白菜类作物硫代葡萄糖甙结构和含量的分析及QTL定位

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白菜类作物(Brassica rapa, L. syn. Brassica campestris)是我国重要的芸薹属蔬菜作物和油料作物,品种类型丰富,营养价值高。但由于其具有复杂的遗传背景以及广泛的遗传变异,使得一些重要农艺性状的改良非常困难。随着人民生活水平的提高,消费者对蔬菜营养品质的关注和要求日益提高。硫甙的降解产物是构成十字花科蔬菜特殊辛香风味的主要来源,同时还可作为天然的抗虫、抗菌剂,也和昆虫的繁殖和预测有关;其中很多研究表明异硫代氰酸盐(isothiocyanate, ITC)有良好的抗癌效果和防止微生物繁殖和间接的抗氧化作用。作为十字花科植物的主要活性成分硫代葡萄糖甙的相关研究也越来越受到人们的重视,因此从分子水平上分析白菜类作物中硫代葡萄糖甙的遗传规律,才能实现改良白菜类蔬菜的营养品质,培育高有益硫代葡萄糖甙的白菜类作物新品种,发掘和利用重要的基因资源的目的。本研究利用硫甙含量差异较大、表型差异较大、生育期不同的欧洲油用型白菜Rapid Cycling (L144)和中国大白菜Z16为材料,构建了含120个株系的BC2DH群体。本研究采用HPLC方法,对白菜类作物叶片中硫甙组分和含量进行了评价,为进一步开展白菜类作物中硫甙的积累和遗传研究提供信息。在此BC2DH群体的基础上构建了白菜类作物遗传连锁图谱,并对白菜叶片中硫甙含量进行了QTL定位和遗传效应的分析。其主要结论如下:1.利用HPLC分析了白菜类作物13种类型的叶片中8种硫甙组分的含量,脂肪族硫甙是其中最主要的硫甙,所占的比例均在64%以上,但在大白菜中吲哚族硫甙所占的比例相对最高,约为28.5%。野生白菜的总硫甙含量最高,为17.3μmol·g-1DW。3-丁烯基硫甙(NAP)是含量最高变异幅度最大的,平均含量为2.68μmol·g-1DW,变异范围为0-53.87μmol·g-1DW。方差分析表明,不同基因型间脂肪族硫甙在品种间差异极显著,芳香族硫甙含量在不同季节间差异极显著。相关分析结果表明,脂肪族硫甙NAP与PRO呈负相关;脂肪族硫甙NAP与GBN间呈极显著正相关;芳香族硫甙NAS与脂肪族硫甙PRO极显著正相关。在大白菜的硫甙的主成分分析中,筛选出编号为32、46、45、41、19和47的6份硫甙含量较高的材料。2.利用欧洲油用型白菜Rapid Cycling (L144)和中国大白菜Z16构建了120个株系的BC2DH群体,开发了194个Indel标记,构建了包括10个连锁群的遗传连锁图谱,共覆盖基因组长度563.3 cM,平均图距为2.90 cM。3.采用区间和MQM的作图法,对白菜类作物硫甙的含量进行了QTL定位及遗传效应的分析。在BC2DH群体的8条连锁群上,共检测到15个控制硫甙合成的QTL位点,2个控制NAP的QTL位点,3个控制GBN的QTL位点,3个控制PRO的QTL位点,2个控制GBC的QTL,1个控制NEO的QTL,2个控制40H的QTL,2个控制NAS的QTL,3个控制脂肪族硫甙含量的QTL位点,1个控制总硫甙含量的QTL位点和1个控制GBN/脂肪族硫甙合成比例的QTL位点。LOD值在3.20-16.76范围之间,贡献率范围12.5%-77.0%。
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