油菜主花序角果密度和籽粒著生密度全基因組關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、油菜作為四大油料作物之一，不僅是全世界范圍內(nèi)廣泛種植的經(jīng)濟(jì)作物，也是我國(guó)重要的油料作物。目前，高產(chǎn)是油菜育種的主要研究目標(biāo)之一。油菜角果作為重要的“庫(kù)”和“源”器官，直接關(guān)系著光合產(chǎn)物的積累，影響油菜的產(chǎn)量。單株角果數(shù)和每果粒數(shù)是油菜產(chǎn)量的構(gòu)成要素，角果密度和角果內(nèi)籽粒著生密度將分別影響單株角果數(shù)和每果粒數(shù)，對(duì)油菜產(chǎn)量具有直接或者間接影響。因此，增加角果密度和角果內(nèi)籽粒著生密度成為提高油菜產(chǎn)量的可能途徑，對(duì)其及相關(guān)性狀的研究在油菜遺傳育

2、種中具有重要的意義。
　　本文以不同地理來(lái)源的213份甘藍(lán)型油菜品種（系）構(gòu)成的自然群體為研究對(duì)象，選用覆蓋甘藍(lán)型油菜全基因組的23,767個(gè)SNP標(biāo)記進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系以及連鎖不平衡分析，然后基于最優(yōu)模型對(duì)主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀共6個(gè)性狀進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要研究結(jié)果如下：
　　1.主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀的表型變異：綜合兩年主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀表型分析得出，自

3、然群體的材料類(lèi)型廣泛，各性狀均表現(xiàn)出廣泛的遺傳變異，且符合正態(tài)分布或近似正態(tài)分布，具有典型的數(shù)量性狀特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀的表型相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)多個(gè)性狀之間表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。
　　2.群體結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系和LD分析：利用8923個(gè)SNP標(biāo)記將213份甘藍(lán)型油菜的自然群體劃分為P1和P2兩個(gè)亞群。P1亞群包括50份材料（23.50％），源于國(guó)內(nèi)的湖北省、大多的春性油菜和少量的半冬性材料及國(guó)外引進(jìn)的材料；P2

4、亞群包括163份材料（76.50%），主要是我國(guó)的半冬性油菜栽培種。自然群體中約89.74%的材料親緣關(guān)系值小于0.2，其中約有59.91%的材料親緣關(guān)系值為0，說(shuō)明整個(gè)自然群體材料之間親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，對(duì)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果影響較小。通過(guò)計(jì)算標(biāo)記間的 r2值，發(fā)現(xiàn)在不同染色體上衰減距離差異較大，整體上A基因組比C基因組衰減速度更快，表明在甘藍(lán)型油菜育種過(guò)程中白菜被更廣泛地運(yùn)用。
　　3.主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀最優(yōu)模型選擇：

5、試驗(yàn)采用GLM、Q、PCA、K、K+Q和K+PCA6種不同統(tǒng)計(jì)模型來(lái)研究對(duì)關(guān)聯(lián)分析的影響，以觀測(cè)P值最接近期望P值的模型為每個(gè)性狀GWAS分析的最佳模型。2015年的主花序角果密度、2016年的主花序有效長(zhǎng)、籽粒著生密度和角果有效長(zhǎng)的最優(yōu)模型都為Q模型，選用PCA模型為2015年的主花序有效長(zhǎng)、每果粒數(shù)的最優(yōu)模型，2016年主花序角果密度和主花序有效角果數(shù)的最優(yōu)模型為K+Q模型。
　　4.主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀的

6、關(guān)聯(lián)分析：利用23,767個(gè)SNP標(biāo)記分別對(duì)主花序角果密度和籽粒著生密度及其相關(guān)性狀進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，共檢測(cè)出27個(gè)與這些性狀顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)（P＜4.21×10-5），分布于不同的染色體上，其中有些位點(diǎn)在同一染色體上成簇分布。檢測(cè)到17個(gè)SNP位點(diǎn)與主花序角果密度及其相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)。其中與主花序角果密度顯著關(guān)聯(lián)的標(biāo)記有7個(gè)，表型貢獻(xiàn)率在11.34%~15.96%之間；與主花序有效長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的標(biāo)記有9個(gè)，單個(gè)位點(diǎn)可解釋9.67%~13

7、.10%的表型變異；僅發(fā)現(xiàn)1個(gè)與主花序有效角果數(shù)關(guān)聯(lián)的標(biāo)記，解釋11.56%的表型變異。檢測(cè)到10個(gè)SNP位點(diǎn)與籽粒著生密度及其相關(guān)性狀顯著關(guān)聯(lián)，其中與籽粒著生密度關(guān)聯(lián)的標(biāo)記有2個(gè)，分別解釋9.94%和11.17%的表型變異；與角果有效長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的標(biāo)記有6個(gè)，表型貢獻(xiàn)率在9.81%~12.16%之間；與每果粒數(shù)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記有2個(gè)，分別解釋10.44%和10.86%的表型變異。
　　5.候選基因：通過(guò)分析關(guān)聯(lián)SNP位點(diǎn)LD區(qū)間內(nèi)的基因，

8、篩選出38個(gè)與目標(biāo)性狀相關(guān)的候選基因，包含多個(gè)位于關(guān)聯(lián)SNP位點(diǎn)處或附近的未知基因。與主花序角果密度及其相關(guān)性狀有關(guān)的候選基因有22個(gè)，其中BnaA01g16940D、GASA6、IBR5、GPS1、NPH4、RBX1、HOT5和AHP3等基因主要通過(guò)調(diào)控赤霉素和生長(zhǎng)素等內(nèi)源性激素的合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)控制主花序角果密度及其相關(guān)性狀；ULT1、AtSK12、NSN1、OBE1和 RPK2基因通過(guò)對(duì)分生組織或花分生組織的調(diào)控來(lái)改變表型；其他基