大白菜紫色性状的分子标记与QTL定位研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dzluzd2009
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大白菜(Brassica campestris L.ssp.Pekinensis(Lour.)Olsson)起源于中国,是具有中国传统特色又有较大影响的一种蔬菜作物,是我国蔬菜栽培中分布最广、种植面积最大的蔬菜作物之一。我国大白菜种质资源丰富,叶球颜色从白色到深绿色表现出很大的变异。近年来,不同球色育种已经成为新、奇、特大白菜品种选育的新方向。经初步研究,大白菜叶球紫色性状表现出数量性状的遗传特点。借助分子标记和QTL定位研究,可实现其分子标记辅助选择,极大地提高育种效率。本研究通过田间观察、统计紫色等性状,对大白菜紫色性状的遗传规律进行初步研究;利用改进的限制性位点扩增多态性(RSAP)标记技术,结合SRAP、SSR和RAPD等标记技术,以高代自交系紫菜薹和大白菜杂交产生的F2代125个单株为材料,构建了一张大白菜分子连锁图谱。基于所构建的图谱与田间调查的紫色等9个性状的表型值,采用多重区间定位法,进行了紫色等性状的QTL定位研究。试验获得以下研究结果:1.对RSAP标记技术的引物进行了重新设计,以大白菜、紫菜薹自交系及其F1、F2的DNA为模板,对反应体系进行了优化,对其重复性进行了检验。技术要点为:通过在限制性位点序列的3’端增加3个选择性碱基,5’端设计为10~12个碱基的随机序列,设计了14条长度为19bp的(RSAP)新引物。PCR扩增的前5个循环退火温度为35℃,后35个循环为52℃。优化后的在25μL的反应体系中,最佳DNA用量为2.0μL(20.0ng·μL-1)、Mg2+3.0μL(25mmol·L-1)、Taq酶1.5U、dNTPs 2.0μL(2.5mmol·L-1)、引物各0.6μL(10μmol·L-1)。在此基础上,用小麦和荞麦自交系对其适用性进行了检验,结果良好。2.通过6个F2和3个BC1群体田间观察、统计及卡方(x2)适合性检验,研究了大白菜紫色性状的遗传规律。结果表明,叶柄色在4个F2群体的符合3:1分离规律,2个BC1群体符合1:1分离规律。说明叶柄紫色性状是由一对主基因控制的部分显性遗传,紫色深浅呈现剂量效应。1个分离异常的F2群体的EST-SSR分析表明,5对共显性引物的带型均符合1:2:1分离比例,其中标记BC21与控制果荚色的一个主效QTL连锁,表明果荚色也符合一对主效基因控制的理论。表型与基因型不完全相符,表明环境条件对紫色性状的表达影响很大,同时可能还有微效基因在发挥作用。3.采用BSA法,从640个RAPD引物中筛选出2个引物S79和S123,分别能扩增出与叶柄紫色性状连锁的条带S79-934和S123-750。连锁分析发现,标记S79-934和S123-750与紫色基因间的遗传距离分别为13.73cM和18.65cM,并且位于紫色基因的两边。回收S79-934特异带,克隆并测序,比较分析表明,其与大白菜1号染色体上已知克隆KBrH077A05的全序列(113253bp)有99%的相似性,初步推断控制叶柄紫色性状的主基因位于大白菜1号染色体上。4.基于231个多态性标记,利用JoinMap 3.0软件,得到包含163个标记、11个连锁群和4个连锁片段的遗传图谱,其中包括117个RSAP标记、38个SRAP标记、5个SSR标记和3个RAPD标记。图谱覆盖总长度为821.3 cM,标记间平均图距为5.04 cM。并推断LG4与大白菜1号染色体对应。5.采用MIM法,结合性状田间调查数据,对大白菜紫色等9个农艺性状进行QTL定位及遗传效应研究,共检测出44个QTL,其中控制叶柄色的QTLs10个,控制花蕾颜色的QTLs3个,控制花薹颜色的QTLs6个,控制果荚颜色的QTLs4个,控制抽薹期的QTLs4个,控制初花期的QTLs5个,控制叶翅数目的QTLs5个,控制一级侧枝数目的QTLs3个,控制果喙长度的QTLs4个。各个性状都检测到了效应较大的QTL。针对叶柄紫色性状,只要对LG1上QTL cp1.2和LG4上的cp4.2进行标记辅助选择,就能达到较好的效果。
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