黑麦草(Lolium perenne L.)代谢QTL定位与代谢网络构建

摘要

黑麦草是在世界温带地区种植最广泛的牧草，是食草性家畜重要的食物来源。黑麦草可产生生物碱，有些生物碱是有益的，如波胺；而有些生物碱是有害的，如麦角瓦灵。在代谢水平进行定量分析，并寻找这些代谢物的遗传关系，为其标记辅助育种提供重要信息。
　　 本研究以新西兰广泛种植的完全异质两个黑麦草材料Grasslands Impact和Grasslands Samson杂交构建的四向杂交群体为研究材料，获得四向杂交群体的SSR分子标记信息，并在2005和2006年分别进行叶片代谢谱分析。采用JoinMap3.0软件包中的CP(异花授粉)群体模块构建分子标记遗传连锁图；通过两年份数据联合的经验贝叶斯QTL定位方法剖析其遗传基础；利用经验贝叶斯方法构建代谢物网络。主要结果如下：
　　 1.由181个SSR标记构建了包含7个连锁群的连锁图，总长度为814 cM，标记间的平均距离4.50 cM，分布相对较均匀和稠密。连锁群的长度在90～148 cM之间。每个连锁群上的标记数目在20～34个之间。间距最大(33.9 cM)和最小(0.1 cM)的相邻标记分别在第7和4连锁群上。
　　 2.取LOD阈值为2.5时，通过两年数据联合分析，在650个代谢物中474个代谢物检测QTL，共有1861个效应，包括84个环境效应、448个QTL效应及1329个环境×QTL互作效应；检测到每个代谢物的QTL表型总贡献率从0.37％到78.42％之间。
　　 在0.1％显著水平下，两年数据联合分析总共检测到全基因组18个QTL“热点”区域，分别为第1连锁群上的标记pps0969和rv0654，第2连锁群标记pps0490、pps0395、pps42和pps123，第3连锁群标记pps577、pps198、pps0133、pps0502.2、pps0061和rv1152，第4连锁群标记pps0761、pps0312、pps0937和rv0691及第7连锁群标记pps0766.20和pps0817。
　　 检测到相同QTL的代谢物间呈现显著的相关关系。
　　 3.以经验贝叶斯分析获得了6个代谢网络。基于经验贝叶斯分析的代谢网络受环境影响较小，在不同的环境中相对保守。