QTL定位结合转录组测序鉴定甘蓝型油菜角果数变异候选基因

摘要

在油菜产量构成三因子中，角果数和产量相关性最高，因而对产量贡献也最大。角果数是由一系列连续的生长发育过程决定的，主要包括，花芽分化、花的分化和发育、双授精以及角果发育等。另外，外界的环境条件，如光照、温度、水分、肥力等，也会影响最终的角果数。油菜角果数是一个十分典型的数量性状，表型连续分布且容易受到环境的影响。在油菜种质资源中，角果数表现出广泛的变异，这对遗传改良具有重要的利用价值。虽然影响油菜最终角果数的生长发育过程比较清楚，但是控制油菜种质资源中角果数变异的生长发育过程及其机制却基本上不清楚。
　　本课题前期利用角果数有极显著差异的油菜测序品种中双11和 No.73290构建了 F2/F2:3和R IL群体进行QTL定位，在A6连锁群上检测到一个主效QTL-qPN.A6。在此基础上，本研究针对该主效QTL成功构建了NIL，对这个主效QTL实现了精细定位。另外，为了进一步缩小候选基因范围，我们在6-8叶期分别选取中双11和 No.73290的 SAM，进行转录组测序和分析，明确了 DEG显著富集的生物学路径及其和角果数差异形成的关系。最后，我们结合QTL定位、转录组分析以及生物信息学分析鉴定了一些候选基因，为后续的基因克隆奠定基础。主要研究结果及结论如下：
　　1.我们利用RIL群体定位了13个角果数QTL并与F2/F2:3群体定位的QTL进行整合，得到19个 consensus-QTLs，分布于10个连锁群（A1-6、A9、C2、C4和 C6)，其中A6连锁存在一个主效QTL，命名为qPN.A6，解释表型方差18.5％。
　　2.利用7个标记对BC4F2代 QTL-NIL群体进行基因型分析筛选重组单株，对终花期其花器官和角果数目进行考察，将qPN.A6缩小到120Kb的范围，含有26个候选基因；另外，发现NIL-qPN.A6)的花器官和角果数目分别比中双11多20和10个左右；
　　3. RNA-seq得到了9135个差异表达基因。KEGG分析表明代谢，其中碳水化合物（707个基因）、氨基酸（390个基因）以及脂肪（322个基因）代谢是富集基因数目最多的三类；GO分析表明硫同化和多胺代谢是最富集的两类，此外，目前拟南芥中检测到58个转录因子家族，根据同源注释，52转录因子家族的基因在中双11和 No.73290中差异表达；
　　4.对于qPN.A6，结合QTL区间的油菜基因的同源注释、差异表达分析及生物信息学分析选出了6个候选基因用于进一步的功能验证；对于其他的角果数QTLs，也鉴定了9个候选基因，其中，BnaC06g29980D, BnaC02g03640D和BnaA0Ig22I00D基因是编码转录因子的基因，BnaA03g25890D是编码生长素受体的基因，BnaA03g29I80D和BnaA05gI2220D是编码蛋白酶的基因，BnaC02g02900D、BnaA03g298I0D和BnaC06g28880D是编码其他分子的基因。

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第 一 章 引 言

1.1油菜角果数的遗传学研究

1. 2 油菜角果数QTL定位研究进展

1.3影响油菜角果数的主要生物学过程

1.4 模式植物花器官数目调控机理

1.5本研究的目的和意义

第二章材料与方法

2.1研究材料

2.2 主要研究方法

第三章结果与讨论

3.1实验结果

3.2 讨论

第四章全文结论

参考文献

附录

致谢

作者简历