甘蓝型油菜无花瓣和脂肪酸的遗传与分子标记

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:x_schen
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油菜是我国主要油料作物,属典型的十字花科植物,其花器官的特点是具有4枚花瓣。无花瓣油菜因缺失花瓣,能够显著提高油菜花期对光能的利用效率,并减轻茵核病的发生,已成为油菜高产、抗病育种的重要方向之一。以往对油菜无花瓣性状的遗传研究大多按照Buzza(1983)提出的方法,计算各植株的花瓣度,并以花瓣度10%作为区分有、无花瓣的临界值,然而在杂交分离群体中,花瓣度的分布是接近连续的,难以用一个固定的值作为区分有、无花瓣的指标,应将花瓣度作为数量性状考察,按照数量性状的研究方法进行遗传分析,并进行无花瓣性状的QTL定位。油菜以收籽榨油为目的,含油量的高低决定着油菜品种的利用价值。菜籽油的主要脂肪酸组成包括棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、廿碳烯酸和芥酸等,脂肪酸组成的差异决定着油菜品种的食用价值和工业应用价值。以往对含油量的研究较多,但由于研究材料及研究方法不同,得到的结果差异较大;对油菜脂肪酸组成中的芥酸和油酸的遗传研究及基因克隆工作较深入,但其他脂肪酸的遗传及其分子标记工作相对较薄弱,不同研究者获得的结果差异较大,因此,有必要对油菜主要脂肪酸组成进行遗传分析及QTL定位工作,以利于油菜脂肪酸的进一步改良。本研究利用两个纯系亲本杂交,构建了该组合的6个基本世代(P1、P2、F1、B1、B2和F2),利用主基因+多基因混合遗传模型对无花瓣、种子含油量、主要脂肪酸组成等性状进行遗传分析,探讨各个性状的遗传模式,明确主基因效应、多基因效应及其遗传率。以BC1F1为作图群体,利用RAPD、SSR和SRAP等标记技术,构建甘蓝型油菜的分子标记遗传图谱,并对无花瓣、种子含油量、主要脂肪酸组成等性状进行QTL定位。主要研究结果如下:1甘蓝型油菜无花瓣性状的遗传甘蓝型油菜无花瓣性状的遗传适合E-0模型,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型。2对主基因的加性效应相等,但不同组合、不同年份的估计值有差异,加性效应值为-11.13~-20.08;2对主基因的显性效应值在不同组合间存在差异,(APL01/NB6)杂交组合估计的2对主基因的显性效应值不同,其中1对基因的效应值较大,而(APL01/M083)估计的2对主基因的显性效应值无差异;上位性效应不同组合问表现也有差异,(APL01/NB6)组合以加加上位和加显上位为主,(APL01/M083)组合以显显上位为主。主基因的遗传率较大,为76.29%-94.13%,不同群体的估计值有差异,以B1世代的估计值较大,B2的估计值较小;多基因的遗传率较小,不同组合、不同年份间表现一致。2甘蓝型油菜分子标记遗传图谱构建利用SRAP、SSR和RAPD技术,以(APL01/M083//M083)BC1F1为作图群体,获得219个SRAP标记、25个SSR标记和7个RAPD标记。利用MapMaker V2.0进行遗传作图,251个分子标记分布于19个连锁群(N1-N19),总长度为3 095.85 cM,标记间的平均距离为12.33 cM,并且利用相同的SRAP标记建立了该图谱与甘蓝型油菜高密度遗传图谱各连锁群间的对应关系。3甘蓝型油菜无花瓣性状的QTL定位对甘蓝型油菜无花瓣性状进行QTL定位结果,获得4个QTL,qAP5位于N5连锁群的A0226Bb152-m31e40b区间,解释花瓣度表型变异的3.71%;qAP6位于N6连锁群的m25e7-OPY9区间,解释花瓣度表型变异的3.02%;qAP8位于N8连锁群的A0226Gb468-m29e20区间,解释花瓣度表型变异的30.94%;qAP15位于N15连锁群的m21e4b-A0225Bb201区间,解释花瓣度表型变异的21.96%。qAP8和qAP15为2个主效QTL,可用于无花瓣性状的标记辅助选择,qAP5和qAP6为修饰基因位点。4甘蓝型油菜含油量与脂肪酸的遗传利用主基因+多基因混合遗传模型,对(APL01/M083)杂交组合的6个基本世代的含油量进行遗传分析,结果表明油菜种子含油量由1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制,主基因遗传率为38.37%~47.16%,多基因遗传率为24.29%~38.28%。油菜脂肪酸组成中,棕榈酸和廿碳烯酸均由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,棕榈酸的主基因以显性效应为主,加性效应较小;廿碳烯酸的主基因加性效应与显性效应并重。硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸均由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因控制,硬脂酸的主基因以加性效应为主,显性效应较小,主基因的遗传率为75.00%~92.45%,多基因的遗传率较小;控制油酸的2对主基因的加性效应值分别为14.38和9.92,显性效应值分别为-2.24和-0.44,上位性效应以加加上位为主,主基因的遗传率较大,为81.93%~92.68%,多基因的遗传率较小;控制亚油酸及亚麻酸的主基因加性效应均大于显性效应,上位性效应中以加加上位和显显上位为主。芥酸由2对加性-显性主基因控制,2对主基因的加性效应为-12.27和-8.83,显性效应值较小,分别为0.35和1.69,无上位性效应,也无多基因存在,主基因的遗传率较大,为92.54%~96.72%。5甘蓝型油菜含油量的QTL定位对甘蓝型油菜种子含油量QTL定位结果,获得5个与含油量相关的QTLs,其中qOC1位于N1连锁群的m19e21c-A0214Ra142区间,可解释含油量表型变异的5.21%;qOC8位于N8连锁群的A0216Gb206-m5e42区间,可解释含油量表型变异的6.34%;qOC10位于N10连锁群的m15e48-A0228Bb437区间,可解释含油量表型变异的9.45%;qOC13-1位于N13连锁群的A0224Rb157-A0301Gb399区间,可解释含油量表型变异的18.12%;qOC13-2位于N13连锁群的A0226Ba377-A0226Ba367区间,可解释含油量表型变异的10.17%。5个QTL中qOC10和qOC13-2位点APL01具有正向效应,qOC1、qOC8和qOC13-1位点M083具有为正向效应。qOC13-1效应值较大,属主效基因位点,其余4个QTL效应相对较小,是多基因位点。6甘蓝型油菜主要脂肪酸的QTL定位对油菜主要脂肪酸组成QTL定位结果,获得与棕榈酸含量相关的QTL 5个,其中主效QTL 2个,分别位于N8连锁群的m14e24a-m11e37b区间和N13连锁群的A0224Rb157-A0301Gb399区间,可解释表型变异的11.31%和14.47%;获得与硬脂酸含量相关的QTL 3个,主效QTL位于N16连锁群的A0225Ba449-A0225Ga475区间,可解释表型变异的12.22%;获得与油酸含量相关的QTL 2个,均为主效QTL,位于N8连锁群的m11e37b-A0226Ba267区间和N13连锁群的m18e46-m20e25a区间,分别可解释表型变异的11.73%和27.14%;获得与亚油酸含量相关的QTL3个,主效QTL位于N8连锁群的m14e24a-m11e371)区间,可解释表型变异的13.25%;获得与亚麻酸含量相关的QTL 3个,效应值均较小,属修饰基因位点;获得与廿碳烯酸含量相关的OTL 4个,其中主效QTL 3个,分别位于N8连锁群的11e37b-A0226Ba267区间和m5e42-A0226Gb468区间以及N13连锁群的m18e46-m20e25a区间,可解释表型变异的12.20%、10.22%和11.14%;获得与芥酸含量相关的QTL2个,均为主效QTL,分别位于N8和N13连锁群,可解释表型变异的16.74%和31.32%。
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