甘蓝型油菜产量相关性状遗传解析

摘要

甘蓝型油菜是世界上重要的油料作物，提高产量一直是油菜育种的首要目标。单位面积产量受到多个产量构成因子的影响，通过促进构成因子协调发展能够提升单产。产量构成因子与产量之间的关系十分复杂，同时还会受到其他相关性状的影响，如株高、分枝部位高等株型性状。通过构建遗传图谱对油菜产量以及关键构成要素进行QTL分析，可以明确产量形成的主要遗传基础，为分子标记的辅助选择提供指导。本研究应用优良骨干亲本8908B和R6的RIL群体构建遗传连锁图谱，对产量构成因子及相关性状进行QTL分析，并采用143份甘蓝型油菜自然群体进行角果数相关性状关联分析，获得以下研究结果:
　　1、利用SSR与SNP分子标记构建了一张遗传连锁图谱。该图谱覆盖甘蓝型油菜19条染色体，含6808个位点，其中独立位点1742个。图谱全长2155.21cM，染色体平均长度为113.43cM，最长的C9为176.67cM，最短的A8为60.01cM。A、C基因组的长度分别是1062.82cM和1092.4cM，标记独立位点在A（1036个）、C（706个）基因组间的分布不均。分子标记间的平均距离变幅从A7的0.82cM到C9的3.53cM，图谱的平均密度是1.36cM。
　　2、收集并分析了RIL群体3年2点四个环境产量及相关性状表型数据。方差分析结果显示，4个环境下14个产量相关性状的变异在基因型间、环境间、基因与环境间均达到极显著水平(P＜0.01)。千粒重的遗传力最高，为92.33％;单株产量最低，为44.1％。相关分析表明，单株产量与株高、一次分枝数、分枝角果数、主花序角果数、角果密度、单株角果数、角粒数和籽粒密度均表现为显著正相关，而单株角果数、角粒数和千粒重三个产量构成要素间都呈显著负相关。株高与分枝部位高、主花序有效长、主花序有效角果数、角果密度、角果长、角粒数和单株产量7个性状呈极显著的正相关，与千粒重呈极显著的负相关(p＜0.01)。
　　3、共检测到169个QTL，分布于19条染色体上。其中78个QTL呈现出正加性效应，91个QTL呈现出负加性效应。基于不同环境条件，单一的QTL可解释表型变异的4.19％-19.47％。其中控制产量及构成因素的QTL有47个，分布在A1、A2、A3、A7、A8、A9、C1、C2、C4、C7、C8、C9等12条染色体上，单一QTL解释表型变异的4.76％-14.52％;控制株高及其相关性状的QTL有36个，分布在A2、A3、A5、A6、A7、A9、C2、C3、C4、C6、C9等11条染色体上，单一QTL解释表型变异的4.56％-19.47％;控制角果性状的QTL有26个，分布于除A1、A4、A8、C1、C5、C7和C8外的12条染色体上，单一QTL解释表型变异的5.21％-13.18％。
　　4、169个QTL中，7个相对稳定表达的QTL(RS-QTLs)在2个环境中被检测到，分布于A3、A7、A8、A9、C2等5条染色体上，涉及一次分枝数、角果长，籽粒密度和千粒重4个性状，解释表型变异的4.19％-12.36％。其中1个QTL(qSLA9-1)在E1、E2两个环境中加性效应表现为正值，其余6个RS-QTL(qNFBA3-1、qNFBA3-2、qNFBA8-1、qNFBA8-2、qSDSA7-1和qTSWC2-1)加性效应均表现为负值。
　　5、检测到置信区间重叠的QTL簇9个，分布于6条染色体上(A1、A2、A3、A7、C2和C9)，包含39个QTL，占QTL总数的24.07％。每个QTL簇包含3-5个QTL，17个QTL的加性效应为正值，22个QTL加性效应为负值。
　　6、关联分析群体在一次分枝数、分枝角果数、主花序有效长度、主花序角果数、单株角果数都存在广泛的表型变异，并表现出连续的正态分布，符合典型的数量性状特点，多个性状间存在极显著的相关性。143份材料被划分为P1和P2两个类群，其中P1亚群包括89份材料，主要是我国的半冬性油菜品种或种质资源材料;P2亚群包括54份，绝大多数源自国内的半冬性和国外引进的少量冬性种质资源。
　　7、利用25259个SNP标记分别采用6种模型对5个角果数相关性状三年的表型值进行全基因关联分析，共关联到42个信号。去除重复后，5个性状6个模型一共关联到12个显著关联位点。其中一次分枝数三年共关联到5个显著关联位点。
　　8、在与5个角果数相关性状显著关联SNP位点的LD区域内共扫描到1039个基因，其中与一次分枝数关联的SNP位点LD区域分布于A5、A7、A10和C2染色体，基因数为85、99、41和57个;与分枝角果数关联的SNP位点LD区域位于A6和C1染色体，基因数分别为118、80个。与主花序长关联的SNP位点LD区域位于A1和A9染色体，基因数分别为82、112个;与主花序角果数关联的SNP位点LD区域位于A4染色体，基因数为56个;与单株角果数关联的SNP位点LD区域位于A6和A7染色体，基因数分别为118和112个。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 基于连锁作图的QTL定位

1．1．1 作图群体

1．1．2 分子标记遗传图谱

1．1．3 QTL定位理论和主要方法

1．1．4 构建甘蓝型油菜遗传图谱以及QTL定位

1．2 基于连锁不平衡的关联作图

1．2．1 关联分析

1．2．2 关联分析的原理

1．2．3 关联分析的基本步骤

1．2．4 关联分析在甘蓝型油莱中的研究进展

1．3 本研究的目的意义

第二章 甘蓝型油菜主要农艺性状QTL定位

2．1 试验材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．1．3 SSR和SNP标记来源

2．1．4 构建遗传图谱

2．1．5 相关分析及遗传力的计算

2．1．6 QTL分析与命名

2．2 结果与分析

2．2．1 遗传图谱构建

2．2．2 产量性状表型变异和相关性

2．2．3 QTL分析

2．2．4 相对稳定的QTL

2．2．5 QTL簇

2．2．6 产量相关性状QTLs上位性分析

2．2．7 产量相关性状QTLs与环境互作效应

2．3 讨论

2．3．1 遗传连锁图谱的构建

2．3．2 与前人QTL定位结果的比较

2．3．3 QTL簇与性状间的相关性

2．3．4 QTL与环境的互作

第三章 甘蓝型油菜角果数相关性状全基因组关联分析

3．1 试验材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 田间试验设计与性状考察

3．1．3 SNP标记基因型测定

3．1．4 数据处理

3．2 结果与分析

3．2．1 单株角果数及其相关性状的表型分析

3．2．2 群体结构

3．2．3 亲缘关系

3．2．4 连锁不平衡在AC基因组中的衰减

3．2．5 角果数相关性状的关联作QQ-PLOT图和显著关联标记

3．2．6 SNP标记候选基因预测分析

3．3 讨论

3．3．1 油菜单株角果数及相关性状的表型分析

3．3．2 群体结构对关联结果的影响

3．3．3 候选基因预测

第四章 全文结论

参考文献

附录

致谢

作者简历