论文部分内容阅读
磷是植物生长发育必需的大量营养元素。在种子发育阶段,植酸（肌醇六磷酸）是种子中磷的主要贮存形式,对植物感知体内磷水平和维持无机磷的稳态起到关键作用。但是,植酸容易与金属阳离子螯合,形成植酸盐。由于人和单胃动物的消化道不含植酸酶,无法分解植酸盐,从而降低金属元素的可利用性,引起微量元素缺乏症。同时,植酸盐随粪便排出体外,造成磷资源的浪费,流入江海湖泊甚至导致水体富营养化。油菜是我国主要的油料作物,其主产区土壤有效磷较低。此外,菜籽饼（粕）常用来作为饲料。因此研究甘蓝型油菜种子植酸积累的遗传特性,对油菜磷高效研究和低植酸育种具有重要意义。课题组前期利用甘蓝型油菜60K Illumina SNP芯片对甘蓝型油菜关联分析群体进行基因分型分析,最终获得19397个高质量SNP标记。本研究利用铁沉淀法测定油菜关联分析群体390个品种种子植酸浓度和含量,结合SNP标记对甘蓝型油菜种子植酸浓度和含量进行全基因组关联分析。同时测定不同磷水平下,甘蓝型油菜Bna TNDH群体182个株系以及亲本Tapidor和宁油7号种子植酸浓度和含量,基于Bna TNDH群体2041高密度遗传连锁图谱定位了油菜种子植酸相关的QTL。结合前期油菜苗期营养液培养和纸培根形态性状,分析种子植酸浓度、植酸含量与苗期根形态性状的相关性。主要结果如下:1.油菜关联分析群体种子中植酸浓度与含量呈正态分布,具有较大的遗传变异。利用TASSEL5.0软件,构建GLM和MLM模型进行植酸含量相关性状的全基因组关联分析,共检测到35个与种子植酸浓度、植酸含量关联的显著SNP位点,解释表型变异范围为5.33%-7.29%,分别分布在甘蓝型油菜A2、A3、A4、A5、A6、A9、A10、C1、C2、C3、C4、C7和C8染色体。这些SNP位点表型贡献率较低,表明油菜种子植酸浓度和含量可能是由微效多基因控制。在A09染色体上,重复检测到一个与种子植酸含量显著关联的SNP（Bn-Scaffold000321-p23083）,对SNP标记LD区间内的基因进行分析,预测了4个候选基因,它们分别参与了磷的吸收转运,种子中植酸的合成运输。该SNP位点附近紧密连锁的5个SNP形成8种不同的单倍型,其中单倍型C（AANAA）是植酸含量较低的单倍型,单倍型E（AAYNA）是植酸含量较高的单倍型。2.本研究测定了低磷（LP,9 P2O5 kg/ha）和正常磷（HP,90 P2O5 kg/ha）处理Bna TNDH群体182个株系种子植酸浓度和植酸含量,结合Bna TNDH群体2041高密度遗传连锁图谱,共检测到6个油菜种子植酸相关的QTL,分别分布在A3、A9和C6连锁群。以欧洲冬油菜品种Darmor-bzh的基因组为参考基因组,对QTL区间的基因进行GO富集分析,结合拟南芥注释,预测了5个候选基因,这些基因的功能主要与植酸合成、硫酸盐转运和磷饥饿响应有关。3.甘蓝型油菜Bna TNDH群体种子植酸浓度与纸培无磷处理的地上部鲜重和地上部干重呈负相关。甘蓝型油菜关联分析群体种子植酸含量与纸培无磷处理地上部干重、根干重、主根长和总根长呈正相关。由于相关性系数较低,只具有统计学意义,不具有生物学意义。种子植酸浓度、植酸含量与苗期根形态性状的相关性需要进一步通过生理试验验证。