高含油量甘蓝型油菜遗传图谱的构建及油脂含量等性状QTL定位与分析

摘要

油菜是世界上最重要的油料作物之一，随着全球对菜籽油需求的快速增长以及对品质要求的提高，提高含油量及改良菜籽油品质成为当前育种的主要目标之一。解析含油量及相关性状的遗传基础对培育高含油量和高品质的品种具有重要的意义。本研究利用含油量差异大于10％的两个亲本垦C-8和N53-2，构建了包含348个株系的DH群体（KNDH），以该群体为材料构建了包含403个标记的遗传连锁图，并将群体进行了九个环境的田间实验，考察了含油量、油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸和饱和脂肪酸含量等性状，在全基因组水平上对这些性状进行了QTL（Quantitative Trait Loci）的定位与分析。另外，为了将KN群体脂肪酸组分的定位结果与其他群体进行比较，对TNDH群体进行了六个环境的实验。主要研究结果如下：
　　（1）高含油量甘蓝型油菜遗传连锁图的构建及与拟南芥基因组的比较作图。利用KN群体的两个亲本垦C-8和N53-2，对672对SRAP引物、1630对SSR等引物进行多态性的筛选。用筛选出的70对SRAP引物及470对SSR等引物对KN群体进行基因型分析。利用Joinmap4.0软件构建了一张包含403个标记的遗传连锁图谱，该图谱长度为1783.9 cM，包括275个SSR、117个SRAP、10个STS和1个IFLP标记。此外，以KN群体135个已知序列信息的SSR标记和7个STS标记作为锚定标记，与拟南芥基因组进行比较作图，共定位了15个共线性区段和56个插入片段。
　　（2）KN和TN群体含油量及品质性状的QTL检测及分析。KN群体在九个环境中共定位了六个性状的254个QTL（identified QTL），单个性状定位到了34个（芥酸）至68个（含油量）identified QTL。用软件BioMereator2.1将同一性状在不同环境中定位到的置信区间重叠的identified QTL进行整合，共得到96个一致性 QTL（consensus QTL），其中含油量、油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸和饱和脂肪酸的consensus QTL分别为24、13、12、20、13和14个。TN群体在六个环境中共定位了10个性状的282个identified QTL，单个性状定位到了18个（花生酸）至37个（油酸）identified QTL。经过整合，共得到175个consensus QTL，其中油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸、饱和脂肪酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、二十碳烯酸、二十二碳烷酸的consensus QTL分别为14、21、29、13、15、20、14、16、18和15个。
　　（3）整合图谱的构建及KN群体含油量QTL与其他群体含油量QTL的比较。利用不同群体遗传图谱上共同的分子标记，以 KN图谱为参照图谱，利用元分析软件BioMereator2.1的图谱映射功能，将甘蓝型油菜已发表的定位含油量的6个群体（7张遗传图谱）上的标记映射到KN图谱，构建了一张包含1335个分子标记的高密度整合图谱，覆盖整个基因组的2395.2 cM，标记间的平均距离为1.8 cM。以该整合图谱为基础，将KNDH群体的含油量consensus QTL与已经报道的含油量QTL进行比较分析，发现KNDH群体定位到的24个QTL中，有14个为新发现的QTL。
　　（4）Consensus QTL的整合及KN群体与TN群体品质性状QTL的比较分析。利用元分析的方法，将两个群体中定位到的控制不同性状的consensus QTL进行整合。KN群体中有56个consensus QTL的置信区间相互重叠，整合得到18个唯一性QTL（unique QTL）；另外40个consensus QTL未参与整合，总共获得58个unique QTL。TN群体的175个consensus QTL中，有107个QTL的置信区间相互重叠，整合得到31个unique QTL；另外68个未参与整合，最后获得99个unique QTL。将TN群体的unique QTL映射到KN群体，发现两个群体有16对unique QTL共定位。
　　（5）KNDH群体含油量及品质性状的上位性互作分析。利用软件QTLNetwork2.0和Genotype Matrix Mapping（GMM）对KN DH群体的含油量及品质性状进行了上位性互作分析。QTLNetwork2.0软件共检测到了141个上位性互作对，单个互作对解释表型变异的0.18–15.69％，其中AA类型的互作有31对，AN类型的互作有38对，NN类型的互作有72对。GMM软件共检测到了415对互作对，其中134对为两位点之间的互作，281对为三位点之间的互作。将两个软件检测到的互作对进行比较，发现GMM检测到的173个互作对与QTLNetwork2.0检测到的互作对关联。

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1 引言

1.1 芸薹属作图群体及数量性状研究

1.2 油菜含油量及脂肪酸组分QTL研究进展

1.3 本研究的意义、目的、内容及技术路线

2 高含油量甘蓝型油菜遗传连锁图谱的构建

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

3 甘蓝型油菜含油量及脂肪酸组分QTL的定位与分析

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 讨论

4 KN群体与TN群体consensus QTL的比较分析

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

5 KN群体含油量及脂肪酸组分上位性的检测与分析

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

6 研究总结与展望

6.1 研究总结

6.2 本研究的主要创新点

6.3 本研究不足之处

6.4 展望

致谢

参考文献

附录1 博士期间发表及提交论文目录

附录2 论文中的附表及附图