甘蓝主要叶球性状遗传效应与关联分析及QTL定位

摘要

甘蓝(Brassica oleracea var.capitataL)是我国各地广泛栽培的一种主要蔬菜作物。甘蓝的食用部位为叶球，其性状主要包括球宽、球高、中心柱长、单球重，以及由它们组合而成的叶球紧实度和中心柱长/球高等6个主要农艺性状，均易受到环境影响，表现为连续性变异的数量性状，传统的选育进程十分缓慢。其中，中心柱长是甘蓝品种的重要品质性状，但由于该性状难以通过目测选择，且没有无损伤检测手段，致使选育短中心柱材料的育种进程更为缓慢。为了开发实用的分子标记，实现甘蓝叶球性状（尤其是中心柱长）的标记辅助选择以加速育种进程，本研究利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对甘蓝叶球性状进行遗传效应分析，并利用自交系组成的自然群体对叶球性状与EST-SSR标记进行关联分析，以及通过构建遗传连锁图谱对叶球性状进行QTL定位。主要结果如下:
　　1.利用甘蓝高代自交系96-100（短中心柱≤1/3）与11-710（长中心柱≥2/3）杂交获得F1，然后配制六个联合世代组合(P1、P2、F1、B1、B2和F2)群体，采用主基因+多基因混合遗传模型对甘蓝球宽、球高、中心柱长、单球重、叶球紧实度和中心柱长/球高等6个主要叶球性状进行遗传效应分析。分析结果表明，除叶球紧实度受1对主基因+多基因控制外，其他5个农艺性状均受多基因控制。
　　2.利用40个多态性EST-SSR标记，在对100份甘蓝自交系组成的自然群体进行遗传结构分析的基础上，采用TASSEL3.0软件的GLM(general linear model)和MLM(mixed linear model)模型，对甘蓝球宽、球高、中心柱长、单球重、叶球紧实度和中心柱长/球高等6个主要叶球性状进行关联分析。结果显示供试材料可分为3个亚群;EST-SSR位点间有较高的多态性和一定程度的连锁不平衡;以GLM模型分析，共检测出7个标记的9个位点与球宽性状相关联，6个标记的7个位点与球高状相关联，5个标记的7个位点与中心柱长性状相关联，4个标记的4个位点与单球重性状相关联，9个标记的14个位点与叶球紧实度性状相关联，2个标记的3个位点与中心柱长/球高性状相关联;以MLM模型分析，共检测出3个标记的3个位点与球宽性状相关联，4个标记的7个位点与球高性状相关联，3个标记的4个位点与中心柱长性状相关联，1个标记的1个位点与单球重性状相关联，4个标记的5个位点与叶球紧实度性状相关联,1个标记的2个位点与中心柱长/球高性状相关联。GLM和MLM两种模型同时检测到了与球宽性状相关联的3个标记的3个位点，与球高性状相关联的3个标记的4个位点，与中心柱长性状相关联的3个标记的4个位点，与单球重性状相关联的1个标记的1个位点，与叶球紧实度性状相关联的3个标记的4个位点，与中心柱长/球高相关联的1个标记的2个位点。
　　3.以甘蓝高代自交系11-795（长中心柱≥2/3）与10-344（短中心柱≤1/3）为亲本，杂交获得包含188个单株的F2群体作为作图群体，利用SSR和InDel标记，通过JoinMap4.0软件构建了一张包含9个连锁群，227个标记，覆盖基因组总长度为795.25cM的甘蓝遗传图谱。利用QTL IciMapping3.3软件进行QTL定位分析，当LOD值设为2.5时，在F2群体中检测到与6个叶球性状相关的QTL共47个，贡献率大于10％的QTL有8个，占总QTL的17.02％;在F2∶3群体中检测到34个QTL与6个叶球性状相关，贡献率大于10％的QTL有20个，占总QTL的58.82％。结合两年性状调查分析，共检测到了76个控制6个叶球性状的QTL，其中5个QTL在两年内重复检测到。综合关联分析与QTL定位结果，进行基因组在线Blast比对表明，位于甘蓝9号染色体上的Hs6.1（物理距离为1975115-4273803bp）和与叶球紧实度显著关联的BoE691（物理距离为37680403-37680630 bp）交叉;与中心柱相关性状（中心柱长、中心柱长/球高）交叉于位于8号染色体的BoE974(物理距离为35913297-35913456bp)，控制中心柱长的主效基因可能存在此区域。

目录

声明

摘要

缩略词表Abbreviations

第一章 文献综述

1 植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型

1．1 植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型发展

1．2 主基因-多基因遗传体系分离分析方法

1．3 主基因-多基因遗传体系分离分析方法在蔬菜中的应用

2 数量性状关联分析研究

2．1 数量性状关联分析的原理

2．2 数量性状关联分析基本方法步骤

2．3 数量性状关联分析的应用

2．4 数量性状关联分析在植物上的研究进展

3 数量性状QTL定位研究

3．1 数量性状QTL定位原理

3．2 数量性状QTL定位步骤

3．3 数量性状QTL作图群体

3．4 数量性状QTL作图方法

3．5 数量性状QTL定位的应用

3．6 甘蓝类作物遗传连锁图谱的构建现状

3．7 甘蓝类蔬菜主要性状的QTL定位

4 本研究的目的与意义

第二章 甘蓝主要叶球性状遗传规律分析

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

2 结果与分析

2．1 亲本及杂交后代6个主要叶球性状的分布

2．2 六世代联合分离分析遗传模型

2．3 六世代群体最适模型的遗传参数估计

3 讨论

第三章 甘蓝主要叶球性状与EST-SSR标记关联分析

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 田间试验及性状调查

1．3 SSR标记分析

1．4 数据处理与统计分析

2 结果与分析

2．1 SSR标记分析

2．2 群体遗传结构分析

2．3 6个主要叶球性状在3个亚群中的变异分析

2．4 群体EST-SSR标记获得的位点间连锁不平衡分析

2．5 EST-SSR标记位点与6个叶球性状的关联分析

2．6 两模型共有关联标记位点与叶球性状的一致性分析

3 讨论

3．1 关联分析的影响因素

3．2 关联标记位点分析

第四章 甘蓝主要叶球性状的QTL定位

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

2 结果与分析

2．1 基因组DNA的检测

2．2 引物的筛选

2．3 差异标记在F2群体中的检测结果

2．4 遗传连锁图谱的构建

2．5 甘蓝主要叶球性状表型值及其遗传变异

2．6 主要叶球性状QTL定位分析

2．7 不同性状的QTL位点成簇聚集分布

3 讨论

3．1 影响QTL定位的因素

3．2 OTL位点分析

全文结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢