两种环境下甘蓝型油菜含油量差异的QTL分析

利用本实验室构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法检测重组自交系GH06×P174(SWU-1)和GH06×中油821(SWU-2)群体在2个环境中含油量差值的QTL。以SWU-1群体在2个环境中检测到2个含油量差值QTL,分别位于2个不同的连锁群,单个QTL可解释表型变异的10.31%~12.45%;以SWU-2群体在2个环境中检测到3个含油量差值QTL,分别位于2个不同的连锁群,单个QTL可解释表型变异的6.60%~10.58%。分析结果表明,含油量受环境影响较大,差值的变异幅度达到0~18.66个百分点,变异系数达到58.24%,说明在油菜的油脂合成中,存在对环境敏感和钝感的基因。含油量差值QTL与2个环境中分别检测到的含油量QTL没有明显的连锁关系,初步分析说明对环境敏感或钝感的基因与油脂合成基因不是同一个系统。     

白芝麻籽粒油脂、蛋白质及芝麻素含量QTL定位分析

芝麻籽粒油脂、蛋白质和芝麻素含量是芝麻品质育种的3个重要目标。为了解析其遗传机制并检测相关QTL,利用近红外谷物品质分析仪对一个包含224个株系的F9代重组自交系(RIL)群体在2年3个环境下的籽粒品质性状检测,结果表明,群体内株系间差异显著且呈典型正态分布,而同一环境不同重复间表现差异不显著。相关性分析显示,籽粒含油量与蛋白质含量显著负相关,籽粒含油量与芝麻素含量显著正相关,蛋白质含量与芝麻素含量显著负相关;利用该RIL群体已构建的高密度遗传图谱,采用基于混合线性模型的复合区间作图法(MCIM)检测到8个QTL,表型贡献率为0.41%~14.55%;采用多重区间作图法(MIM)检测到13个QTL,可解释5.2%~18.6%的表型变异。其中5个主效QTL被2种方法同时检测到且定位区间相同,2个主效QTL在2个或3个环境中被重复检测到。控制含油量的Qoc-5与芝麻素含量的Qsc-5位于LG5连锁群上的相同区段,加性效应均为正值;而控制蛋白质含量的Qpc-5也位于相邻位置,但加性效应为负值。LG2和LG1连锁群上也存在相似情况,反映品质性状相关QTL之间存在一因多效或紧密连锁。因此,在芝麻品质育种中选择高含油量可以兼顾高芝麻素,但应对蛋白质含量进行负向选择。     

甘蓝型油菜遗传图谱的构建及芥酸含量的QTL分析

一个由甘蓝型油菜品种Quantum (黄花、低芥酸)和人工合成的甘蓝型油菜品系No.2127-17（白花、高芥酸）为亲本材料建立的DH群体中芥酸呈现单基因的遗传模式。为了发展与芥酸紧密连锁的分子标记对其实行有效的控制,随机选择121个结实正常的DH系为作图群体,利用SSR和RAPD标记构建了一张甘蓝型油菜的遗传连锁图谱。在亲本间检测     

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。     

甘蓝型油菜早熟性状QTL定位及候选基因筛选

目前对于油菜早熟的研究主要围绕开花期性状进行,虽然开花期与生育期呈显著正相关,但却并不完全一致。对于油菜开花后一系列生长发育进程相关性状的遗传研究和QTL定位鲜有报道。本研究以成熟期差异较大的2个油菜品种‘花前早’和‘Global’构建的DH群体为材料,对影响油菜全生育期的各个发育阶段(开花期、花期持续时间、角果期持续时间和全生育期等)进行表型调查和QTL定位分析。共检测到30个早熟相关性状QTL位点,其中开花期、花期持续时间、角果期持续时间和全生育期等分别检测到12、5、4和9个QTL位点,解释了5.8%~22.4%的表型方差。发现4、2和1个全生育期QTL置信区间分别与开花期、花期持续时间、角果期持续时间位点置信区间完全或部分重叠。筛选到29个可能与油菜早熟性状相关的候选基因,它们通过调控花期或籽粒发育等生长发育进程影响油菜早熟。因此,在早熟性状的研究中,可以同时从开花期和籽粒发育过程入手,不但有利于使熟期进一步提前,也可减缓早熟油菜品种过早开花导致的冬前低温寒潮天气的不利影响。     

不同环境中甘蓝型油菜种皮木质素含量的QTL定位

以甘蓝型黄籽油菜GH06和甘蓝型黑籽油菜中油821为亲本杂交,后代通过“一粒传法”连续自交7代构建重组自交系,2007年分别在重庆市北碚区和万州区2个试验基地种植重组自交系群体,利用本实验室已构建的遗传连锁图谱和复合区间作图法(CIM),对种皮木质素含量进行测定及QTL定位分析。结果在2个环境中共检测到12个种皮木质素含量相关的QTL,分别位于4个不同的连锁群,单个QTL可解释性状表型变异的4.50%~8.79%;在第3连锁群上检测到1个QTL与同一标记EM19ME23/130连锁,其余10个QTL位置不同;在北碚检测到的QTL主要分布于第20连锁群,在万州检测到的QTL主要位于第3连锁群;部分种皮木质素的QTL与种胚类黄酮和种皮色泽的QTL位于相近区间,在北碚和万州种皮木质素含量与种胚类黄酮存在极显著和显著正相关关系。结果表明甘蓝型油菜种皮木质素含量表现为多基因控制的数量性状,基因表达受环境影响较大;油菜种皮木质素合成和类黄酮的积累可能受相同关键基因调控或者具有部分相同的合成代谢途径。     

甘蓝型油菜种质群体油和蛋白质含量变异及相关性分析

本研究拟通过检测甘蓝型油菜种质群体种子的油含量和蛋白质含量及其二者之间的相关性分析,筛选出优异的育种资源,为甘蓝型油菜育种和基础研究提供材料。共检测了363份甘蓝型油菜种质群体种子,得出其油含量和蛋白质含量都表现出明显的变异,油含量、蛋白质含量及两者总含量的变异范围分别为27.9%~51.4%、20.8%~34.1%和57.8%~75.1%,并划分为3个群体。群体Ⅰ材料中,油含量和蛋白质含量分别为30.3%和31.6%,变异系数分别是5.3%与4.4%;群体Ⅱ材料中,油含量和蛋白质含量分别为39.6%和27.9%,变异系数分别是7.6%与6.5%;群体Ⅲ材料中,油含量和蛋白质含量分别为45.9%和23.8%,变异系数分别是4.4%与5.9%。相关性分析结果表明,材料的油含量和蛋白质含量都呈现出极显著负相关关系,其相关性系数r=-0.65(p<0.01)。通过本研究,筛选出了部分优异的种质材料,例如高油含量材料“林编12-71”和“浙油50”、高蛋白质含量材料“林编13-62”和“4 E 006”及高总含量(油+蛋白质)材料“林编12-230”和“AC 21”等。     

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。     

甘蓝型油菜抗寒相关基因的QTL初步定位

低温是影响油菜生产和产量最重要的非生物逆境胁迫因子。为了阐明油菜抗寒性的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用甘蓝型油菜强抗寒GZ恢和弱抗寒10B杂交获得的147个F_2单株为定位群体、以双亲及F2∶3家系为辅助研究材料,利用SSR分子标记结合生理学指标及自然条件下抗寒性调查对抗寒基因QTL进行初步定位。结果表明:630对SSR引物中有160对在双亲间具有多态性,多态率25.40%;160对多态性引物中有102对在F_2群体中有多态性,多态率63.75%,102对多态性引物共检测出多态性位点229个。102个SSR标记构建连锁图,图谱总长974.70 c M,平均距离为5.70 c M。在自然越冬条件下,对F2及F2∶3家系的抗寒性及叶片相对电导率、组织相对含水量、SPAD值、丙二醛(MDA)含量进行测定,分析生理指标与抗寒性的相关性,结果呈显著或极显著相关,表明这些指标可以作为抗寒性评价的参考指标。共定位出5个与抗寒性相关的QTL位点,SPAD值与MDA含量2个指标之间检测到的QTL具有重叠区,这可能是由一因多效或基因紧密连锁引起,可以作为后续分析候选基因的1个热区。为进一步进行甘蓝型油菜抗寒性状相关基因的精细定位及克隆奠定了基础理论。     

大麦籽粒纤维素、半纤维素含量全基因组关联分析

纤维是衡量大麦饲用品质的重要指标之一,其遗传机制解析对饲用大麦品种选育具有一定的指导意义。本研究以316份大麦品种为材料,连续2年种植于成都、康定两地,利用分布于大麦基因组上的75,289个SNPs对籽粒纤维素、半纤维素含量进行全基因组关联分析。利用TASSEL软件的混合线性模型,纤维素、半纤维素性状分别重复检测到65个、34个显著SNPs位点(P≤0.05/N),标记的平均解释表型变异率分别为13.18%、14.10%。纤维素、半纤维素含量在3个及以上环境中重复检测到的显著相关位点分别为4个、1个, 2个性状检测到了相同的SNP位点,说明2个性状存在遗传相关性。纤维素性状挖掘到6个候选基因,半纤维素性状挖掘到1个候选基因,为大麦纤维的遗传与分子机理研究及遗传改良奠定了基础。     

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QTL12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A0...     

甘蓝型油菜产量及其构成因素的QTL定位与分析

产量性状是复杂的数量性状, 对种子的单株产量及其构成因素(全株总有效角果数、每角粒数、千粒重)进行QTL定位和上位性分析,确定其在染色体上的位置及其遗传效应,可以探讨油菜杂种优势产生原因,提高育种中对产量性状优良基因型选择的效率,达到提高油菜产量的目的。在双低油菜细胞质雄性不育保持系1141B和双高恢复系垦C₁构建的F₂作图群体中,运用SRAP、AFLP和SSR三种标记技术构建了一个甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的分子标记遗传连锁图谱。共包含244个标记,分布于20个主要连锁群、1个三联体上,图谱总长度为2 769.5 cM。采用Windows QTL Cartographer Version 2.0统计软件及复合区间作图法,对油菜单株产量及其3大构成因素进行QTL定位,共检测到QTLs 16个分布在9个连锁群上,其中第6和13连锁群最多,均有3个。单个QTL解释性状表型变异的0.38%～73.34%。对于同一性状,等位基因的增效作用既来自母本,亦源自父本;采用双向方差分析法对位点间互作及其上位性进行分析,检测到26对影响产量构成性状的上位性互作效应QTL,说明油菜基因组中存在大量控制产量的互作位点,油菜产量性状的上位性存在着多效性,上位性互作包括QTL与非QTL位点,其中以非QTL位点较多。一般互作位点的独立效应值较小,而互作的效应值显著增大,且一般超过两位点独立效应值之和。反映了控制产量性状基因的复杂性。上位性是甘蓝型油菜产量性状杂种优势的重要遗传基础。     

甘蓝型油菜盐胁迫下幼苗鲜重和干重QTL定位及候选基因分析

盐胁迫是非生物胁迫中影响作物产量的一个主要因素,利用分子标记方法选育油菜耐盐品种对提高油菜产量具有重要意义。选用来自GH06与P174杂交后通过单粒传法连续自交获得的高世代重组自交系群体,以含16 g L–1Na Cl的Hoagland溶液培养幼苗进行盐胁迫处理25 d后,分别测定叶和根的鲜重及干重,根据已构建的高密度SNP遗传连锁图谱进行QTL定位,在QTL物理区间筛选耐盐相关基因并以极端表型材料进行q RT-PCR分析。采用复合区间作图法(CIM),在对照和盐胁迫处理中共检测到19个QTL,其中与盐胁迫相关的有6个,可解释的表型变异7.16%~16.15%,分布在A02、A04和C03染色体上,将QTL置信区间序列和拟南芥中与盐胁迫相关的基因比对分析,共找到8个候选基因。对其中4个候选基因在极端表型材料中的表达分析表明,BnaA02g14680D与BnaA02g14490D基因在盐胁迫处理后的48 h或72 h表达量均高于对照组,即基因的表达由盐胁迫引起,而BnaC03g64030D在敏感型材料中的相对表达量高于在耐盐型材料中,BnaC03g62830D在敏感型材料中没有明显变化,但在耐盐型材料中呈现先升高后降低的表达特征,其表达可能会增强植株对盐胁迫的耐受力。本研究为油菜耐盐基因功能挖掘和油菜耐盐品种选育奠定基础。     

甘蓝型油菜花叶性状的遗传及基因定位

为明确甘蓝型油菜花叶性状的遗传特点,开发与花叶性状连锁的分子标记。以甘蓝型油菜品系2205(圆叶)、1423(花叶)为亲本,构建了3个世代群体:F1、BC1和F2,探讨花叶性状的遗传规律;利用分子标记技术对花叶基因进行定位。结果表明,F1植株叶形表现为花叶,BC1(F1×2205)和F2中花叶与圆叶的植株分离比分别符合1∶1和3∶1,说明甘蓝型油菜的花叶性状受1对不完全显性基因控制。利用集团分离法(BSA)筛选637对SSR引物,共筛选到了3个与花叶基因紧密连锁的SSR标记:CB10079、BNGMS114和BNGMS385。连锁分析发现,这3个连锁标记均位于花叶基因的一侧,其中BNGMS114与花叶基因的遗传距离最近,其遗传距离为2.5 c M。将这3个连锁标记的序列与白菜基因组的序列进行比对,结果发现它们与白菜A10染色体的序列共线性较好,花叶基因位于A10染色体的15.70 Mb下游区段。上述标记的获得为油菜花叶性状的分子标记辅助选择育种以及花叶基因的克隆奠定理论基础。     

显性黄籽油菜种子特性研究

本文以甘蓝型显性黄籽油菜为材料,研究了黄籽杂交种和亲本种子特性,结果表明:(1)该黄籽与遗传背景相同的黑籽相比,皮壳率低2.68个百分点、含油量高2.01个百分点、蛋白质高1.60个百分点;黄籽杂交种的含油量比黄籽父本具有明显的杂种优势.对皮壳和胚的分析表明,黄籽皮壳中的含油量和蛋白质含量明显高于黑籽,而胚中增加较少.表明黄籽的含油量和蛋白质含量比黑籽高,主要是因为:黄籽的胚的比例增加,并且黄籽皮壳和胚中的油分含量和蛋白质含量均比黑籽高.(2)在黄籽油中,饱和脂肪酸的含量减少,不饱和脂肪酸的含量增加,其中,亚麻酸的含量增加最多.(3)黄籽与黑籽的色泽差异,主要是由于花色素和黑色素含量的差异引起,黑籽的花色素和黑色素含量分别是黄籽的4.86倍和4.24倍.     

铝毒胁迫下甘蓝型油菜种子萌发期相关性状的QTL定位

随着土壤酸化的日益加重,铝毒已成为影响作物种子萌发质量以及作物产量的重要胁迫因子之一。作物耐铝相关性状的QTL定位和候选基因筛选已有许多报道,但铝胁迫下甘蓝型油菜萌发期相关性状的QTL定位报道较少。本文以80μg mL?1的铝胁迫浓度处理重组自交系(10D130×中双11号)群体进行种子萌发试验,处理3 d时调查发芽势, 7 d时调查发芽率,测定其根长、芽长和干重,并计算各性状相对值。基于6K SNP芯片,结合高密度遗传连锁图谱对油菜萌发期的5个性状进行QTL定位,共检测到23个QTL。其中与相对发芽势、相对发芽率、相对根长、相对芽长和相对干重相关的QTL分别有9个、1个、4个、5个和4个,覆盖了A、C基因组, LOD值介于3.00～5.26,可解释的表型变异为7.70%～13.10%。根据各QTL置信区间序列筛选,与铝胁迫相关的候选基因共30个。ALMT1基因和MATE基因与有机酸的合成和分泌有关,主要通过苹果酸、柠檬酸和草酸等有机酸的分泌来增强植物的耐铝性;STOP1基因、NAC基因和RAP2.4基因均属于转录激活因子,通过诱导耐铝基因的表达增强植株的抗性; ABC转运蛋白、膜蛋白...