【摘要】：甘藍(lán)型油菜(Brassica napus L.)的株高、一次有效分枝高度是與結(jié)莢厚度、產(chǎn)量相關(guān)的重要性狀。本研究利用已構(gòu)建的高密度遺傳連鎖圖對(duì)重組自交系群體株高和一次有效分枝高度進(jìn)行QTL定位;利用重測(cè)序自然群體提取的SNP數(shù)據(jù),對(duì)株高和一次有效分枝高度的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析;同時(shí),結(jié)合株高和一次有效分枝高度極端差異材料的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析結(jié)果,篩選與株高和一次有效分枝高度相關(guān)聯(lián)的差異候選基因,并用qRT-PCR方法對(duì)其進(jìn)行表達(dá)模式分析,明確其基本的生物學(xué)特征。主要結(jié)果如下:1.株高和一次有效分枝高度的表型變異在2016年、2017年中,重組自交系群體的株高在兩年間的變異系數(shù)分別為5.24%和5.75%,一次有效分枝高度的變異系數(shù)為18.58%和17.73%;自然群體中,株高的變異系數(shù)為8.57%和10.16%,一次有效分枝高度的變異系數(shù)為26.65%和27.86%。株高和一次有效分枝高度在兩年間的表型變異較為穩(wěn)定,株高的變異系數(shù)相對(duì)于一次有效分枝高度較小。重組自交系群體中,株高和一次有效分枝高度的廣義遺傳力分別為75.45%和68.77%,自然群體中分別為87.42%和82.21%。在同一群體中,株高相對(duì)于一次有效分枝高度的遺傳力較高。兩性狀在各個(gè)環(huán)境下均呈現(xiàn)連續(xù)正態(tài)分布,屬于由多基因控制的數(shù)量性狀。2.兩性狀與產(chǎn)量和結(jié)莢厚度的相關(guān)分析和通徑分析在兩年兩群體中,株高與結(jié)莢厚度、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān);一次有效分枝高度與結(jié)莢厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)或負(fù)相關(guān),與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量在自然群體中呈極顯著正相關(guān),在重組自交系群體中相關(guān)性不明顯。通徑分析表明,株高對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的直接正效應(yīng)較大,一次有效分枝高度對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈直接負(fù)效應(yīng),它們?cè)诟鳝h(huán)境中對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效應(yīng)一致,只在作用大小上有一定的差異。3.重組自交系群體株高和一次有效分枝高度的QTL定位在已經(jīng)構(gòu)建的遺傳圖譜基礎(chǔ)上,運(yùn)用復(fù)合區(qū)間作圖法對(duì)2016年、2017年株高和一次有效分枝高度的表型數(shù)據(jù)以及BLUP值進(jìn)行QTL定位分析,共檢測(cè)到19個(gè)QTL位點(diǎn),單個(gè)QTL解釋4.60%-19.10%的表型變異,位于A01和A09上的QTL位點(diǎn)加性效應(yīng)為負(fù)值,增效基因來自父本,其余的QTL來自母本。株高共檢測(cè)到10個(gè)QTL位點(diǎn),分別位于在A03、A04和A09染色體上,單個(gè)QTL解釋4.60%-13.29%的表型變異,其中位于A04染色體上的QTL位點(diǎn)(A04:13373664-13531885)在2017年和BLUP值中均被檢測(cè)到;一次有效分枝高度檢測(cè)到9個(gè)QTL位點(diǎn),分別位于A01、A02、A05、A09、C01和C05染色體上,單個(gè)QTL解釋5.12%-19.10%的表型變異,其中q-2017BH-A09-1(32375997-32618214)、q-BLUP-BH-A09-2(32435925-32608817)和q-BLUP-BH-A09-3(32514368-32619386)有交叉重疊區(qū)段。4.自然群體株高和一次有效分枝高度的全基因組關(guān)聯(lián)分析自然群體的株高和一次有效分枝高度在最佳模型下共檢測(cè)到89個(gè)顯著SNP位點(diǎn)。其中,株高共檢測(cè)到75個(gè)顯著SNP位點(diǎn),分別分布于A02、A03、A07、C02和C06染色體上,表型變異貢獻(xiàn)率為6.01%-20.05%,這些位點(diǎn)中有42個(gè)SNP位點(diǎn)均在2017年和BLUP值中被檢測(cè)到,A02染色體上有1個(gè),A07染色體上有38個(gè),C06染色體上有3個(gè);一次有效分枝高度共檢測(cè)到14個(gè)顯著SNP位點(diǎn),分別位于A02、C02、C03、C04、C05和C09染色體上,表型變異貢獻(xiàn)率為6.23%-18.36%,這些位點(diǎn)中有5個(gè)SNP位點(diǎn)均在2017年和BLUP值中被檢測(cè)到,A02染色體上有3個(gè),C02和C05染色體上各有1個(gè)。5.極端表現(xiàn)型材料的轉(zhuǎn)錄組分析在株高極端材料的莖尖中檢測(cè)到7206個(gè)顯著差異表達(dá)基因,株高較高材料(YC4)相對(duì)于株高較矮材料(YC15)有3475個(gè)基因顯著上調(diào)表達(dá),3731個(gè)基因顯著下調(diào)表達(dá)。在一次有效分枝高度極端材料的莖尖中檢測(cè)到5128個(gè)顯著差異表達(dá)基因,一次有效分枝高度較高材料(YC11)相對(duì)于一次有效分枝高度較矮材料(YC4)有2654個(gè)基因顯著上調(diào)表達(dá),2474個(gè)基因顯著下調(diào)表達(dá)。株高和一次有效分枝高度的DEGs在GO分析和KEGG分析中富集生物學(xué)功能和代謝途徑的趨勢(shì)一致。在生物過程分類中,參與最多的GO類別是細(xì)胞過程、單一生物過程、代謝過程;在細(xì)胞組分方面,分布最多的是細(xì)胞、細(xì)胞成分和細(xì)胞器;在分子功能方面主要集中在結(jié)合、催化兩類別上。KEGG分析中,富集在核糖體的基因最多;其次是碳代謝和氨基酸生物合成及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。6.候選基因的篩選和表達(dá)驗(yàn)證根據(jù)所得的QTL位點(diǎn)獲取置信區(qū)間內(nèi)的基因和關(guān)聯(lián)分析SNP位點(diǎn)上下游500 kb區(qū)間內(nèi)的基因,結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析確定的差異基因,再結(jié)合擬南芥同源基因功能,篩選出可能與株高性狀相關(guān)的13個(gè)基因和與一次有效分枝高度相關(guān)的11個(gè)基因。這些基因的擬南芥同源基因參與植物生長(zhǎng)發(fā)育,影響細(xì)胞增殖、細(xì)胞擴(kuò)增,調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、細(xì)胞壁形成,參與赤霉素、亞精胺合成代謝途徑、核糖體組成等方面。通過qRT-PCR驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)結(jié)果,各候選基因兩組結(jié)果在差異材料間的表達(dá)趨勢(shì)基本一致。與株高相關(guān)的13個(gè)候選基因中BnaA02g09200D、BnaA04g17490D、BnaA07g27280D、BnaA07g28720D、BnaA07g28820D和BnaC02g35320D基因在株高較高材料的莖尖中表達(dá)量較高,而BnaA02g09270D、BnaA03g47940D、BnaA04g17050D、BnaA04g17120D、BnaC06g30260D、BnaC06g30400D和BnaC06g30410D基因在株高較高材料的莖尖中表達(dá)量較低。與一次有效分枝高度相關(guān)的11個(gè)候選基因中BnaA01g25960D、BnaA01g30830D、BnaA02g31980D、BnaA02g37010D、BnaA09g49220D、BnaC02g14570D和BnaC02g14600D基因在一次有效分枝高度較高材料的莖尖中表達(dá)量較高,而BnaA01g27550D、BnaA01g28120D、BnaA01g29630D和BnaA09g48360D基因表達(dá)量較低。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S565.4
【圖文】：

圖 3.1 極端表現(xiàn)型材料Figure 3.1 The picture of extreme phenotype lines.2 差異表達(dá)基因的篩選和分析使用 Illumina HiSeq 2500 平臺(tái)對(duì)文庫進(jìn)行雙末端測(cè)序，之后過濾掉接頭序讀長(zhǎng)小于 80 的低質(zhì)量序列。過濾后的純凈序列比對(duì)油菜轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫 http://www.genoscope.cns.fr/brassicanapus/data/），利用 feature counts 將數(shù)據(jù)化，基因表達(dá)水平以 FPKM 衡量。差異表達(dá)基因（Differentially Expressed GeGs）的篩選的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率（False Discovery Rate, FDR）≤ 0.05|log2（fold change）| ≥ 1（fold change 指表達(dá)量的比值）。差異基因進(jìn)一步做 GO （Gene Ontology）和 KEGG （Kyoto Encyclopednes and Genomes）富集分析。GO 富集分析是一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的基因功能分，全面描述生物體中基因和基因產(chǎn)物的屬性。GO 總共有三個(gè) Ontology：生（Biological process）、細(xì)胞組分（Cellular component）、分子功能（Molection）。KEGG 是有關(guān) Pathway 的主要公共數(shù)據(jù)庫，KEGG 富集分析則是將 D集到生物體內(nèi)的代謝通路或是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。這兩個(gè)分析運(yùn)用網(wǎng)上在

圖 4.1 兩群體株高和一次有效分枝高度的頻次分布Figure 4.1 Frequency distribution of plant height and the first branch height in two populatio1.2 株高和一次分枝高度與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)性狀的相關(guān)性分析由表 4.2 可知，在 2016 年和 2017 年重組自交系群體中，株高與一次有效分度、結(jié)莢厚度、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和收獲指數(shù)均呈極顯著正相關(guān)；一次有效分枝高度莢厚度兩年都呈極顯著負(fù)相關(guān)，與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平，2016 年獲指數(shù)呈顯著正相關(guān)，2017 年未達(dá)到顯著水平；結(jié)莢厚度兩年間與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量顯著正相關(guān)，與收獲指數(shù)相關(guān)性不顯著；經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與收獲指數(shù)均呈極顯著正。

共檢測(cè)到 19 個(gè)QTL 位點(diǎn)，分布在 8 條染色體上，其中在 A09 染色體上檢測(cè)到的 QTL 數(shù)量最多（圖4.2）。位于 A01 和 A09 上的 QTL 位點(diǎn)加性效應(yīng)為負(fù)值

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王嘉;荊凌云;薦紅舉;曲存民;諶利;李加納;劉列釗;;甘藍(lán)型油菜株高、第一分枝高和分枝數(shù)的QTL檢測(cè)及候選基因篩選[J];作物學(xué)報(bào);2015年07期

2 張鳳啟;劉越英;程曉輝;童超波;董彩華;唐敏強(qiáng);黃軍艷;劉勝毅;;利用高密度SNP標(biāo)記定位甘藍(lán)型油菜株高QTL[J];中國(guó)油料作物學(xué)報(bào);2014年06期

3 曾川;劉成家;徐洪志;黃涌;伊淑麗;;油菜株型育種研究進(jìn)展[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2014年12期

4 劉擁海;俞樂;王若仲;彭新湘;蕭浪濤;;抗壞血酸對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的作用及其缺失突變體的研究進(jìn)展[J];植物生理學(xué)報(bào);2011年09期

5 孫曉梅;楊秀艷;;林木育種值預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用與分析[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

6 沈金雄;漆麗萍;楊軍;文靜;易斌;涂金星;馬朝芝;傅廷棟;;甘藍(lán)型油菜“棒狀”突變體的發(fā)現(xiàn)及初步研究[J];中國(guó)油料作物學(xué)報(bào);2009年03期

7 易斌;陳偉;馬朝芝;傅廷棟;涂金星;;甘藍(lán)型油菜產(chǎn)量及相關(guān)性狀的QTL分析[J];作物學(xué)報(bào);2006年05期

8 王俊生,田建華,張繼澍,李殿榮,袁志發(fā);緊湊型油菜株型性狀的遺傳及其與主要產(chǎn)量性狀的相關(guān)性研究[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

9 趙久然;超級(jí)玉米育種目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)途徑[J];作物雜志;2005年03期

10 周開達(dá),馬玉清,劉太清,沈茂松;雜交水稻亞種間重穗型組合選育──雜交水稻超高產(chǎn)育種的理論與實(shí)踐[J];四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1995年04期

本文編號(hào)：2772960