【摘要】：甘藍(lán)型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)為世界范圍內(nèi)廣泛種植的重要油料作物之一。對于油菜的群體演化、主要遺傳群體,特別是亞洲油菜和歐洲油菜之間的基因組差別以及歷史上大規(guī)模遺傳滲入帶來的影響等事件,研究有待深入。本研究以亞洲甘藍(lán)型油菜及一個(gè)典型品種(寧油7號)系譜作為模型,利用多種測序技術(shù)進(jìn)行全基因組水平的從頭(de novo)組裝和比較,揭示了亞洲油菜獨(dú)特的基因組遺傳印跡以及本地馴化育種過程中,由于近期發(fā)生的種間或者種內(nèi)雜交滲入事件而引起的遺傳負(fù)載變化。本研究為理解多倍體作物的快速演化提供了新的視角。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)亞洲甘藍(lán)型油菜基因組從頭組裝及其亞歐油菜基因組比較通過高通量測序技術(shù),對亞洲經(jīng)典雙高油菜品種“寧油7號”進(jìn)行了全基因組測序和從頭組裝。經(jīng)拼接獲得寧油7號993Mb的基因組拼接序列,其中89.8%(892Mb)的拼接序列可以組裝到染色體上�；蚪M共注釋獲得104179個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。將亞洲油菜寧油7號的基因組與歐洲甘藍(lán)型油菜“Darmor-bzh”和“Tapidor”的基因組分別進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)了亞歐油菜基因組之間存在大量的遺傳變異。其中最引人關(guān)注的是,在Tapidor基因組的C03染色體的前端發(fā)現(xiàn)的一個(gè)3.9Mb長度的刪除變異,而這正好和開花時(shí)間以及產(chǎn)量相關(guān)的QTL(es.C3-3)相重疊。(2)亞洲油菜“寧油7號”系譜基因組測序及其傳遞分析為了更好地了解亞洲油菜育種歷程中的遺傳傳遞模式,對寧油7號系譜中四個(gè)親本(勝利油菜、成都矮白菜、川油2號油菜以及寧油1號油菜)也進(jìn)行基因組測序和從頭組裝,并對寧油7號基因組中四個(gè)系譜親本的遺傳貢獻(xiàn)程度和傳遞模式進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,育種選擇過程中,系譜四個(gè)親本對寧油7號基因組的貢獻(xiàn)比例和模式不同,其中與寧油7號親緣關(guān)系最遠(yuǎn)的二倍體白菜型油菜“成都矮”的貢獻(xiàn)比例雖小,但卻貢獻(xiàn)了許多亞洲油菜環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)遺傳資源(基于QTL定位結(jié)果),尤其是幫助亞洲油菜適應(yīng)亞洲生長環(huán)境的開花時(shí)間相關(guān)基因。(3)亞洲油菜育種選擇基因組印跡及有害突變積累變化亞洲油菜育種歷史中,共經(jīng)歷了兩次重要的滲入事件。第一次滲入事件發(fā)生在20世紀(jì)50年代,為了適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境和當(dāng)?shù)氐亩扼w白菜型油菜進(jìn)行的種間雜交;第二次滲入事件開始于20世界70-80年代,為了獲得雙低性狀(低芥酸和低硫苷含量),亞洲油菜通過種內(nèi)雜交的方式從歐洲雙低油菜中獲得雙低性狀。為了比較分析亞洲油菜群體和歐洲油菜群體之間的遺傳差異,本研究收集了 120份已經(jīng)公開發(fā)表的甘藍(lán)型油菜重測序數(shù)據(jù),包括68份亞洲油菜材料(30份雙低材料和38份雙高材料)、59份歐洲油菜材料以及本研究產(chǎn)生的7份亞洲油菜基因組數(shù)據(jù)。油菜群體的系統(tǒng)發(fā)生和基因組分化信號結(jié)果顯示,亞洲油菜自歐洲油菜分化而來,所經(jīng)歷的兩次遺傳漸滲事件以及強(qiáng)烈的本地育種選擇,使得亞洲油菜基因組和歐洲油菜基因組迅速發(fā)生分化。第一次來自二倍體白菜型油菜的滲入事件幫助亞洲油菜擴(kuò)大了等位基因池并降低了有害突變頻率;第二次來自歐洲雙低油菜的滲入事件,使得亞洲油菜分為兩個(gè)亞群體(雙高和雙低油菜),同時(shí)也伴隨著雙低油菜群體遺傳負(fù)載的上升。本研究揭示了亞洲油菜兩次近期種間和種內(nèi)遺傳滲入事件導(dǎo)致的獨(dú)特基因組印跡以及有害突變積累的變化,為理解年輕異源四倍體作物的快速演化提供了新證據(jù)。(4)亞洲油菜系譜基因組及其育種利用數(shù)據(jù)庫--“BnPedigome”的構(gòu)建基于本研究測序產(chǎn)生的“寧油7號”基因組及其系譜親本基因組數(shù)據(jù),構(gòu)建了公共油菜系譜基因組及其育種利用數(shù)據(jù)--BnPedigome(http://ibi.zju.edu.cn/bnpedigome/)。該數(shù)據(jù)庫整合了各類基礎(chǔ)生物信息學(xué)工具及可視化功能模塊,為更好利用亞洲油菜系譜基因組資源提供了支持。本研究產(chǎn)生的基因組數(shù)據(jù)不僅為亞洲油菜提供了一個(gè)很好的參考基因組,也為亞洲油菜重要性狀所在基因組區(qū)域或育種選擇位點(diǎn)提供綜合性基因組參考資源,為育種者更好地理解亞洲油菜育種遺傳基礎(chǔ)提供了一個(gè)重要公共數(shù)據(jù)庫。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S565.4
【圖文】：

形成了冬性、半冬性和春性三種基本生態(tài)類型，Ｗｕｅｔａｌ．，２０１９通過近千份油菜基因組逡逑重測序發(fā)現(xiàn)從古羅馬帝國時(shí)期（公元前８世紀(jì)至公元６世紀(jì)），起源于地中海沿岸地區(qū)的逡逑油菜，沿著八條主要途徑逐步向世界各地?cái)U(kuò)散（圖１－２）。逡逑２逡逑

邐Ｂｒａｓｓｉｃａ邋ｒａｐａ逡逑Ｂｒａｓｓｉｃａ邋ｎａｐｕｓ逡逑圖１－１蕓薹屬禹氏三角物種構(gòu)成及其基因組（改自維基百科逡逑ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｔｒｉａｎｇｌｅ＿ｏｆ＿Ｕ）逡逑１．１．３甘藍(lán)型油菜的種植歷史逡逑歷史記載甘藍(lán)型油菜最早于歐洲作為葉用蔬菜或者葉用倒料作物進(jìn)行栽培，到了邋１６逡逑世紀(jì)的歐洲開始以油料作物進(jìn)行種植，而直到２０世紀(jì)６０年度甘藍(lán)型油菜才作為食用油料逡逑作物進(jìn)行大規(guī)模種植（Ｋｉｍｂｅｒ邋ａｎｄ邋ＭｃＧｒｅｇｏｒ，邋１９９５）。甘藍(lán)型油菜在中國只有７０多年的栽培逡逑歷史（Ｌｉｕ，２０００）。我國最初種植的為白菜型油菜（５．邋ｒａｐａ），直到２０世紀(jì)世紀(jì)三四十年代逡逑自日本從歐洲引入甘藍(lán)型油菜并迅速替代白菜油菜成為我國油菜主要栽培種逡逑（Ｑｉａｎｅｔａｌ．，２００６）。甘藍(lán)型油菜在短暫幾千年的演化歷史中，逐漸適應(yīng)了不同的氣候生態(tài)環(huán)逡逑境，形成了冬性、半冬性和春性三種基本生態(tài)類型，Ｗｕｅｔａｌ．，２０１９通過近千份油菜基因組逡逑重測序發(fā)現(xiàn)從古羅馬帝國時(shí)期（公元前８世紀(jì)至公元６世紀(jì)），起源于地中海沿岸地區(qū)的逡逑油菜

．逡逑■ＢｋｈＨＭＨＨＨＭＩ逡逑圖１－２甘藍(lán)型油菜傳播及歐亞甘藍(lán)型油菜群體基因組分化（引自Ｗｕｅｔａｌ．，２０１９）。逡逑甘藍(lán)型油菜在２０世紀(jì)６０年代之前沒有作為食用油料作物進(jìn)行大規(guī)模種植，是因?yàn)閭麇义辖y(tǒng)的油菜含有兩種不利于健康的兩種成分：界酸（ｅｒｕｃｉｃ邋ａｃｉｄ）和破代葡萄糖苷（筒稱硫苷，逡逑ｇｌｕｃｏｓｉｎｏｌａｔｅｓ）。芥酸又稱順（式）１３－二十二破稀酸，不易被人體消化吸收，營養(yǎng)價(jià)值很低，逡逑大量食用可能會引起心肌病變（Ｚｅａｌａｎｄ，２００３）。硫苷則是一類蕓薹屬植物的次生代謝產(chǎn)物，逡逑自然情況下當(dāng)植物受到傷害時(shí)會產(chǎn)生硫苷以產(chǎn)生刺激性對抗病蟲害，而過量的硫苷則會產(chǎn)逡逑生毒性（Ｉｓｈｉｄａｅｔａｌ．，２０１４）。傳統(tǒng)油菜中，芥酸（可達(dá)５０％）和硫苷（可達(dá)１３０ｙｍｏｌ／ｇ）的含逡逑量都很高（王漢中，２００４）。１９７９年，加拿大農(nóng)業(yè)與食品學(xué)會的研究者們通過傳統(tǒng)植物育種逡逑技術(shù)培育出現(xiàn)代雙低油菜品種

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張潔夫;戚存扣;蔣小平;浦惠明;;1982-2012年江蘇省審定油菜品種系譜及性狀分析[J];植物遺傳資源學(xué)報(bào);2014年04期

2 王漢中;我國油菜產(chǎn)業(yè)國際競爭力提升的科技對策[J];中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào);2004年01期

本文編號：2769274