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甘蓝型油菜种子胎萌的遗传与QTL定位

【摘要】: 油菜是我国重要的油料作物,经济地位十分重要。继杂交水稻之后,我国在杂交油菜的研究和利用方面取得了举世瞩目的进展,据Zhou and Fu(2007)(12th IRC)统计,2000-2005年,我国共审定油菜品种217个,其中常规品种47个,杂交品种170个。到2005年,杂交油菜的推广面积占油菜总面积的71.23%,达560万公顷。因此生产高质量杂交油菜种子显得十分重要,但是杂交油菜制种中种子的胎萌现象时有发生,这不但严重影响了杂交种子的质量,而且也影响了制种的产量。目前对油菜种子胎萌的研究大多集中在种子胎萌发生的生理、特性和胎萌对种子质量的影响,而未对甘蓝型油菜的种子胎萌进行深层的剖析。本研究从多个油菜自交系中选出具有一定休眠性的和种子胎萌严重的材料,对油菜种子的休眠进行了初步探索,并构建了多个分离群体对胎萌进行了遗传分析和QTL定位。主要结果如下: 1.对27份甘蓝型油菜田间胎萌率进行了调查,发现品系间胎萌率存在很大的差异,从中筛选出胎萌较严重的材料7601、7605、7615和7622,具有胎萌抗性的材料2411和117AB。各品系胎萌在不同的年份和不同的地点表现出差异。在室内沙埋种子发芽试验中,各材料的胎萌与田间条件下并不完全一致。 2.对两个甘蓝型油菜材料7605、117AB及其F_1代种子胎萌发生时期进行了观察,材料7605在开花后第22天便已经开始出现胎萌,F_1代胎萌发生在开花后的第31天,117AB胎萌发生在开花后第34天。117AB与F_1代种子胎萌率与开花天数呈显著正相关,7605的胎萌率与开花天数呈极显著正相关。 3.对四个胎萌有一定抗性的材料2409、2410、2411和117AB进行了种子休眠性检测,发现2409、2410、2411在发芽试验的第2天发芽率均超过80%,没有表现出明显的休眠;但117AB在发芽试验的第7天时发芽率仅为34.7%,表现出明显的休眠。 4.对两个甘蓝型油菜材料7605,117AB及其F_1(7605×117AB)角果的发育不同时期进行激素含量的测定,在材料7605中激素IAA在种子胎萌的初始阶段含量最高,GA3含量在开花后35天达到最高,ABA的含量在开花后第35天最低,GA3/ABA的比值在开花后第35天达到最高,这与材料7605的胎萌情况一致。 5.借助扫描电镜对材料7605,117AB种子的种皮背面及横剖面结构进行观察,发现两亲本7605和117AB之间种皮的结构上存在显著差异,117AB的外种皮明显厚于7605,种皮背面更为致密,种皮表面的气孔数少于7605,且7605的气孔更深。 6.遗传分析表明组合7605×117AB种子胎萌性状符合一对加性主基因+加性-显性多基因模型。主基因加性效应值d为10.1121,显性效应值h为0:多基因加性[d]和显性[h]效应值分别为14.1949和-13.8547,显性度为0.9760,表明多基因修饰的胎萌性状为部分显性。主基因遗传率在F_2群体为54.9739%,在F_(2:3)家系为46.2356%。多基因遗传率在F_2群体为8.2116%,F_(2:3)家系为12.6633%。 7.用AFLP和SSR标记对F_2群体进行基因型检测,筛选出413个多态性标记,剔除偏分离的53个标记,共计360个进行遗传连锁图的构建,277个标记被分配到21个连锁群上。21个连锁群总遗传距离达到2667.7cM,标记间的平均遗传距离为9.6cM,该图谱可用于QTL的初定位。 8.应用复合区间作图法共检测到5个与油菜胎萌相关的QTL(LOD≥2.5),分别命名为qPHS-2-a,qPHS-2-b,qPHS-2-c,qPHS-2-d和qPHS-7,分别分布在连锁群LG2(N11)和LG7(N3)上,与其相连锁的标记分别为A3G12700、A13C1500、P3C4180、T2G13420和P1G8300,这5个QTL位点分别解析了4.11-50.78%的表型变异,总计解释了75.63%的表型变异。 9.一个主效QTL位点,qPHS-2-c,位于连锁群N11的标记P3C4180和C6C13160之间,解释了50.78%的表型变异。4个QTL位点位于连锁群N11,出现QTL群聚现象。QTL位点qPHS-2-α,qPHS-2-b和qPHS-2-c的作用方式为加性,QTL位点qPHS-2-d和qPHS-7-α的作用方式为部分显性,加性占主要地位。 10.对所有多态性标记进行单因子方差分析,发掘可能的候选标记。除了检测到QTL位点的连锁群LG2和LG7外,还在连锁群LG6,LG12,LG13,LG15,LG19和LG21上分别检测到与种子胎萌相连锁的标记,在未进入连锁群的多态性标记中共检测到与种子胎萌相连锁的标记8个。 11.对控制甘蓝型油菜胎萌的QTL进行两两互作的上位性分析,共检测到了4个上位性互作位点。所检测到上位性互作解释的表型方差是2.09%-9.40%,共解释了17.16%的表型方差,其中P1G5370-P1T7310和BRMS001-P1T7280的上位性互作解释了9.40%的表型方差,检测到qPHS-7与PlT5100-A14C330的上位性互作,未检测到主效QTL位点的上位性互作。

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