1、油菜是產油效率最高的油料作物之一,我國油菜的種植面積和總產均居世界首位。甘藍型油菜占我國油菜種植面積的80％以上。甘藍型油菜對缺磷敏感,其栽培地區(qū)又處于我國土壤有效磷缺乏或嚴重缺乏的地區(qū)。因此,研究甘藍型油菜磷營養(yǎng)高效的遺傳機理,然后通過遺傳改良的方法培育甘藍型油菜磷高效品種對促進油菜持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展、實現(xiàn)磷資源的可持續(xù)利用有著重要的意義。本實驗室利用甘藍型油菜磷高效品種鄂油長莢和磷低效品種B104-2為親本,構建了一個含124個株系的高

2、度純合的重組自交系群體(命名為BE-RIL)。本研究以BE-RIL群體為材料,首先利用GBM、SRAP、SSR等標記加密BE-RIL遺傳圖譜,構建了一張高密度的新版本遺傳連鎖圖。然后通過兩批苗期水培試驗和兩年成熟期大田試驗,調查了磷正常和低磷條件下群體苗期的干重及磷含量、成熟期的產量及產量相關性狀、種子中七種礦質離子(磷、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅)的含量等性狀的表型變異。結合高密度的磷高效分子整合圖譜,對所考察的性狀在全基因組水平上進行了

3、QTL定位及分析。獲得的主要研究結果如下:
　　 1.甘藍型油菜磷高效分子整合圖譜的構建及其與擬南芥基因組的比較作圖:利用172個白菜的BAC序列自主設計了243對SSR標記,利用模式植物擬南芥中與磷吸收代謝相關的46個功能基因自主設計了256對GBM標記,然后利用BE-RIL群體124個株系的基因型,通過Joinmap4.0軟件構建了一張含840個分子標記的高密度BE-RIL遺傳圖譜。該圖譜含62個AFLP標記,257個SRA

4、P標記,472個SSR標記以及49個GBM標記。該圖譜總長為1913.6 cM,標記的平均間距為2.3 cM。以已鑒定的擬南芥24保守區(qū)段為基礎,利用BE-RIL遺傳圖譜上304個有DNA序列信息的標記與擬南芥基因組進行比對,在BE-RIL遺傳圖譜上共定位了38個共線性區(qū)段和77個保守島。從發(fā)表的文獻和擬南芥網站中收集了789個與目標性狀相關的基因,利用電子定位的方法將它們的3162個同源基因定位到BE-RIL遺傳圖譜上。
　　

5、 2.親本及BE-RIL群體在不同磷水平下的表型分析:對苗期調查的各性狀而言,在缺磷的條件下,磷高效親本鄂油長莢相比磷低效親本B104-2表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢。對成熟期各性狀的調查表明,在缺磷的條件下,磷高效親本鄂油長莢的籽粒產量、每莢粒數(shù)、每株莢果數(shù)、分枝數(shù)、株高等性狀與磷低效親本B104-2相比具有顯著的差異,而千粒重則剛好相反。磷高效親本在缺磷條件下比磷低效親本能累積更多的礦質養(yǎng)分。在磷正常條件,兩親本間上述所有性狀的差異不顯著。研究

6、結果表明無論是苗期還是在成熟期,BE-RIL群體植株的所有性狀都呈現(xiàn)連續(xù)分布,并表現(xiàn)出超親分離的現(xiàn)象。證實這些性狀為數(shù)量性狀,受到多基因的調控。性狀間的遺傳相關系數(shù)在同一磷水平下表現(xiàn)出較大的差異,而且其遺傳力也表現(xiàn)出顯著的差異,表明不同性狀其遺傳調控位點存在很大的差異,且受環(huán)境影響的程度不一。
　　 3.控制成熟期產量及相關性狀的QTL檢測及分析:在磷正常和缺磷的水平下,對BE-RIL群體兩批實驗的成熟期產量、千粒重、每莢粒數(shù)、

7、單株莢果數(shù)、分枝數(shù)、株高、磷效率系數(shù)等性狀進行QTL分析,利用WinQTL Cartographer2.5軟件共檢測到95個顯著性QTL,其中磷正常條件下48個,缺磷條件下41個,6個QTL控制磷效率系數(shù)。這些QTL分布在16條連鎖群上。有19個QTL可以在兩批實驗中重復檢測到。單個QTL解釋表型的范圍為7.3-25.4％。利用BioMercator2.1軟件,我們將22個在其它研究中報導的控制產量及相關性狀的QTL映射到本研究所構建的

8、遺傳圖譜上,這些QTL與本研究報導的18個QTL相互重疊。
　　 4.控制種子礦質養(yǎng)分含量的QTL檢測及分析:在磷正常和缺磷的水平下,對BE-RIL群體兩批實驗的種子磷、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅等七種礦質養(yǎng)分的含量進行QTL分析,共檢測到78個顯著性QTL。其中磷正常條件下檢測到45個QTL,缺磷條件下檢測到33個QTL。這些QTL分布在17條連鎖群上,單個QTL解釋表型的范圍為7.8-18.1％。16個QTL可以在兩批實驗中重復

9、檢測到。
　　 5.控制苗期各性狀的QTL檢測及分析:在磷正常和缺磷的條件下,對BE-RIL群體三批苗期實驗的地上部干重、根干重、磷含量等性狀進行QTL分析,共檢測到109個顯著性QTL,其中磷正常條件下檢測到49個QTL,缺磷條件下檢測到60個QTL。這些QTL在除A10和C2之外的其它各個連鎖群上均有分布。單個QTL解釋表型的范圍為6.9-26.7％。在三個實驗環(huán)境中只檢測到一個一致表達的QTL,表明不同的生長介質及培養(yǎng)環(huán)境

10、對QTL的表達有較大的影響。通過對大田苗期和成熟期定位的QTL進行比較分析,發(fā)現(xiàn)在苗期檢測到的部分QTL在成熟期中有表達。
　　 6.QTL的綜合分析:通過對苗期三批實驗和成熟期兩批實驗檢測到的282個QTL進行綜合分析發(fā)現(xiàn),部分QTL成簇地分布在某些連鎖群的特定位置,并與本室之前分析得到的QTL簇相互重疊。例如A1、A3、A6和C3等連鎖群上的QTL簇。這表明在染色體的某些區(qū)段存在QTL的熱點區(qū)域控制不同的性狀。通過電子定位,