甘藍型油菜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、油菜是世界范圍內(nèi)廣泛種植的油料作物，油菜產(chǎn)量和種子中含油量、脂肪酸成份等品質(zhì)性狀都越來越被人們重視和關(guān)注。前人已經(jīng)有大量關(guān)于油菜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的QTL定位和生化代謝途徑的研究，為其遺傳基礎(chǔ)的解析提供了理論依據(jù)。關(guān)聯(lián)分析是一種高效，分辨率較高的QTL定位方法，已經(jīng)在人類復(fù)雜遺傳疾病和作物重要農(nóng)藝性狀研究中得到廣泛應(yīng)用。本研究通過構(gòu)建一個來自于世界主要油菜種植國家的192份甘藍型油菜品種和自交系的自然群體，利用451個SSR和740個A

2、FLP標記對株高、分枝高度、主花序長度、角果長、每角果粒數(shù)和千粒重等6個產(chǎn)量相關(guān)性狀和含油量、蛋白質(zhì)、芥酸、硫苷、油酸、亞油酸、亞麻酸、二十碳烯酸、棕櫚酸和硬脂酸等10個品質(zhì)相關(guān)性狀進行了初步全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要結(jié)果如下:
　　1.甘藍型油菜產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的表型變異:在關(guān)聯(lián)群體中，16個產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀都存在廣泛的表型變異，表現(xiàn)出典型的數(shù)量性狀，且大部分性狀之間存在顯著的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)。群體內(nèi)所有性狀的廣義遺傳力都在8

3、0％以上，表明這些性狀的表型變異主要由基因型控制，遺傳較穩(wěn)定。這些結(jié)果意味著群體內(nèi)的表型數(shù)據(jù)可以用于后續(xù)分析。
　　2.群體結(jié)構(gòu)對性狀表型變異的效應(yīng)和6種統(tǒng)計模型的比較分析:群體結(jié)構(gòu)對表型的效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，群體結(jié)構(gòu)對大部分性狀表型變異的影響都達到了顯著水平(P＜0.01)，且亞群之間表型均值的方差分析也發(fā)現(xiàn)，大部分性狀在P1亞群和P2亞群之間的表型值也達到顯著水平（P＜0.01），證明群體內(nèi)群體結(jié)構(gòu)對表型變異具有顯著的影響。因此我們

4、利用6種統(tǒng)計模型進行比較分析，發(fā)現(xiàn)同時控制群體結(jié)構(gòu)和親緣關(guān)系的Q+K模型表現(xiàn)最佳，能有效控制不同性狀關(guān)聯(lián)分析的假陽性，以用于后續(xù)的關(guān)聯(lián)檢測。
　　3.群體內(nèi)各個產(chǎn)量相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析:在Q+K模型下，利用1109個SSR和AFLP標記對甘藍型油菜6個產(chǎn)量相關(guān)性狀三年的平均值進行全基因組關(guān)聯(lián)掃描，共檢測到37個顯著關(guān)聯(lián)的標記位點(P＜0.001)，對表型解釋的效應(yīng)值在3.51％-9.03％之間。其中檢測到2個標記與主花序長度顯著關(guān)聯(lián)

5、，14個標記與株高顯著關(guān)聯(lián)。有12個關(guān)聯(lián)標記與前人定位的QTLs共定位。其中，分枝高度和株高檢測到5個共同的顯著關(guān)聯(lián)標記(EA02MC04_7、EA14MC08_1、EA09MC11_5、EA14MC02_7和EA03MC0410);角果長和千粒重也檢測到1個共同的關(guān)聯(lián)標記(EA05MC08_1)。
　　4.群體內(nèi)各個品質(zhì)相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析:在Q+K模型下，利用1109個SSR和AFLP標記對甘藍型油菜10個品質(zhì)相關(guān)性狀進行全基因

6、組關(guān)聯(lián)掃描，三年中共檢測到177個顯著關(guān)聯(lián)的標記位點，對表型解釋的效應(yīng)值在0.11％-16.56％之間。其中有79個標記在兩年或三年中被同時檢測到(P＜0.001)。前面的相關(guān)分析已經(jīng)證實大部分性狀之間存在顯著相關(guān)，我們也發(fā)現(xiàn)有61個標記同時與兩個或兩個以上性狀關(guān)聯(lián)。含油量和蛋白質(zhì)在2009和2011年分別檢測到一個共同的關(guān)聯(lián)標記(EA06MG06-8和EA09MC08-7)。二十碳烯酸與油酸檢測到的共同標記數(shù)是最多的，三年中分別檢測到

7、32、30和31個標記位點。在三年10個表型性狀中，我們發(fā)現(xiàn)有的標記與多年多個性狀同時檢測到關(guān)聯(lián)。如標記EA06MG08_8，在三年中被檢測到與芥酸、硫苷、二十碳烯酸、油酸和棕櫚酸這5個性狀顯著關(guān)聯(lián);在2009和2010年被檢測到與硬脂酸顯著關(guān)聯(lián)。
　　5.品質(zhì)相關(guān)性狀主成分的關(guān)聯(lián)分析:針對關(guān)聯(lián)群體大部分品質(zhì)性狀之間存在顯著相關(guān)，我們將10個品質(zhì)相關(guān)性狀通過主成分分析合成的前三個主成分軸(PC)，在三年中分別總的解釋了表型變異的8

8、6.47％、87.51％和87.53％。其中PC1主要與脂肪酸成份，芥酸，硫苷等性狀相關(guān);PC2主要與含油量和蛋白質(zhì)相關(guān);PC3主要與亞麻酸相關(guān)。并且我們對這三個主成分軸進行關(guān)聯(lián)檢測，發(fā)現(xiàn)剔除含油量，蛋白質(zhì)和亞麻酸這三個性狀，在7個性狀中我們發(fā)現(xiàn)共有57個標記同時與兩個或兩個以上性狀關(guān)聯(lián)，PC1在至少兩年中均檢測到的30個關(guān)聯(lián)標記和只在一年中檢測到6個關(guān)聯(lián)標記，均包含在這57個標記里面。PC2沒有檢測到與含油量和蛋白質(zhì)共同的關(guān)聯(lián)標記。P

9、C3三年共檢測到13個關(guān)聯(lián)標記，其中有3個與控制亞麻酸性狀的關(guān)聯(lián)標記相同(BnEMS620、EA04MG04_3和EA09MC14_11)。
　　6.共同關(guān)聯(lián)標記的等位基因和單倍型效應(yīng)分析:關(guān)聯(lián)位點等位基因效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，針對在多個性狀中同時檢測到的關(guān)聯(lián)標記，對所有正相關(guān)的表型性狀來說，攜帶某一等位基因的材料在含量上都顯著高于攜帶另一等位基因的材料;而與這些表型性狀呈負相關(guān)的性狀，則表現(xiàn)出相反的效應(yīng)趨勢。如標記EA06MG08_8攜

10、帶等位基因A0的材料在芥酸和二十碳烯酸含量上都顯著高于攜帶等位基因A1的材料，但在油酸含量上都顯著低于攜帶等位基因A1的材料。同時關(guān)聯(lián)標記之間不同等位基因組合的單倍型效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，單倍型對表型解釋的聯(lián)合效應(yīng)明顯高于單個標記對表型解釋的效應(yīng)。對株高而言，標記EA02MC04_7和BrGMS2998不同等位基因的材料之間芥酸含量的最大平均差值分別為10.88和23.68cm，等位基因解釋的表型變異分別為6.67％和7.33％。而這兩個標記不