甘藍(lán)型油菜硼營(yíng)養(yǎng)及離子組遺傳學(xué)研究.pdf

1、作物的生長(zhǎng)因?yàn)橥寥乐械V質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的缺乏或過(guò)量，會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)的紊亂，并發(fā)各種缺素綜合癥，最終導(dǎo)致作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降。在我國(guó)長(zhǎng)江中下游油菜主產(chǎn)區(qū)微量元素硼缺乏比較嚴(yán)重，該地區(qū)曾出現(xiàn)過(guò)因?yàn)榕鸬娜狈?dǎo)致油菜和棉花大量的減產(chǎn)或絕收。盡管現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在作物栽培過(guò)程中以增施硼肥的措施能保證油菜正常生長(zhǎng)，但肥料的施用無(wú)疑給農(nóng)戶增添了經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)，而且肥料隨著農(nóng)田地表水的流失，不僅僅帶來(lái)肥料的浪費(fèi)，也給江河湖泊水資源帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。發(fā)展大田綠色作物，培育肥料

2、高效利用的作物品種，保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)盡量降低肥料用量是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)研究中的重要課題。對(duì)于油菜硼高效的生理基礎(chǔ)，前人作了很多研究，也提出了很多的假設(shè)，但都沒有從根本上解釋硼高效的生理和遺傳機(jī)理。本研究為探明硼高效遺傳規(guī)律，調(diào)查了缺硼環(huán)境下油菜籽粒產(chǎn)量和硼效率系數(shù)兩個(gè)性狀，檢測(cè)到其對(duì)應(yīng)的遺傳位點(diǎn)。并調(diào)查油菜苗期地上部和根中硼和其他六種礦質(zhì)離子的含量，將離子組和數(shù)量遺傳學(xué)結(jié)合，尋找油菜基因組中控制離子含量的遺傳位點(diǎn)。借助油菜和擬南芥基因組同源關(guān)

3、系，用比較定位的辦法找到同源候選基因。
　　 1．大田試驗(yàn)的油菜產(chǎn)量相關(guān)性狀硼效率遺傳分析
　　 TN群體202個(gè)株系，于2004和2005兩年栽種在蘄春缺硼大田土壤中，苗期分別施用硼1.5 kg/ha和15 kg/ha以設(shè)置兩組硼水平，三個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)內(nèi)的株系采取隨機(jī)區(qū)組分布種植。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，低硼環(huán)境下的油菜長(zhǎng)勢(shì)明顯弱于正常硼環(huán)境下的油菜；高效親本寧油7和高效株系生長(zhǎng)正常，而低效親本。Tapidor和低效株系出現(xiàn)葉

4、緣紫紅，莖縱裂，生長(zhǎng)點(diǎn)壞死，多頭等典型的缺硼癥狀。油菜蕾薹期對(duì)硼的缺乏最為敏感，缺硼油菜部分株系花期明顯延遲，出現(xiàn)“返花”等癥狀，花蕾很多枯敗，沒有結(jié)實(shí)，出現(xiàn)典型的“花而不實(shí)”癥狀。
　　 為調(diào)查缺硼影響的產(chǎn)量性狀，以每株系缺硼條件下的籽粒產(chǎn)量和硼效率系數(shù)作為指標(biāo)，兩年試驗(yàn)共檢測(cè)到10個(gè)硼高效QTL和10對(duì)相關(guān)的互作位點(diǎn)。其中A2和A6連鎖群上的QTL位點(diǎn)，在兩年的試驗(yàn)中能重復(fù)被檢測(cè)到，而且其中A2上的位點(diǎn)與以前BQ群體中定位的

5、位點(diǎn)吻合，是一個(gè)較穩(wěn)定的低硼環(huán)境下的產(chǎn)量相關(guān)QTL。而該位點(diǎn)同時(shí)還和基因組中其他位點(diǎn)發(fā)生互作，可能涉及更復(fù)雜的分子遺傳機(jī)理。
　　 2．油菜苗期地上部和根在兩種硼環(huán)境下的七種離子含量分析
　　 設(shè)置兩個(gè)硼營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)水平，低硼水平為0.25μM，硼正常水平為50μM。分別測(cè)量TN親本和群體地上部和根中7種離子的含量，而受脅迫影響的B含量變化最為明顯，其次為Cu，F(xiàn)e和Zn。而且根中和地上部的元素受影響程度不一致。
　

6、　 3．七種離子含量的遺傳分析
　　 兩種B水平下，共檢測(cè)到離子含量相關(guān)QTL107個(gè)和互作對(duì)154對(duì)。其中發(fā)現(xiàn)地上部的Ca和Mg的QTL存在三處重疊，另外位于A1連鎖群上的地上部主效P-QTL穩(wěn)定存在，不受環(huán)境B含量高低的影響。也有多處根中離子含量的QTL位點(diǎn)，特別是Ca，Mg，Cu，F(xiàn)e，和Zn這些陽(yáng)離子之間，有多達(dá)7處重疊位點(diǎn)。說(shuō)明根中很多位點(diǎn)可能存在這些二價(jià)陽(yáng)離子的一些共同的非選擇性吸收機(jī)制。
　　 4．同源轉(zhuǎn)

7、運(yùn)基因在TN圖譜上的in silico定位及于QTL的比對(duì)
　　 根據(jù)擬南芥和油菜之間的同源共線關(guān)系，我們借助TN遺傳圖上含有序列信息的分子標(biāo)記，將擬南芥的基因組區(qū)段比對(duì)到TN遺傳圖上，用以輔助分析QTL的位置以及和擬南芥基因組的同源區(qū)段。根據(jù)擬南芥中己發(fā)現(xiàn)的礦質(zhì)元素轉(zhuǎn)運(yùn)基因和控制離子自穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)錄因子等基因位置信息，在TN遺傳圖譜上，我們共電子定位了352個(gè)同源基因，發(fā)現(xiàn)其中46個(gè)基因位于先前定位的礦質(zhì)元素QTL中。這種利用比較

8、基因組的方法確定不同物種的同源基因和QTL關(guān)系的方法，為下一步定位克隆這些基因提供了豐富的信息。
　　 5．根據(jù)硼轉(zhuǎn)運(yùn)子發(fā)展特異標(biāo)記定位到TN遺傳圖上
　　 根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的擬南芥的硼轉(zhuǎn)運(yùn)基因NIP5；1，BOR1及其家族的同源基因設(shè)計(jì)引物，在TN遺傳圖譜上定位5個(gè)硼轉(zhuǎn)運(yùn)子同源序列的SSCP標(biāo)記，其中一個(gè)位于先前定位的A5連鎖群低硼環(huán)境下根長(zhǎng)QTL區(qū)間內(nèi)。并用分離集團(tuán)的策略將兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)子起源的TRAP標(biāo)記定位到A2連鎖群的低硼