甘藍型油菜含油量性狀的QTL定位

王燕惠，顧元國，范李萍，段雅潔，高文偉，曲延英，陳躍華

(1.新疆農業大學農學院/新疆農業大學農業生物技術試驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆農業科學院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091)

甘藍型油菜含油量性狀的QTL定位

王燕惠1，顧元國1，范李萍1，段雅潔1，高文偉1，曲延英1，陳躍華2

(1.新疆農業大學農學院/新疆農業大學農業生物技術試驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆農業科學院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】開發與含油量相關的分子標記，發掘與該性狀相關的基因。【方法】以Springfield-B和ymnm-8作為親本構建F2群體，利用SRAP分子標記構建甘藍型油菜遺傳連鎖圖譜。【結果】該遺傳圖譜含有52個標記位點，圖譜全長1 039.6 cM，含有15個連鎖群，標記間的平均遺傳距離為19.9 cM。分析與含油量相關的QTL位點，獲得了2個與含油量相關QTL位點。其中qOC1位于連鎖群LG1:EM9ME6-EM17ME24標記區，qOC15位于連鎖群LG1: EM3ME5-EM4ME22a標記區間，其表型變異解釋率分別為11.23%和4.12%，加性效應值分別為0.48和3.56。【結論】獲得了2個與含油量相關QTL位點，為研究甘藍型油菜含油量奠定了一定的基礎。

甘藍型油菜；含油量；遺傳連鎖圖譜；QTL定位

0 引 言

【研究意義】油菜作為世界主要食用油作物，同時是我國第一大油料作物，為我國食用油的主要來源[1]。甘藍型油菜(BrassicanapusL.)為主要油菜育種栽培類型，許多學者提出其主要育種目標為“雙低一高”，“一高”指的就是高產量、高含油量。甘藍型油菜含油量是有多基因控制的數量遺傳性狀，且環境因素影響較大，常規育種手段很難達到育種目標[1]。隨著分子標記技術在作物育種中的應用，甘藍型油菜含油率研究進入分子水平。【前人研究進展】研究發現，高含油量親本對選育高含油量品系至關重要，陳玉峰[2]利用分子標記技術，對我國高含油量油菜種質資源進行分析，從中挑選出22個雙親含油量均大于45.0%、均為雙低且親本之間遺傳距離大于0.5。張潔夫等[3]利用BC1 F1 為作圖群體，構建了由19 個連鎖群組成的分子標記遺傳圖譜，進行甘藍型油菜QTL定位掃描，發現其含油量由1對加性-顯性主基因+加性-顯性-上位性多基因控制，同時定位出5 個與含油量相關的QTL位點。萬成燕[4]綜合利用SSR、RAPD和SRAP三種分子標記構建出一張分子標記遺傳圖譜，檢測到了2個與含油量相關的QTL位點。有學者自主開發了一批甘藍型油菜GSS-SSR標記，并將其用于構建遺傳連鎖圖，檢測到了一系列控制含油量的QTLs[5,6]。孫美玉[7]對甘藍型油菜含油量QTLs定位及候選基因篩選，共檢測到17個QTLs。通過QTL定位，每個QTL解釋含油量表型變異是9.15%～24.56%，結合差異表達基因，共得到了7個含油量候選基因。【本研究切入點】有關引不同遺傳背景的甘藍型油菜含油量相關QTL定位鮮見報道，為進一步研究控制含油量的相關基因，研究以來源于加拿大高含油量材料為母本，以來源于我國內蒙古低含油量材料為父本， F2代為作圖群體，利用480對SRAP引物構建分子標記遺傳圖譜。【擬解決的關鍵問題】通過對遺傳背景差異較大的甘藍型油菜含油量進行QTL定位，進一步確定影響含油量的相關基因，為提高其含油量奠定一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

參試品種母本為Springfield-B母本，來源于加拿大，含油量48.51%，父本ymnm-8，來源于我國內蒙古，含油量23.70%。于2014年4月至2015年7月在新疆農科院安寧渠試驗場進行，收獲F2代，于2015年10月海南試驗基地種植F2代， 共132棵單株，苗期取單株幼嫩葉片，采用CTAB法提取樣品DNA，于-20°C冰箱保存備用。

1.2 方 法

1.2.1 引物序列及條帶統計

參考G. Li 、 M. Gao[8]公布的SRAP引物，共480對引物，對供試品種DNA進行擴增，對清晰、穩定的擴增條帶記為1，無帶的記為0，缺失的記為-1。

1.2.2 PCR反應體系及反應程序

列出PCR反應體系及擴增程序。表1，表2

1.3 數據處理

1.3.1 F2群體含油量的平均值、變異系數及變異范圍

利用SAS8.1軟件(SAS Institute Inc., Cary, NC,USA)分析F2群體油菜含油率的平均值、變異系數及變異范圍。

表1 PCR擴增反應體系

Table 1 PCR amplification reaction system

試劑Reagent體積Volume(μl)10×TaqBuffer(含Mg+)1 0dNTP(10mmol/L)0 8TaqDNAPolymerase(0 1U/μL)0 1引物Primer(10μmol/L)0 8DNA模板(60ng/μL)1 0ddH2O6 3

表2 PCR反應程序

Table 2 PCR reaction procedure

過程Process溫度Temperature時間Time預變性Predenaturation94℃4min變性Denaturation94℃(5個循環)1min退火Annealing35℃(5個循環)45s延伸Extend72℃1min變性Denaturation94℃(35個循環)1min退火Annealing50℃(35個循環)45s延伸Extend72℃1min延伸Extend72℃10保存4℃

1.3.2 數據處理

利用SAS8.1軟件(SAS Institute Inc., Cary, NC,USA)分析F2群體油菜含油率的平均值、變異系數及變異范圍。其中母本記為2，父本記為0，F1記為1，缺失記為了1，F2分別記為2/0/1/-1。

1.3.3 分子遺傳圖譜的構建及含油量的QTL定位

利用QTL作圖軟件QTL IciMapping Version3.2進行遺傳連鎖圖譜繪制。設定LOD值為3.0，最大遺傳距離50 cm的情況下，通過復合區間法對甘藍型油菜含油量性狀進行QTL定位。并計算各個標記對表型能夠解釋的變異值和遺傳效應值。

QTLs命名方法按照英文字母“q+性狀名稱的縮寫+連鎖群號”表示，性狀和連鎖群號之間加“-”隔開，同一染色體的不同QTL則在染色體名稱后加1、2等區分。

2 結果與分析

2.1親本及F2群體表型性狀

研究表明，F2群體含油量均值38.12%、變幅23.81%～48.47%、變異系數22.35%， F2群體分離較大；對F2群體進行正態分布檢驗，F2群體含油率性狀均成連續性變化，符合正態分布，且偏度與峰度的檢驗結果均小于1，說明該群體可進一步用于遺傳圖譜構建。表3，圖1

表3 親本及F2群體田間農藝性狀表現

圖1 含油率次數分布

Fig.1 Frequency distribution diagram of oil content

2.2 親本間多態性篩選

試驗利用220對SRAP引物對親本進行多態性篩選，其中52對引物表現出多態性，共獲得59個多態性位點，其中檢測到2個分離位點的標記有5個，檢測到3個分離位點的標記有2個，其余標記均檢測到單個分離位點。圖2，圖3

2.3 繪制連鎖圖譜

以F2代為作圖群體，利用QTL作圖軟件QTL IciMapping Version 3.2進行遺傳作圖，44個SRAP標記位于15個連鎖群上，全長1 039.6 cM，標記間平均距離為23.63 cM。圖4，表3

圖2 親本在不同SSR引物下的擴增圖

Fig.2 Amplification map of parents under different SSR primers

圖3 引物EM16ME13在群體部分單株擴增結果

Fig.3 Amplification of primer EM16ME13 in each plant population

圖4 群體連鎖圖譜

Fig.4 Population linkage map

表3 遺傳圖譜標記在連鎖群上的定位

2.4 標記基因型分離比例檢測

按數據轉化法將電泳帶型轉化為數據，統計基因型，利用卡方檢驗法檢驗位點分離比情況，52個多態性位點有10個偏離1∶2∶1的分離比例，占標記位點的19.20%。

2.5 含油量性狀的QTL檢測

運用QTL Icimapping v2.2的復合區間法對甘藍型油菜含油量進行QTL分析，檢測到2個與含油量相關的QTL位點。其中qOC1位于連鎖群LG1: EM9ME6-EM17ME24，其貢獻率為4.12%，加性效應值為0.48，qOC15位于連鎖群LG1：EM3ME5-EM4ME22a(圖3～4)，其貢獻率為11.23%，其加性效應值為0.63。表4

表4 油菜含油量的QTL定位

Table 4 QTL location of oil content in rape

QTL連鎖群Linkagegroup標記區間Markinterval位置Position加性效應AdditiveeffectLOD貢獻率ContributionrateqOC1LG149 74EM9ME6-EM17ME240 482 324 12%qOC15LG1535 14EM3ME5-EM4ME22a0 633 5611 23%

3 討 論

研究發現甘藍型油菜含油率是多基因控制，且受環境因素影響較大[9-11]，研究發現，與甘藍型油菜含油量相關的SRAP標記位于15個遺傳連鎖群上，通過QTL定位分析，2個QTI位點的貢獻率為15.35%，加性效應高達0.63。與前人研究結果相似[12-14]，張書芬[15]通過對甘藍型油菜含油率主基因+多基因遺傳效應分析發現分離世代F2及F2∶3家系含油量次數分布均呈混合的正態分布，符合主基因+多基因的遺傳特征，同時甘藍型油菜含油量受非加性效應影響，高含油量雜交油菜育種應以一般配合力較高的親本為主。

目前許多學者對油菜含油量進行QTLs定位，同時對相關基因進行篩選。進一步確定控制油菜含油量的主效基因，開發相關分子標記，在后代群體中進行篩選，避免環境因素造成的基因型丟失，更重要的是縮短育種年限。研究利用F2群體進行遺傳連鎖作圖、QTL定位，44個SRAP標記位于15個連鎖群上，全長1 039.6 cM，標記間平均距離為23.63 cM。王繼變[16]以SGE群體為作圖群，構建了一個全長為1 142.8 cM、標記間平均距離為6.68 cM的SGE甘藍型油菜遺傳連鎖圖譜，共有93個標記位點完全匹配。邵玉鎖[17]分別用BC3F1群體、DH群體進行QTL定位，進一步確定了與含油量相關的QTL標記位于A7連鎖群上，且標記直間約3 cM，在該區間存在控制油菜含油量基因可信度更高。研究僅僅只是在F2群體中進行初步定位，所用標記只有SRAP標記，要確定本次QTL定位的準確性，需要構建DH群體或BC3F1群體，利用更多的分子標記對遺傳連鎖圖譜進行加密，確定所定位的準確性。

4 結 論

以高含油率Springfield-B作為母本、低含油率ymnm-8作為父本構建F2群體，建立遺傳連鎖圖譜，分析與含油量相關的QTL位點，獲得了2個與含油量相關QTL位點。其中qOC1位于連鎖群LG1的EM9ME6-EM17ME24標記區間，標記對表型能夠解釋的變異值為4.12%，加性效應為0.48，qOC15位于連鎖群LG1的EM3ME5-EM4ME22a標記區間，標記對表型能夠解釋的變異值為11.23%，其加性效應為0.63。

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MappingQTLsforOilContentTraitsinBrassicanapusL.

WANG Yan-hui1, GU Yuan-guo2, FAN Li-ping1, DUAN Ya-jie1, GAO Wen-wei1, QU Yan-ying1, CHEN Yue-hua2

(1.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofAgricultureBiologicalTechnology,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.ResearchInstituteofEconomicCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

【Objective】 To locate the molecular markers related to the oil and explore the genes related to the trait. 【Method】In this study, F2population was constructed with Springfield-B and ymnm-8 as parents, and SRAP molecular markers were used to construct the genetic linkage map ofBrassicanapusL. 【Result】The results showed that the genetic map contained 52 marker sites with a total length of 1,039.6 cM and 15 linkage groups. The average genetic distance between the markers was 19.9 cM. The QTLs associated with oil content were analyzed and two QTLs related to oil content were obtained. QOC15 was located in the linkage group LG1: EM3ME5-EM4ME22a, and the explanatory rates were 11.23% and 4.12%, respectively, and the additive effect values were 0.48 and 3.56, respectively. The qOC1 was located in the linkage group LG1: EM9ME6-EM17ME24. 【Conclusion】Two QTL loci related to oil content were obtained, which laid a foundation for the study of oil content inBrassicanapusL.

BrassicanapusL.; oil content; genetic linkage map; QTL mapping

GAO Wen-wei (1973-) male, native place:Shanxi, Professor, research field: Crop genetics and breeding. (E-mail)280594606@qq.com CHEN Yue-hua (1958-), male, Changji, Xinjiang ,Researcher，research field: Genetics, breeding and cultivation of rape，(E-mail)chenyuehua158576@sina.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.08.008

2017-06-05

自治區高技術研究發展計劃“新疆甘藍型春油菜分子標記輔助雜種培育技術應用”(201311109)

王燕惠(1989-)，女，福建安溪人，碩士研究生，研究方向為作物遺傳育種，(E-mail)280594606@qq.com

高文偉(1973-)，男，陜西乾縣人，教授，研究方向為作物遺傳育種，(E-mail)280594606@qq.com 陳躍華(1958-)，男，新疆昌吉人，研究員，研究方向為油菜遺傳育種與栽培，(E-mail)chenyuehua158576 @ sina.com

S565.4

：A

：1001-4330(2017)08-1437-07

Supported by: Autonomous research and development plan for high technology "Application of molecular marker assisted hybrid breeding technique for Brassica napus in Xinjiang" (201311109)