甘蓝型油菜SRAP、SSR、AFLP和TRAP标记遗传图谱构建

以黄籽GH06为母本、黑籽P174为父本杂交得到的第6代重组自交系188个株系为作图群体,通过SRAP、SSR、AFLP和TRAP四种分子标记对该群体进行遗传连锁分析,构建了一张包含20个连锁群、300个标记位点的甘蓝型油菜分子遗传图谱(LOD≥3.0),包括202个SRAP标记、65个SSR标记、23个AFLP标记和10个TRAP标记。图谱总长度1273.7cM,标记间平均距离为4.25cM。连锁群上的标记数在4～56个之间,连锁群长度变动在37.1～109.2cM之间,群内平均图距在1.80～14.20cM之间。LG1包含的标记最多,有56个;标记最少的连锁群(LG9、LG18、LG20)只有4个。LG13的平均图距最大,为14.20cM;LG6的平均图距最小,仅为1.80cM。在整个图谱上,存在图距大于20cM的空隙6个。本研究首次将SRAP及TRAP标记用于甘蓝型油菜遗传图谱的构建,结果表明,SRAP及TRAP标记在甘蓝型油菜遗传图谱的构建上是一种良好的标记系统。     

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。     

甘蓝型油菜茎秆菌核病抗性与木质素及其单体比例的相关性分析及QTL定位

菌核病是一类非专一性的植物真菌病原菌,寄主范围广泛,严重危害农作物的生产。对高世代重组自交系群体(RIL)及F₂群体终花期茎秆进行菌核病抗性接种鉴定,根据构建的近红外模型对接种鉴定的茎秆木质素含量、单体组分比例进行测定,并进行相关性分析和QTL定位。结果表明在2013年和2014年RIL群体茎秆菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数分别为–0.348和–0.286,与单体G/S呈显著正相关,相关系数分别为0.198和0.167。2014年F₂群体菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数为–0.306,与单体G/S相关性为0.142。F_2:3家系抗(感)植株茎部切片间苯三酚染色观察表明抗性较强的材料木质素含量高于抗性较弱的材料。根据已构建的重组自交系高密度SNP遗传图谱,利用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析,共检测到18个QTL,其中9个菌核病抗性相关QTL分布于A05、A06、C04和C06染色体,单个QTL可解释的表型变异为2.38%~12.05%;3个木质素含量QTL分别位于A04、A05和C01染色体,单个QTL可解释表型变异的2.03%~13.75%。6个木质素单体G/S QTL分布于A08、C03和C07染色体,单个QTL可解释表型变异的2.06%~8.66%。本文研究结果为油菜菌核病抗性育种提供了新的思路和理论基础。     

甘蓝型油菜株高、第一分枝高和分枝数的QTL检测及候选基因筛选

株高、分枝数及第1分枝高是油菜重要的农艺性状。本研究利用甘蓝型油菜GH06和P174杂交,F2通过单粒法连续自交至F11构建重组自交系群体,利用油菜60K芯片对该群体进行基因分型,构建高密度遗传连锁图谱。结果表明,该图谱包含2795个SNP多态性标记位点,总长1832.9 c M,相邻标记间平均距离为0.66 c M。在此图谱基础上采用复合区间作图法(CIM),检测到3个农艺性状的24个QTL。其中11个株高QTL分别位于A01、A06、A07、A08、A10和C06染色体,单个QTL解释5.00%~15.26%的表型变异;7个第1分枝高QTL分别位于A06、C05和C06染色体,单个QTL解释5.04%~12.99%的表型变异;6个分枝数QTL分别位于A03、A07、C01、C04和C06染色体,单个QTL解释5.95%~8.14%的表型变异。将156个拟南芥株高相关基因、10个拟南芥第1分枝高相关基因和148个拟南芥分枝数相关基因与QTL对应置信区间序列进行同源比较分析(E1E–20),分别找出了20个株高候选基因、3个第1分枝高候选基因以及12个分枝数候选基因。2个环境中在A07染色体上重复检测到的QTL置信区间检测到与株高相关的候选基因ATGID1B/GID1B和WRI1,A08染色体上重复检测到的QTL置信区间检测到SLR/IAA14和AXR2/IAA72个与株高相关的候选基因。在具有部分置信区间重叠的q2013FBH-C05-1和q2014FBH-C05-2区间均检测到第1分枝高候选基因PHT1;8,在A03和C06染色体上的QTL置信区间内,分别检测到4个分枝数候选基因,匹配E值介于0~3E–56之间。     

不同海拔环境中甘蓝型油菜RIL主要性状的差异分析

为研究海拔高度对甘蓝型油菜RIL群体主要性状的影响,运用方差分析、相关及通径分析方法,比较了在两种不同海拔环境条件下,两个甘蓝型油菜重组自交系（RIL）群体的种子千粒重、含油量、蛋白质含量、皮壳率以及黄籽度等5个主要性状的差异.结果表明：①5个性状都呈连续变异,表现多基因控制的数量性状特点,其中千粒重、含油量和蛋白质含量的频率分布符合正态分布;②高海拔环境的含油量要显著高于低海拔环境,低海拔的蛋白质含量要显著高于高海拔地区,含油量与蛋白质含量呈极显著的负相关;③高海拔环境中的含油量＋蛋白质含量显著地高于低海拔地区;④海拔环境对黄籽度的影响不显著;⑤海拔环境对皮壳率和千粒重的影响可能与群体基因型有关.     

甘蓝型油菜蔗糖磷酸合酶(SPS)基因家族成员鉴定及表达分析

蔗糖磷酸合酶(sucrose phosphate synthase, SPS)是调控植物蔗糖合成的限速酶, 对光合产物的转运和积累有重要影响。利用拟南芥SPS蛋白保守结构域在甘蓝型油菜基因组数据库鉴定出11个甘蓝型油菜SPS基因家族成员, 根据系统进化分析将其分成A、B和C共3个亚家族。基因结构预测表明, SPSC-1有5个外显子, 其他SPS基因均有11~15个外显子。顺式作用元件分析表明, 油菜SPS基因除含基本的启动子保守元件外, 还含有许多与逆境和激素响应相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果表明, BnSPSA1在花中表达量最高, BnSPSA2在各组织中均有不同程度的表达, BnSPSB只在叶、蕾和花中表达, BnSPSC在叶中表达量最高, 在蕾和花中有少量表达而在其他组织中基本不表达, 说明SPS基因在甘蓝型油菜中的表达具有明显的组织特异性; BnSPSA1和BnSPSC在高生物产量油菜叶片中的表达高于低生物产量油菜, BnSPSB则在低生物产量油菜中的表达量更高, 说明SPS基因与油菜生物产量密切相关。本研究为油菜SPS基因的功能研究和利用奠定了基础。     

类黄酮物质及查尔酮合酶在油菜性状改良中的作用

类黄酮化合物(Flavonoids)是一类重要的植物次生代谢产物,查尔酮合酶(CHS)是类黄酮物质形成步骤中的一个关键酶,影响植物的多种重要性状.油菜是重要的经济作物,许多植物的CHS基因已经被克隆并进行了基因工程的研究,但CHS与油菜性状发育的关系和分子机理的研究还十分欠缺.本文简略综述了类黄酮物质的结构、分布、功能、CHS基因在类黄酮途径中的重要作用、植物界CHS基因克隆和基因工程的研究进展,重点论述了CHS在油菜的种皮色泽、花瓣颜色、异花传粉、花粉育性、抗紫外线能力、茎表紫色、抗病能力等性状形成中可能的重要作用,并提出了通过对CHS基因的表达调控来改良这些性状的可能性.     

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。     

整合GWAS和WGCNA分析挖掘甘蓝型油菜黄籽微效作用位点

甘蓝型油菜是世界上最重要的油料作物之一, 黄籽是提高品质的重要育种目标。本研究以520份具有代表性的甘蓝型油菜品种(系)为材料, 结合种子发育过程中8个时期的转录组数据, 采取整合全基因组关联分析(GWAS)和权重基因共表达网络分析(WGCNA)的策略, 挖掘油菜黄籽性状微效作用位点, 2年共检测到199个SNP位点, 在SNP位点附近共挖掘出1826个名义候选基因。利用R语言中的WGCNA软件包构建了8个共表达模块, 基因功能富集分析显示, turquoise模块和blue模块与黄籽表型相关。苯丙烷代谢途径、类黄酮途径的关键基因BnATCAD4、BnF3H以及BnANS为turquoise模块的枢纽基因(hub gene)。通过已知的黄籽相关基因, 挖掘出了一部分黄籽微效作用基因, 这些基因多参与苯丙烷、类黄酮以及原花青素代谢途径。本研究挖掘的这些位点和候选基因可作为影响油菜黄籽形成的重要候选区域和基因, 有助于探究甘蓝型油菜黄籽基因资源信息、揭示油菜黄籽性状的遗传基础和分子机制、丰富分子育种理论以及提高油菜品质。     

甘蓝型油菜种皮色泽相关基因的cDNA-SRAP差异显示

为探寻甘蓝型油菜黄黑籽之间的种皮色泽表达差异的分子基础,探索cDNA-SRAP差异显示的可行性,选用培育7年的重组自交系群体（RILs）,根据群体分离分析法（bulked segregant analysis,BSA）构建了种子的RNA混合池,利用cDNA-SRAP法进行了差异显示研究。996对SRAP引物组合扩增出2 100条带,2次扩增重复率为65.2%,其中在黄黑籽材料之间重复稳定出现的差异片段有12条,长度在100~300 bp之间。选择其中7条差异片段,进行回收、克隆和测序,发现2个片段分别与拟南芥的NAD+ADP核糖转移酶及小肽转移蛋白3具有很高的同源性。结果表明,利用SRAP方法可以对甘蓝型油菜cDNA混合池进行差异显示研究,2条差异片段可能与甘蓝型油菜的种皮色泽基因表达相关。