甘蓝型油菜苗期干旱及旱后复水相关性状的全基因组关联分析

论文摘要

油菜是世界范围内广泛种植的重要油料作物,也是我国食用植物油的来源之一。干旱是全球范围内危害农业生产的主要非生物逆境之一,严重影响油菜的正常生长发育及产量和品质。近年来,前人在甘蓝型油菜的抗旱机理方面已做了许多研究,然而在半干旱地区,油菜生长发育的水分环境具有干旱与湿润交替进行的特点。因此,研究甘蓝型油菜在干旱及旱后复水条件下的生长状况,以模拟半干旱地区油菜生长的水分特点,对研究甘蓝型油菜对干旱胁迫的适应能力,包括耐旱性及旱后复水的综合抗旱能力,具有重要意义。本研究以120份来自国内外的甘蓝型油菜品种（系）为试验材料,测定了干旱与正常灌溉、旱后复水与正常灌溉的叶片保水力、叶片相对含水量、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重、地下部干重和丙二醛含量等性状。结合油菜60K Illumina Infinium SNP芯片筛选出32329个有效SNP位点,分析了试验材料的群体结构、亲缘关系和连锁不平衡衰减特性,并基于na?ve,Q,PCA,K,K+Q,K+PCA等6种模型对干旱胁迫期间的耐旱系数和旱后复水的综合抗旱能力进行全基因组关联分析。最后利用检测出的显著关联SNP位点所在候选区间及同源拟南芥基因的功能注释,预测了与干旱胁迫响应与复水响应相关的候选基因。主要结果如下:1.甘蓝型油菜干旱及旱后复水相关性状的表型分析:干旱使油菜的叶片相对含水量、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部干重降低,叶片保水力和丙二醛含量升高。复水之后,受到干旱影响的油菜幼苗能够在一定程度上得到恢复。2.群体结构分析和亲缘关系分析:120份试验材料被划分为P1,P2和P3三个亚群,其中P1亚群包括40份材料（33.3%）,P2亚群包括34份材料（28.1%）,其余为P3亚群。61%的试验材料间的亲缘关系为0,约20%的材料之间的亲缘关系介于0到0.1之间。3.连锁不平衡分析:A亚基因组和C亚基因组的连锁不平衡均随着物理距离的增加而降低,但衰减程度各异,A亚基因组的衰减速率较C亚基因组的衰减速率快,当r2的阈值为0.2时,A、C亚基因组的衰减距离分别为250kb和590kb。4.全基因组关联分析:在干旱后测定的性状中一共检测到24个标记与耐旱系数相关联,分布在A02、A03、A04、A07、A08、A09、A10、C01、C03、C06等10条染色体上,可解释的表型变异率在17.65%-34.43%之间。在复水后测定的性状中一共检测到256个标记与综合抗旱能力相关联,分布在A01、A02、A03、A04、A05、A06、A07、A08、A09、A10、C01、C02、C03、C04、C05、C06、C07、C09等18条染色体上,可解释的表型变异率在16.92%-68.56%之间。对检测到的SNP标记进行t测验,最终得到8个与耐旱系数相关的显著SNP标记,可解释的表型变异率在20.65%-27.55%之间,以及96个与综合抗旱能力相关的显著SNP标记,可解释的表型变异率在16.92%-45.93%之间。5.候选基因预测:将检测到的显著相关SNP位点所在的LD区间与法国甘蓝型油菜基因组进行对比,并借助拟南芥基因注释信息,筛选出25个与油菜耐旱系数相关的基因和143个与油菜复水后综合抗旱能力相关的基因,这些相关基因的功能可分为编码转录因子,转运蛋白,生长抑制子,DNA/RNA结合蛋白,酶类,激素响应蛋白,氧化胁迫、渗透胁迫、盐胁迫或水分剥夺响应蛋白,响应根系发育。其中编码酶类的基因最多。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
•   1.1 作物对干旱胁迫的响应
•   1.2 作物的耐旱机制
•     1.2.1 作物根系的耐旱机制
•     1.2.2 渗透调节作用的耐旱机制
•     1.2.3 抗氧化防御系统的耐旱机制
•     1.2.4 其他耐旱机制
•   1.3 作物对旱后复水的响应
•   1.4 油菜对干旱的响应
•   1.5 关联分析
•     1.5.1 关联分析的原理和特点
•     1.5.2 关联分析的途径和步骤
•     1.5.3 关联分析在油菜非生物胁迫中的应用
•   1.6 研究目的和意义
•   1.7 技术路线
• 第2章 材料与方法
•   2.1 试验设计
•   2.2 性状调查
•     2.2.1 地上部鲜重和干重、地下部鲜重和干重的测定
•     2.2.2 叶片保水力的测定
•     2.2.3 叶片相对含水量的测定
•     2.2.4 丙二醛含量的测定
•   2.3 表型数据处理
•   2.4 SNP标记分析
•   2.5 群体结构分析
•   2.6 亲缘关系分析
•   2.7 连锁不平衡分析
•   2.8 关联分析
•   2.9 候选基因预测
• 第3章 结果与分析
•   3.1 表型数据分析
•   3.2 SNP标记分析
•   3.3 群体结构分析
•   3.4 亲缘关系分析
•   3.5 连锁不平衡分析
•   3.6 全基因组关联分析
•   3.7 候选基因预测
• 第4章 讨论
•   4.1 干旱对油菜苗期生长的影响
•   4.2 旱后复水对油菜苗期生长的影响
•   4.3 关联分析与候选基因分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录 120份甘蓝型油菜品种（系）信息
• 主要缩略语
• 致谢
• 发表论文及参加课题一览表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 石鹏程

导师: 唐章林

关键词: 甘蓝型油菜,干旱胁迫,旱后复水,全基因组关联分析,候选基因预测

来源: 西南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 西南大学

基金: 重庆市社会事业与民生保障科技创新专项项目“油菜高效育种技术研究与新材料创制”(cstc2016shms-ztzx80010),国家重点研发计划项目“长江上游及北方油菜高产优质适宜机械化新品种培育”(2018YFD0100500)

分类号: S565.4;Q943.2

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