油菜高密度遗传图谱的构建及响应低磷胁迫根系形态QTL的分析

【摘要】土壤缺磷是作物生长发育的主要限制因子之一。油菜是我国重要的油料作物,需磷多,对缺磷敏感。甘蓝型油菜不同品种在响应低磷胁迫时存在明显的基因型差异,油菜磷高效是复杂数量性状。本研究首先基于磷高效品种宁油7号和磷低效品种Tapidor构建的TNDH群体构建了油菜高密度遗传连锁图谱,然后利用该图谱定位和重新分析了甘蓝型油菜响应低磷胁迫的根系形态相关QTL,重点分析了QTL簇LRNLP-A3,研究结果对进一步解析油菜磷高效的遗传机制,改良油菜磷的吸收效率具有重要的意义。主要研究结果如下：1.甘蓝型油菜TNDH群体高密度遗传连锁图谱的构建利用Illumina公司开发的60K油菜SNP芯片,构建了油菜高密度SNP标记遗传连锁图谱,该图谱包含19条连锁群,总长1917.9cM,包含1826个SNPbin,标记数目13612。将该图谱与包含798个RFLP、SSR等常规标记图谱进行整合,构建了包含19条连锁群,共2133个标记的整合图谱,该整合图谱包含1748个SNPbin,385个常规标记,全长2194.7cM,标记间平均间距1.03cM。将三个遗传图谱进行比较,三个图谱之间的共线性较好。新图谱标记数量显著增加,标记密度更密,图谱更加准确。2.油菜响应低磷胁迫的根系形态构型相关QTL的定位基于TNDH高密度遗传连锁图谱,采用WinQTLcartographer2.5软件,13个根系相关性状总共检测到76个QTL,其中高磷条件下检测到45个QTL,低磷条件下检测到31个QTL；A基因组中检测到的50个QTL分别位于A2、A3、A4、A6、A7和A9上；C基因组中检测到的26个QTL分别位于C2、C4、C5、C6、C7、C8、C9上。这些QTL相关的性状有侧根长、侧根数、主根长、总根长、根系鲜重和干重、地上部鲜重和干重、根系磷含量和磷累积量、地上部磷含量和磷累积量。所有单个QTL的表型贡献率范围为5.5%-17.5%。单个QTL的等位基因效应来源于磷高效亲本宁油7号的有62个,来源于磷低效亲本Tapidor的仅有14个。与798遗传连锁图谱定位的QTL比较,22个QTL重复被检测到,其中有4个QTL置信区间变宽,3个QTL置信区间不变,15个QTL置信区间呈不同程度的缩短。并且,A3遗传连锁群上定位的主效QTL簇在两个遗传连锁群中均检测到。798图谱该QTL簇中检测到QTLLRNLP-A3与QTLqRDWLP-A3、qRFWLP-A3α、qSDWLP-A3、qSFWLP-A3c、qLRNHP-A3、qSDWHP-A3、qSFWHP-A3b和qSPAHP-A3共定位,控制不同磷水平下侧根数、根干重、根鲜重、地上部干重和鲜重等性状,表型贡献率分别为10.4%、7.8%、7.2%、14.9%、9.6%、6.5%、8.5%、17.8%、11.2%。3.油菜磷高效QTL簇LRNLP-A3近等基因系的构建通过与白菜基因组比对,对QTLLRNLP-A3区间内336个基因进行分析,确定8个与磷吸收转运相关的可能的候选基因；根据白菜上与该区间同源的基因组序列设计了47对SSR引物来加密QTL区间,其中只有标记DH46定位在目标连锁群,但不在目标QTL区间。同时利用目标区间内的SSR分子标记,筛选TNDH衍生的104株T-BC4群体,获得了20个含目标QTL区间的近等基因系；从中挑选了12个株系进行表型鉴定,12个株系中,除株系8A235-3-18的根干重,其它株系在侧根数目、根的鲜重和干重、地上部的鲜重和干重等五个性状中的差异都符合其基因型之间的差异。导入供体亲本Tapidor片段的株系其各性状基本上都低于轮回亲本宁油7号,高于供体亲本Tapidor。近等基因系8A235-3-3、8A235-3-11、8A235-3-59、8A235-3-60和8A235-3-121可用于QTL簇LRNLP-A3下一步的精细定位。
【作者】项金霞；
【导师】石磊；
【作者基本信息】华中农业大学，植物营养学，2014，硕士
【关键词】甘蓝型油菜；SNP标记；遗传图谱；磷高效；根系形态；数量性状位点；近等基因系；

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