离子水为对照,对2个亲本和DH群体进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率,计算各性状在盐胁迫和干旱胁迫下的相对值,并作为评价耐盐和耐旱的指标。根据已构建的遗传连锁图谱进行QTL定位。盐胁迫下,在3次重复中共检测到与盐胁迫相关的QTL 12个,分布在A02、A03、A05、A09、C01和C09染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.61%~10.59%,其中5个QTL在不同的重复中被检测到。干旱胁迫下,共检测到与干旱胁迫相关的QTL 9个,分布在A01、A02、A03、A05、A09、A10和C03染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.94%~12.90%,其中2个QTL在不同的重复中被检测到。此外,在A02和A03染色体上检测到与2种胁迫都相关的相互交叠的QTL。这些结果可为油菜耐盐和耐旱性改良提供更多遗传信息。     

无芥酸甘蓝型油菜十八碳不饱和脂肪酸含量的QTL定位

用无芥酸的高油酸油菜品系HOP和低油酸油菜品种湘油15为父母本构建含189单株的F₂代作图群体。F₂代单粒种子播种前采用半粒取样,F₂代单株种子采用混合取样,进行脂肪酸含量的气相色谱分析。统计检测显示这两种方法测定结果极显著相关,各种脂肪酸含量之间大部分也呈显著相关。用该群体构建含342个SSR标记的遗传连锁图并对18碳不饱和脂肪酸含量进行了QTL定位。在A5和C5连锁群上各检测到1个油酸含量主效QTL,其中位于A5连锁群的QTL效应值较大,且与FAD2基因紧密连锁;位于C5连锁群的QTL为首次报道,与之紧密连锁的标记在A5 连锁群QTL区域有同源标记,说明可能与位于C5的FAD2基因有关。用两种方法测定性状值都能检测到这2个QTL,且效应值比较接近,共能解释60%~70%油酸含量变异。由于油酸含量与亚油酸之间高度相关,定位在A5和C5的油酸含量QTL也被确认为亚油酸含量主效QTL,但利用单株法测定的性状值能在A4连锁群上再发现1个LOD值较低的亚油酸含量QTL。两种测定法能比较一致地在A4、A5和C4连锁群上检测到3个亚麻酸含量主效QTL,共能解释72%~80%亚麻酸含量变异。用半粒法能在A4连锁群还能检测到1个解释变异度为12.42%的较小LOD值的亚麻酸含量QTL。     

基于SNP遗传图谱定位甘蓝型油菜分枝角度QTL

分枝角度是油菜株型的重要性状,与油菜的耐密植性密切相关。本研究利用油菜分枝角差异显著的育种亲本材料1098B (分枝角小)和R~2 (分枝角大)杂交获得F1,通过小孢子培养获得含163份株系的DH群体。以油菜60K SNP芯片进行DH群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对2个环境下油菜顶端分枝角和基部分枝角进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖甘蓝型油菜19条染色体,包含9521个多态性SNP标记, 1442个簇(bin),覆盖基因组长度为2544.07 cM,相邻簇(bin)之间平均距离为1.76 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法(CIM),在2个环境下检测到17个分枝角度QTL,分别位于A01、A02、A03、A06、A09、C02、C03、C04、C06和C08染色体上,单个QTL解释的表型变异为6.39%～21.78%。用比较基因组方法与拟南芥分枝角度同源基因区间比对,鉴定出其中6个QTL的12个候选基因。其中位于A03连锁群QTL在2年的试验中被重复检测到,根据物理位置和基因组信息推测VAMP714为分枝角度的候选基因。这些QTL和候选基因将为油菜分枝角度的遗传改良提供有用的信息。     

甘蓝型油菜主要脂肪酸组成的QTL定位

应用RAPD、SSR和SRAP技术, 对甘蓝型油菜低芥酸品系APL01与高芥酸品系M083杂交组合的BC1F1群体进行检测, 获得251个分子标记, 构建了19个连锁群组成的分子标记遗传图谱; 应用WinQTLCart 2.0对油菜主要脂肪酸组成进行QTL扫描, 获得与棕榈酸含量相关的QTL 5个, 分别位于N3、N8、N10和N13连锁群, 其中效应值较大的主效QTL qPA8-1和qPA13分别可解释棕榈酸含量表型变异的11.31%和14.47%。获得与硬脂酸含量相关的QTL 3个, 分别位于N1、N8和N16连锁群, 其中效应值较大的主效QTL qST16可解释硬脂酸含量表型变异的12.22%。获得与油酸含量相关的QTL 2个, 位于N8和N13连锁群, 均为主效QTL, 其中qOL8位于N8连锁群的m11e37b~A0226Ba267区间, 可解释油酸含量表型变异的11.73%, qOL13位于N13连锁群的m18e46~m20e25a区间, 可解释表型变异的27.14%。获得与亚油酸含量相关的QTL 3个, 其中主效QTL qLI8-1位于N8连锁群, 可解释亚油酸含量表型变异的13.25%。获得与亚麻酸含量相关的QTL 3个, 效应值均较小, 属微效QTL。获得与廿碳烯酸含量相关的QTL 4个, 分别位于N8、N13和N15连锁群, 其中主效QTL qEI8-1、qEI8-2和qEI13分别可解释廿碳烯酸含量表型变异的12.20%、10.22%和11.14%。获得与芥酸含量相关的QTL 2个, 位于N8和N13连锁群, 均为主效QTL, 其中qER8位于N8连锁群的m11e37b~A0226Ba267区间, 可解释芥酸含量表型变异的16.74%; qER13位于N13连锁群的A0301Bb398~m18e46区间, 可解释芥酸含量表型变异的31.32%。在N8连锁群的分子标记m11e27b附近及N13连锁群的分子标记m18e46附近存在多个主要脂肪酸的主效QTL, 这些标记可用于油菜脂肪酸改良的分子标记辅助选择。     

利用SNP高密度遗传连锁图谱定位甘蓝型油菜种子硫苷含量的QTL

种子硫苷在甘蓝型油菜中有着重要的生物学作用和经济价值。本文旨在通过复合区间作图法利用高密度SNP遗传连锁图谱定位种子硫苷的QTL。用近红外扫描获得种子硫苷含量,每株系扫描3次,取平均值。所用的高密度SNP遗传图谱包含2795个SNP多态性标记位点,图谱总长1832.9 cM,相邻标记间平均距离为0.66 cM。定位了2年的种子硫苷含量QTL,其中有5个在2年内被重复检测到,分别分布在A03、A09和C02染色体上,LOD阈值在2.90~10.40之间。这些QTL在2011和2012年试验中分别解释了56.9%和55.1%的表型变异。另外有5个QTL仅在其中一年被检测到,这些QTL能够解释4.1%~7.9%的表型变异,QTL阈值在2.53~3.83之间。     

甘蓝型油菜DH群体主要品质性状相关性及主成分分析

为了研究甘蓝型油菜品质性状之间的相关性,以期有效的改良油菜的品质性状,将170份DH纯系群体于2009-2012年进行田间试验,检测油菜种子品质性状,对其表型、相关性及主成分进行分析。结果表明：亲本中芥酸含量的变异系数最大(相差15.53%)。油菜DH群体中硫甙含量的变异幅度最大(128.43μmol/g饼粕),饱和脂肪酸的变异幅度最小(1.97%)。DH群体的品质性状表型变异幅度显示出了超亲遗传的现象。除了芥酸,含油量与其他组分呈现出极显著的负相关,特别是与蛋白质含量的负相关系数最大(-0.72)；蛋白质含量与油酸、亚油酸、亚麻酸和硫甙含量均呈极显著的正相关,与含油量和芥酸呈极显著的负相关；除了蛋白质,其他组分含量皆与硫甙含量呈现出极显著或者不显著的负相关。通过主成分分析可将品质性状综合为油酸亚油酸酸因子,蛋白质因子,亚麻酸因子和硫甙因子,累积贡献率达到93.94%,基本反映甘蓝型油菜DH系群体脂肪酸组分信息。     

甘蓝型油菜籽粒含油量、蛋白质、纤维素及半纤维素含量QTL分析

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜P174为亲本,通过单粒法连续自交8代构建重组自交系群体,应用SSR标记绘制31个连锁群(LGs)的遗传连锁图谱,图谱总长1437.1 cM,相邻标记间的平均距离为3.89 cM。对4个不同环境下RIL8群体中每个株系籽粒含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素含量进行了近红外分析,性状相关性表明含油量与其他3个性状均表现负相关,蛋白质含量与纤维素和半纤维素分别表现负相关和正相关。结合构建的遗传图谱采用复合区间作图法分析4个性状QTL,共检测到26个QTL,分布在N2、N3、N8、N9、N11、N13、N16和N17连锁群上,其中8个含油量QTL可解释表型变异的4.96%~21.83%;6个蛋白含量QTL,可解释表型变异的3.12%~14.28%;4个纤维素含量QTL,可解释表型变异的4.60%~17.29%;8个半纤维素含量QTL,可解释表型变异率的6.66%~16.68%。在N8上,发现有含油量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段。在N9上,发现有纤维素含量QTL与半纤维素含量QTL重叠的区段,上述2个区段重叠QTL加性效应方向相反。本研究认为油菜种子含油量、蛋白质、纤维素和半纤维素属于典型的数量性状,受环境影响较大,与这些QTL紧密相关的分子标记可为下一步分子标记辅助育种提供一定技术支撑。     

基于QTL定位和全基因组关联分析筛选甘蓝型油菜株高和一次有效分枝高度的候选基因

株高和一次有效分枝高度是与甘蓝型油菜结荚层厚度、收获指数紧密关联的重要农艺性状,有关株高的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)和全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)已有很多报道,但对一次有效分枝高度的QTL和GWAS定位以及候选基因筛选的研究报道较少。本研究利用已构建的高密度遗传连锁图对2016和2017年2个环境的186个株系组成的重组自交系群体株高和一次有效分枝高度及其最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction,BLUP)值进行QTL定位共检测到8个株高的QTL,分别位于A03、A04和A09染色体,单个QTL解释4.60%~13.29%的表型变异,其中位于A04染色体上的QTL(q-2017PH-A04-2和q-BLUP-PH-A04-2)在2017年和BLUP中均被检测到;检测到9个一次有效分枝高度QTL,分别位于A01、A02、A05、A09、C01和C05染色体上,单个QTL解释5.12%~19.10%的表型变异,其中q-2017BH-A09-1、q-BLUP-BH-A09-2和q-BLUP-BH-A09-3有重叠区段。同时,利用课题组前期完成的588份重测序自然群体进行全基因组关联分析,2年共检测到与株高显著关联的50个SNP位点和与一次有效分枝高度显著关联的12个SNP位点;根据SNP的物理位置,筛选出参与细胞增殖、细胞扩增、细胞周期和细胞壁活动的13个株高候选基因,以及参与赤霉素、亚精胺等合成代谢途径、核糖体组成和在光合、萌发等过程中有一定作用的一次分枝高度的11个候选基因,并利用荧光定量PCR技术验证候选基因在极端材料中的表达情况。本研究结果将为油菜株型改良及后续基因的功能研究提供理论依据。     

大白菜营养茎长和宽的QTL定位和分析

以大白菜纯系'501'×'601'的F2:3家系为群体,对营养茎长和宽2个性状进行QTL定位和分析.结果表明,2个性状表现为连续分布,符合数量性状的遗传特征,且性状之间无显著差异.在5个连锁群共检测到7个QTL,且均以加性效应为主.控制营养茎长度的3个QTL分别位于A02、A04和A09连锁群,各QTL可解释的表型变异...     

分子标记辅助选择改良甘蓝型油菜种子油酸和亚麻酸含量

本研究以甘蓝型油菜SW HickoryxJA177产生的SJ DH群体为材料,利用混合分离群体法(Bulked Segregant Analysis,BSA)的原理快速筛选到2个SSR分子标记(BRMS007和BRGMS630)与油酸含量相关,4个SSR分子标记(sN2025,BoGMS798,Na12 D09和OI1...     

油菜籽半必需氨基酸含量的种子胚和母体植株QTL定位与分析

菜籽饼是重要的饲料蛋白质来源,氨基酸组成与饲料营养品质有着密切关系,其中丝氨酸、胱氨酸和酪氨酸为多数动物的半必需氨基酸。本研究利用甘蓝型油菜双单倍体(DH)群体分别与双亲Tapidor和Ningyou 7回交构建的2套BC1F1群体,采用新创建的双子叶作物种子品质性状遗传体系QTL定位软件和作图方法,对油菜籽丝氨酸、胱氨酸和酪氨酸含量进行了种子胚和母体植株2套遗传体系的QTL定位分析。结果表明,在A1、A4、A7、A8、A9、C2、C3和C9染色体上检测到5个丝氨酸含量QTL、2个胱氨酸含量QTL和5个酪氨酸含量QTL,分别解释59.34%、29.66%和59.26%的表型变异。其中5个QTL属于主效QTL,均能解释10%以上的表型变异。全部QTL均具极显著的胚和母体加性主效应,其中3个QTL具显著或极显著的环境互作效应。在A4染色体上发现1个QTL簇,该区域存在3个控制丝氨酸、胱氨酸和酪氨酸含量的QTL。一些重要QTL以及与之紧密连锁的分子标记在今后图位克隆和分子标记辅助选择育种中具有重要的利用价值。     

大豆脂肪酸主要组分含量QTL定位

以中黄13×中黄20的100个BC₂F₂家系为作图群体,构建了一张包含131个SSR分子标记的遗传连锁图谱,图谱总长为2157.3 cM,平均遗传距离为16.5 cM,涵盖了大豆的20个连锁群。利用气相色谱技术测定BC₂F₂、BC₂F₃和BC₂F₄回交群体的脂肪酸主要组分含量,采用IciMapping 3.3完备区间作图法定位QTL,共检测到5种脂肪酸组分相关的QTL 26个,与棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸相关的QTL分别为5、5、7、5和4个;3个区间在不同年份被检测到与同一脂肪酸组分相关,sat_294~satt228连续3年被检测到与棕榈酸含量相关,sat_253~satt323和sat_292~satt397连续2年被检测到与油酸含量相关;4个区间被检测到与2种脂肪酸组分相关,其中sat_294~satt228与棕榈酸、油酸相关,satt308~sat_422与硬脂酸、亚油酸相关,sat_292~satt397与油酸、亚油酸相关,satt374~satt269与油酸、亚麻酸相关。     

棉籽油分和3种主要脂肪酸含量QTL分析

本研究对棉籽油分、棕榈酸、油酸和亚油酸含量进行了不同遗传体系的QTL分析,为相关性状挖掘出更多有用的基因信息。分别于2017年和2018年,利用陆地棉亲本HS46 (P₁)和MARCABUCAG8US-1-88 (P2)所构建的188个重组近交系分别与双亲杂交构建F1群体BC (P₁)和BC(P₂)。基于这些回交群体种子,采用专为种子性状设计的母体和胚核基因组QTL定位的混合线性遗传模型及QTLNetwork-CL-2.0-Seed软件,对棉籽油分、棕榈酸、油酸和亚油酸含量进行QTL定位分析。共检测到7个控制棉籽油分含量、3个控制棕榈酸含量、2个控制油酸含量和3个控制亚油酸含量的QTL,均具有显著或极显著的源自母体和胚2个核基因组的加性主效应,其中有7个QTL的表型变异贡献率大于10%。研究结果可为这些性状的分子标记辅助选择育种提供更为可靠的参考,为这些性状的分子遗传机制研究提供理论基础。     

New mutants of winter rapeseed (Brassica napus L.) with changed fatty acid composition

Seeds of the winter oilseed rape (Brassica napus L.) line PN 3756/93 were treated with ethyl methanesulphonate to induce mutations in the fatty acid biosynthetic pathway. The seed mutagenic treatment was repeated in the M₂ generation. After treatments, individual seed and plant selections were made for changes in fatty acid composition during several generations of inbreeding. Self‐pollinated plants with changed fatty acid compositions were inbred to obtain genetically homozygous and stable mutant lines. Two mutants, M‐10453 and M‐10464, with increased levels of oleic acid (approximately 76%) and reduced linoleic and linolenic acid contents (8.5% and 7.5%, respectively) were selected. Gene or genes controlling desaturation of oleic acid were probably mutated in these plants. The third mutant, M‐681 had a very low linolenic acid content (approximately 2.6%) and increased linoleic acid content (approximately 26%). This would suggest the occurrence of mutations in genes controlling linoleic acid desaturation. The results of selection work during several generations showed that the environment had substantial influence on the composition of seed oil. This made the search for mutants with modify fatty acid compositions difficult. The induced mutants are not directly usable as new varieties, but can be used as parents in crosses for the development of high quality rapeseed varieties.