甘藍型油菜主花序長度和莖高相關(guān)基因的定位分析

甘藍型油菜主花序長度和莖高相關(guān)基因的定位分析甘藍型油菜(BrassicanapusL.)的主花序長度和莖高是株型和產(chǎn)量的重要性狀。本研究利用重組自交系群體60KBrassicaIlluminaSNP芯片數(shù)據(jù)構(gòu)建的高密度連鎖圖對主花序長度和莖高進行QTL定位，利用重測序材料構(gòu)成的自然群體進行全基因組關(guān)聯(lián)分析,再結(jié)合主花序長度和莖高極端材料的轉(zhuǎn)錄組測序(RNA-seq)結(jié)果，篩選出控制主花序長度和莖高性狀的候選基因，最后對這些基因進行了表達量的驗證。主要結(jié)果如下:1、重組自交系群體和自然群體各性狀的表型變異重組自交系群體和自然群體各株型性狀和產(chǎn)量性狀(含主花序長度和莖高)在不同年份中均存在廣泛的表型變異，且表型數(shù)據(jù)符合連續(xù)性正態(tài)分布，符合數(shù)量性狀的遺傳特點。2、不同年份重組自交系群體和自然群體各性狀的相關(guān)、通徑分析在2016、2017重慶兩年環(huán)境的自然群體和重組自交系群體中，主花序長度和莖高與株高均呈極顯著正相關(guān)，主花序長度、莖高與其他株型性狀和產(chǎn)量性狀也都具有顯著相關(guān)性。主花序長度和莖高兩性狀在不同年份、不同群體中均呈極顯著或者不顯著負相關(guān)，表明兩性狀之間可能存在相互制約的關(guān)系。在不同群體、不同年份中對兩群體內(nèi)甘藍型油菜各株型性狀與產(chǎn)量性狀進行通徑分析，其結(jié)果表明:在不同年份、不同群體中，主花序長度和莖高對經(jīng)濟產(chǎn)量直接作用均有不同程度的差異，表明這兩個株型性狀對經(jīng)濟產(chǎn)量的直接貢獻受環(huán)境影響較大。3、重組自交系群體主花序長度和莖高的QTL定位利用構(gòu)建的遺傳圖譜，采用復(fù)合區(qū)間作圖法在2016、2017兩年中對主花序長度和莖高共檢測到15個QTL位點，單個標記的解釋表型變異在8.88%~19.61%之間。其中主花序長度檢測到4個QTL位點，均位于C01染色體上,單個標記的解釋表型變異在13.05%~17.99%之間;莖高檢測到11個QTL位點，分別位于A04、A06、A08、C01和C04染色體上，單個標記的解釋表型變異在8.88%~19.61%之間。4、 自然群體主花序長度和莖高的全基因組關(guān)聯(lián)分析自然群體的主花序長度和莖高性狀在naive模型、Q模型、PCA模型、K模型、Q+K模型和PCA+K模型六種模型的最佳模型共檢測到14個顯著位點(P<1/385691或P<0.05/385691)。其中，主花序長度共檢測到9個顯著SNP位點，分別分布于A02、A05、A07、A08、C02和C06染色體上,這些位點解釋表型變異率的范圍為6.84%~25.99%;莖高共檢測到5個顯著SNP位點，分別位于A08、A10、C02和C06染色體上，這些位點解釋表型變異率的范圍為6.86%~15.90%。5、 極端表現(xiàn)型的轉(zhuǎn)錄組分析在甘藍型油菜主花序長度和莖高極端材料的莖尖中檢測到5788個顯著差異表達基因，其中“SWU71”針對于“中油821”在莖尖中有2846個顯著上調(diào)表達基因，2942個顯著下調(diào)基因。6、候選基因篩選根據(jù)QTL定位檢測到的顯著性位點LD置信區(qū)間內(nèi)與轉(zhuǎn)錄組差異基因比對，同時GWAS分析得到的SNP位點周圍的基因與轉(zhuǎn)錄組差異基因比對，得到一批差異表達基因,再根據(jù)其擬南芥同源基因的功能，最后篩選得到與主花序長度和莖高性狀相關(guān)的候選基因各4個。其中,4個與甘藍型油菜主花序長度相關(guān)的擬南芥同源候選基因，為PHR2、CP12-1、ARF1A1C和PRPL11，它們主要參與到葉綠體的功能建成、光合作用過程和細胞分裂生長等過程，從而影響主花序最終形成的長度;與甘藍型油菜莖高相關(guān)的擬南芥同源候選基因為KRP3、J11、HYD1和ALL1，它們主要參與到頂端分生組織的生理活動、光合作用過程、細胞分裂以及生長素和細胞分裂素等的合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。7、候選基因的表達分析qRT-PCR(quantitativereal-timePCR)分析表明，主花序長度的4個候選基因BnaA05gMIL-01、BnaA05gMIL-02、BnaA05gMIL-03和BnaA08gMIL-04在長主花序材料中的表達量均高于短主花序材料。莖高的4個候選基因中的BnaA08gSH-01、BnaA08gSH-02和BnaC01gSH-04這3個候選基因在長莖高材料中