油菜开花期QTL分析以及三个主效QTL的精细定位

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油菜的开花期在很大程度上直接影响其成熟期和产量,它是一个复杂的数量性状,与植物内部基因的表达以及外界环境的影响密切相关。研究油菜开花性状对指导早熟品种的选育和推广应用具有一定的现实意义。本研究以欧洲油菜‘’Sollux"和中国油菜"Gaoyou"杂交F1代产生的282个DH株系和针对3个主效开花期QTL,通过标记辅助构建的BC2F1回交群体为材料。Sollux为典型欧洲冬油菜,Gaoyou是浙江大学育成的早熟品种“高油605”的选系,开花期相差近一个月。应用新版SG图谱对7年9个环境下的开花期表型进行QTL分析;选取三个效应值最大且在多个环境中稳定表达的QTL进行精细定位,通过加密标记和回交世代群体表型鉴定,缩小目标区段。通过条件QTL解析开花期对千粒重性状的影响及作用机理,最后选取两个极端开花期株系,进行基因型和表现型关联验证。取得主要研究结果如下:1、开花期在9个生长环境中的表型变异:两个亲本开花期平均相差26天,开花期的天数在9个环境下均呈连续变异,为典型数量性状。282个DH株数中没有明显超双亲现象,说明控制晚开花的基因全部来自于Sollux,决定早开花的等位基因主要来源于Gaoyou。2、控制开花期QTL及遗传效应:共检测到在3个以上环境中稳定表达的控制开花QTL7个,加性效应值在0.58-3.85天之间,LOD值在2.76-30.2之间,平均贡献率在3.51-19.13%,加性效应总和可解释群体遗传总变异的84%。8对上位性QTL效应值在0.32-1.53天之间,效应总和为加性总效应的41.8%。QTL与环境互作效应只在少数位点和个别环境中显著。3、开花期对千粒重QTL的影响:开花期与含油量、角果粒数和角果长度没有显著关系但与千粒重存在极显著负相关。条件QTL结果表明4个控制粒重QTLqSWA2, qSWA3, qSWA4和qSWC2受开花期影响较大,部分解释了开花期与千粒重之间极显著的负相关关系。但2个对粒重贡献最大的QTL qSWA7和qSWC8基本不受开花迟、早的影响。4、3个主效QTL区间标记加密:在初定位的基础上,针对qFTC2、qFTC6和qFTA2三个主效QTL进行精细定位。利用同源白菜、甘蓝以及最近公布的油菜基因组序列设计位置特异性引物,最终定位在qFTC2区间(CN32a—ZAAS551)新标记30个,标记之间的平均遗传距离从3.88cM加密到0.58cM。qFTC6区间(ZAAS763—ZAASA7-47)内标记由8个增加到18个,标记之间的平均遗传距离从2.92cM缩小至1.21cM。在qFTA2区间(ZAAS408b—SUC1-3)的新标记10个,标记之间的平均遗传距离从3.1cM缩小到1.38cM。5、近等基因系构建和qFTC21qFTC6精细定位:针对三条连锁群上的2个主效开花期QTL (qFTC2、qFTC6)构建BC2F1世代群体,并进行QTL区间的标记分析和田间表型鉴定,将qFTC2区间由原来的20.5cM缩小至约2.8cM的区间,对应油菜基因组物理距离约2.87Mb,杂合和纯合等位基因型株系间开花期差异平均为3.22天,与初定位结果相吻合(a=2.93天);qFTC6由原来的23.4cM缩小至约13.1cM,对应其物理图谱距离为1.5Mb左右。杂合(SG)与Sollux纯合等位基因型株系(SS)间开花期差异平均是2.14天,与Gaoyou纯合等位基因型株系(GG)间开花期差异平均是3.44天,与初定位(a=2.02)的加性效应也基本一致。6、3个主效QTL (qFTA2, qFTC2和qFTC6)峰值位置筛选出6个共显性标记,其基因型和性状表现型的符合率在70-100%,证明有较高的育种价值,可用于早熟基因的转育和早熟材料的筛选。结果显示最早和最迟开花的各20个株系,平均千粒重差值达0.328g,差异显著(P=0.015),但含油量和角果粒数均无显著差异(P=0.274和0.189)。因此,通过标记辅助聚合FTA2, qFTC2和qFTC6的早开花等位基因,在显著提早开花期的同时可同步增加千粒重但不影响含油量和角果粒数。
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