甘藍(lán)型油菜主花序長(zhǎng)度和莖高相關(guān)基因的定位分析

甘藍(lán)型油菜主花序長(zhǎng)度和莖高相關(guān)基因的定位分析甘藍(lán)型油菜(BrassicanapusL.)的主花序長(zhǎng)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(duì)主花序長(zhǎng)度和莖高進(jìn)行QTL定位，利用重測(cè)序材料構(gòu)成的自然群體進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,再結(jié)合主花序長(zhǎng)度和莖高極端材料的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)結(jié)果，篩選出控制主花序長(zhǎng)度和莖高性狀的候選基因，最后對(duì)這些基因進(jìn)行了表達(dá)量的驗(yàn)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(zhǎng)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(diǎn)。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(zhǎng)度和莖高與株高均呈極顯著正相關(guān)，主花序長(zhǎng)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(zhǎng)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(fù)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(duì)兩群體內(nèi)甘藍(lán)型油菜各株型性狀與產(chǎn)量性狀進(jìn)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(zhǎng)度和莖高對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量直接作用均有不同程度的差異，表明這兩個(gè)株型性狀對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)受環(huán)境影響較大。3、重組自交系群體主花序長(zhǎng)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(duì)主花序長(zhǎng)度和莖高共檢測(cè)到15個(gè)QTL位點(diǎn)，單個(gè)標(biāo)記的解釋表型變異在8.88%~19.61%之間。其中主花序長(zhǎng)度檢測(cè)到4個(gè)QTL位點(diǎn)，均位于C01染色體上,單個(gè)標(biāo)記的解釋表型變異在13.05%~17.99%之間;莖高檢測(cè)到11個(gè)QTL位點(diǎn)，分別位于A04、A06、A08、C01和C04染色體上，單個(gè)標(biāo)記的解釋表型變異在8.88%~19.61%之間。4、 自然群體主花序長(zhǎng)度和莖高的全基因組關(guān)聯(lián)分析自然群體的主花序長(zhǎng)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(cè)到14個(gè)顯著位點(diǎn)(P<1/385691或P<0.05/385691)。其中，主花序長(zhǎng)度共檢測(cè)到9個(gè)顯著SNP位點(diǎn)，分別分布于A02、A05、A07、A08、C02和C06染色體上,這些位點(diǎn)解釋表型變異率的范圍為6.84%~25.99%;莖高共檢測(cè)到5個(gè)顯著SNP位點(diǎn)，分別位于A08、A10、C02和C06染色體上，這些位點(diǎn)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(lán)型油菜主花序長(zhǎng)度和莖高極端材料的莖尖中檢測(cè)到5788個(gè)顯著差異表達(dá)基因，其中“SWU71”針對(duì)于“中油821”在莖尖中有2846個(gè)顯著上調(diào)表達(dá)基因，2942個(gè)顯著下調(diào)基因。6、候選基因篩選根據(jù)QTL定位檢測(cè)到的顯著性位點(diǎn)LD置信區(qū)間內(nèi)與轉(zhuǎn)錄組差異基因比對(duì)，同時(shí)GWAS分析得到的SNP位點(diǎn)周?chē)幕蚺c轉(zhuǎn)錄組差異基因比對(duì)，得到一批差異表達(dá)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(zhǎng)度和莖高性狀相關(guān)的候選基因各4個(gè)。其中,4個(gè)與甘藍(lán)型油菜主花序長(zhǎng)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(guò)程和細(xì)胞分裂生長(zhǎng)等過(guò)程，從而影響主花序最終形成的長(zhǎng)度;與甘藍(lán)型油菜莖高相關(guān)的擬南芥同源候選基因?yàn)镵RP3、J11、HYD1和ALL1，它們主要參與到頂端分生組織的生理活動(dòng)、光合作用過(guò)程、細(xì)胞分裂以及生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等的合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。7、候選基因的表達(dá)分析qRT-PCR(quantitativereal-timePCR)分析表明，主花序長(zhǎng)度的4個(gè)候選基因BnaA05gMIL-01、BnaA05gMIL-02、BnaA05gMIL-03和BnaA08gMIL-04在長(zhǎng)主花序材料中的表達(dá)量均高于短主花序材料。莖高的4個(gè)候選基因中的BnaA08gSH-01、BnaA08gSH-02和BnaC01gSH-04這3個(gè)候選基因在長(zhǎng)莖高材料中