大白菜遗传图谱的构建及花色性状基因的遗传定位
大白菜（Brassica rapaL. ssp.pekinensis），起源于中国，是我国分布最广、种植面积最大的蔬菜作物之一。大白菜育种过程中涉及较多的农艺性状，如球型、抱合类型、株高、产量等，虽然目前大白菜常规育种技术已较为成熟，但分子辅助选择育种（M AS）技术在育种的应用却较为欠缺。遗传连锁群体的配制及高密度遗传图谱的构建是农艺性状的QTL定位和基因图位克隆的重要基础，对于提高 MAS 技术在大白菜育种中的应用具有重要的意义。本研究以大白菜纯系品种ZHB和 G291为亲本配制了F2分离群体，采用EST-SSR分子标记构建了大白菜遗传连锁图谱，结合田间表型数据对株高、开展度、毛重、净重、球高、中心柱长等相关性状进行了分析和QTL定位，进一步对控制大白菜花色性状的基因进行了精细定位，并对区间内候选基因进行了克隆和分析。主要结果如下： 1、ZHB×G291 F2群体的配制和表型鉴定 以ZHB和G291为亲本，配制了包括240个个体的F2分离群体。ZHB为黄花、不耐抽薹白菜品种，G291为白花、较耐抽薹白菜品种。两亲本在株高、开展度、毛重、净重（球重）、球高、球宽、中心柱长、中心柱宽、最大叶叶面积、叶片总数、最大叶中肋面积及花色等各个性状上都存在显著差异。我们以其中240个F2个体为材料，于大白菜正常播种季节播种，于成熟期系统调查了株高、开展度、毛重、净重、球高、球宽、中心柱长、中心柱宽、最大叶叶面积、叶片总数、最大叶中肋面积及花色性状。结果表明，株高、开展度、毛重、净重、球高、球宽等这些性状均符合正态分布，表明为数量性状。同时净重与株高、开展度、毛重、球高、球宽、中心柱长、中心柱宽、最大叶叶面积、叶片总数、最大叶中肋面积的相关关系显著，中心柱长与株高、开展度、毛重、净重、球高、球宽、中心柱宽、最大叶叶面积、叶片总数、最大叶中肋面积之间为显著相关。通过对大白菜的花色性状的调查及统计分析发现，黄花与白花株数之比符合3:1的分离比，表明为质量性状。 2、遗传图谱的构建 本文从白菜 SSR数据库及山东省农科院蔬菜花卉所开发的 EST-SSR中，筛选了 500对在多项研究中都检测到且重复次数较多的EST-SSR，首先在亲本中进行了多态性验证，共筛选出了107对在两亲本间具有多态性的 EST-SSR引物。利用F2群体构建了一张包含107个EST-SSR分子标记、1 0个连锁群（分别对应于大白菜1 0条染色体）的大白菜遗传连锁图谱，该图谱覆盖基因组长度为2277.9 cM，平均遗传距离为23.63 cM，其中第6号染色体上SSR标记最多，共16个。 3、大白菜重要性状的QTL定位 利用上述遗传图谱，结合田间表型数据，对株高、开展度、毛重、净重、球高、球宽、中心柱长、中心柱宽、最大叶叶面积、叶片总数、最大叶中肋面积及花色进行了QTL定位，在10条染色体上共检测到19个QTL位点。其中与株高相关的Q TL位点1个，分别位于第2号染色体上；与开展度相关的QTL位点4个，分别位于第1、3、9、10号染色体上；与毛重相关的QTL位点1个，位于第3号染色体上；与中心柱长有关的Q TL位点2个，分别位于第3、9号染色体上；与最大叶叶面积相关的QTL位点5个，分别位于第2、3、6、9、10号染色体上；与叶片总数相关的QTL位点2个，分别位于第2、5号染色体上；与最大叶中肋面积相关的QTL位点3个，分别位于第2、3、10号染色体上；与大白菜花色相关的QTL位点有1个，位于第2号染色体上。 4、花色基因的精细定位、候选基因克隆及序列和表达分析 利用上述遗传连锁图谱，将控制大白菜花色性状的基因初步定位在A02染色体上了，位于标记A2S58与A2S38的区间内；通过加密分子标记和扩大F2群体，对该性状进行了精细定位，将调控花色性状的基因定位于A2S106-A2S89之间，其物理位置为20998808 bp到22979049 bp之间。与大白菜数据库比对后发现，该区域内共有4个基因与类胡萝卜素的合成有关，分别为 Bra020718(LYCE)、Bra008358(NCED9)、Bra023603(PS Y)和Bra026656(LYCE)。我们对这4个基因的ZHB、G291基因组序列和启动子序列进行了克隆和分析，结果发现，与黄花品种ZHB相比，白花品种G291的Bra020718和Bra023603的基因组序列和启动子序列上都没有差异，ZHB的Bra008358的启动子上有9个碱基的插入，G291 的 Bra026656 的启动子上有 17 个碱基的插入。同时，利用荧光实时定量 PCR （RT-qPCR）技术，分析了这4个候选基因在大白菜不同组织（花蕾、花瓣）中的时空表达模式，结果发现 Bra020718、Bra023603、Bra026656 这三个基因在亲本 ZHB、G291 的花瓣和花蕾中的表达量没有差异；而基因Bra008358在亲本 ZHB、G291的花瓣和花蕾中的表达量有明显差异，并且其在黄花品种 ZHB 的花瓣和花蕾中的表达量都高于在白花品种G291中的花瓣和花蕾中的表达量，说明 Bra008358可能与大白菜的花色性状有关，有待进一步深入研究。
大白菜;遗传图谱;花色性状;QTL定位
曲阜师范大学
硕士
植物学
邱念伟;李景娟
2018
中文
S634.1;S601
60
2018-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）