油菜角果数自然变异机制的系统解析
发布时间：2022-02-18 18:38
油菜产量构成三因子（角果数、每角粒数和粒重）中,角果数和产量相关性最高,对产量的贡献最大。油菜角果数性状遗传基础复杂,且极易受环境条件影响,近年来油菜角果数性状研究进展较为缓慢。油菜种质资源中角果数呈现很大的变异幅度,是遗传和育种研究的宝贵基因资源,但其调控基因和机制基本上不清楚,这限制了育种家对其进一步的遗传改良。针对这一现状,本研究利用油菜关联群体及其中的极端品系,从遗传、生理、显微和分子层面对角果数的调控机制进行了比较系统而全面的解析,主要研究结果如下:1、本文明确提出了将角果数分解为花器官数目和结角率两个子性状的学术思想,并且发现花器官数目的差异是角果数自然变异的主要原因（相对贡献率为75.2%）。据此,对决定花器官数目的花芽分化全过程进行了连续显微观察,发现极端材料间花序分生组织形态差异不明显,花芽分化的累积数量差异是其最终数目差异的主要原因。对决定角果和花器官数目的多个可能生理指标进行了测量和比较,发现极端材料间角果数与总光合作用、生物量高度相关。2、利用油菜核心关联群体结合高密度SNP分型和多环境精准表型鉴定对角果数进行全基因组关联分析（GWAS）,共鉴定到27个显著关联...
【文章来源】：华中农业大学湖北省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
茎端分生组织结构及其维持的分子信号通路（崔玉超和陈亮2016）
华中农业大学2019届博士研究生学位（毕业）论文6此后GWAS成为研究基因与疾病性状关联的新兴策略。关联分析的理论基础是连锁不平衡（linkagedisequilibrium,LD）。图1.2关联分析流程图，以根系性状为例。（OguraandBusch2014）Figure1.2SchematicofanexemplaryGWASworkflow,takingroottraitsasanexample.(OguraandBusch2014)连锁不平衡（linkagedisequilibrium,LD）也被称为配子不平衡或等位基因关联。当群体中某座位的等位基因与另一座位的等位基因同时出现的概率比随机分布中两个等位基因同时出现的概率大时，就认为这两个基因座位处于连锁不平衡状态。不同多态性（如单核苷酸多态性SNPs）之间的关联是由它们共同的突变史和重组历史造成的（SherryandJeffry2003）。在一个大的、随机交配的群体中，位点间独立分离；在没有选择，突变或迁移的情况下，多态性基因座将处于连锁平衡状态，而人工选择等会增加LD水平（SherryandJeffry2003）。对于LD值的衡量主要有两种方法，分别是r2（squaredallele-frequencycorrelations）和D"（standardizeddisequilibriumcorrelation）。r2和D"的取值范围均为0-1，其不同计算方法的区别在于如何度量观察到的单倍型频率和预期值之间的差异（SherryandJeffry2003）。其值越大，则表明不同位点间连锁不平衡程度越高，当两位点间r2或D"值为0时，表明他们之间不存在连锁不平衡；当两位点间r2或D"值为1时，则表明他们之间完全连锁。关联分析中，LD衰减距离一般指r2=0.1或D"=0.5时其所在染色体上的物理距离。LD衰减
油菜角果数自然变异机制的系统解析7距离较小，表明GWAS分析得到的定位结果区间较小，定位精度高；反之，若LD衰减距离较大，则定位区间较大，需进一步精细定位（魏丽娟2016）。图1.3连锁与连锁不平衡（BushandMoore2012）Figure1.3LinkageandLinkageDisequilibrium(BushandMoore2012).注：在一个家系中，两个遗传标记在染色体上保持连锁，并没有在减数分裂期间通过重组事件发生分离。在群体中，来自初始世代的染色体序列通过重组事件依次减校随着时间的推移，群体中染色体上的一对标记从连锁不平衡逐渐过渡到连锁平衡。Note:withinafamily,linkageoccurswhentwogeneticmarkersremainlinkedonachromosomeratherthanbeingsplitapartbyrecombinationeventsduringmeiosis.Inapopulation,thechromosomalsequencesfromtheinitialgenerationaresequentiallyreducedbyrecombinationevents.Overtime,apairofmarkersonachromosomeinapopulationmovesfromlinkagedisequilibriumtolinkageequilibrium.与传统连锁分析相比，关联分析具有以下优势：一、关联分析可以利用现有自然群体进行目标性状的定位，无需通过亲本杂交、后代自交、回交等手段额外进行定位群体的构建，省时省力；二、关联分析可以检测同一基因座上的多个优异等位基因，突破连锁群体中变异仅限于双亲遗传背景的限制；三、关联分析检测精度更高，理论上可以达到单基因水平；四、关联分析所用标记通常都以物理位置进行标定，而连锁分析是基于遗传连锁图谱进行定位，不同群体关联分析得到的定位结果易于整合和分析；五、同时对多个性状的GWAS分析可以发现不同性状间的潜在关联。例如，GWAS研究曾发现，根的分生组织长度和成熟细胞长度之间存在紧密的
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘蓝型油菜湿害胁迫响应性状的全基因组关联分析及候选基因预测[J]. 李阳阳,荆蓉蓉,吕蓉蓉,石鹏程,李欣,王芹,吴丹,周清元,李加纳,唐章林. 作物学报. 2019(12)
[2]拟南芥茎尖干细胞调控机制的研究进展[J]. 崔玉超,陈亮. 厦门大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]甘蓝型油菜主花序有效角果数QTL定位[J]. 孙美玉,华玮,刘静,王新发,刘贵华,王汉中. 中国油料作物学报. 2013(01)
[4]我国油菜生产现状及发展趋势[J]. 殷艳,王汉中. 农业展望. 2011(01)
[5]2000—2009年中国冬油菜区试品种品质及产量性状的演变[J]. 俞琦英,刘凤兰,张冬青. 中国农学通报. 2010(16)
[6]甘蓝型油菜产量及其相关性状的配合力及遗传分析[J]. 邹晓芬,邹小云,宋来强,张建模,熊任香,余瑞新. 江西农业学报. 2007(02)
[7]甘蓝型油菜产量及其构成因素的QTL定位与分析[J]. 张书芬,傅廷栋,朱家成,王建平,文雁成,马朝芝. 作物学报. 2006(08)
[8]紧凑型油菜数量性状的遗传与杂种优势研究[J]. 王俊生,张文学,田建华,李殿荣. 西北农业学报. 2006(03)
[9]叶面积测定方法的研究效果初报[J]. 冯冬霞,施生锦. 中国农学通报. 2005(06)
[10]杂交油菜亲本主要农艺性状的遗传分析[J]. 李少钦,王俊生,张文学,田建华,李殿荣. 西北农业学报. 2005(01)
博士论文
[1]甘蓝型油菜粒重母体调控机理解析[D]. 李娜.中国农业科学院 2015
[2]甘蓝型油菜napin基因启动子的克隆与几个重要农艺性状的初步QTL定位[D]. 高必军.四川农业大学 2007
硕士论文
[1]QTL定位结合转录组测序鉴定甘蓝型油菜角果数变异候选基因[D]. 叶姜.中国农业科学院 2016
[2]甘蓝型油菜结实相关性状分析及QTL定位[D]. 吴建忠.华中农业大学 2010
本文编号：3631347
【文章来源】：华中农业大学湖北省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
茎端分生组织结构及其维持的分子信号通路（崔玉超和陈亮2016）
华中农业大学2019届博士研究生学位（毕业）论文6此后GWAS成为研究基因与疾病性状关联的新兴策略。关联分析的理论基础是连锁不平衡（linkagedisequilibrium,LD）。图1.2关联分析流程图，以根系性状为例。（OguraandBusch2014）Figure1.2SchematicofanexemplaryGWASworkflow,takingroottraitsasanexample.(OguraandBusch2014)连锁不平衡（linkagedisequilibrium,LD）也被称为配子不平衡或等位基因关联。当群体中某座位的等位基因与另一座位的等位基因同时出现的概率比随机分布中两个等位基因同时出现的概率大时，就认为这两个基因座位处于连锁不平衡状态。不同多态性（如单核苷酸多态性SNPs）之间的关联是由它们共同的突变史和重组历史造成的（SherryandJeffry2003）。在一个大的、随机交配的群体中，位点间独立分离；在没有选择，突变或迁移的情况下，多态性基因座将处于连锁平衡状态，而人工选择等会增加LD水平（SherryandJeffry2003）。对于LD值的衡量主要有两种方法，分别是r2（squaredallele-frequencycorrelations）和D"（standardizeddisequilibriumcorrelation）。r2和D"的取值范围均为0-1，其不同计算方法的区别在于如何度量观察到的单倍型频率和预期值之间的差异（SherryandJeffry2003）。其值越大，则表明不同位点间连锁不平衡程度越高，当两位点间r2或D"值为0时，表明他们之间不存在连锁不平衡；当两位点间r2或D"值为1时，则表明他们之间完全连锁。关联分析中，LD衰减距离一般指r2=0.1或D"=0.5时其所在染色体上的物理距离。LD衰减
油菜角果数自然变异机制的系统解析7距离较小，表明GWAS分析得到的定位结果区间较小，定位精度高；反之，若LD衰减距离较大，则定位区间较大，需进一步精细定位（魏丽娟2016）。图1.3连锁与连锁不平衡（BushandMoore2012）Figure1.3LinkageandLinkageDisequilibrium(BushandMoore2012).注：在一个家系中，两个遗传标记在染色体上保持连锁，并没有在减数分裂期间通过重组事件发生分离。在群体中，来自初始世代的染色体序列通过重组事件依次减校随着时间的推移，群体中染色体上的一对标记从连锁不平衡逐渐过渡到连锁平衡。Note:withinafamily,linkageoccurswhentwogeneticmarkersremainlinkedonachromosomeratherthanbeingsplitapartbyrecombinationeventsduringmeiosis.Inapopulation,thechromosomalsequencesfromtheinitialgenerationaresequentiallyreducedbyrecombinationevents.Overtime,apairofmarkersonachromosomeinapopulationmovesfromlinkagedisequilibriumtolinkageequilibrium.与传统连锁分析相比，关联分析具有以下优势：一、关联分析可以利用现有自然群体进行目标性状的定位，无需通过亲本杂交、后代自交、回交等手段额外进行定位群体的构建，省时省力；二、关联分析可以检测同一基因座上的多个优异等位基因，突破连锁群体中变异仅限于双亲遗传背景的限制；三、关联分析检测精度更高，理论上可以达到单基因水平；四、关联分析所用标记通常都以物理位置进行标定，而连锁分析是基于遗传连锁图谱进行定位，不同群体关联分析得到的定位结果易于整合和分析；五、同时对多个性状的GWAS分析可以发现不同性状间的潜在关联。例如，GWAS研究曾发现，根的分生组织长度和成熟细胞长度之间存在紧密的
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘蓝型油菜湿害胁迫响应性状的全基因组关联分析及候选基因预测[J]. 李阳阳,荆蓉蓉,吕蓉蓉,石鹏程,李欣,王芹,吴丹,周清元,李加纳,唐章林. 作物学报. 2019(12)
[2]拟南芥茎尖干细胞调控机制的研究进展[J]. 崔玉超,陈亮. 厦门大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]甘蓝型油菜主花序有效角果数QTL定位[J]. 孙美玉,华玮,刘静,王新发,刘贵华,王汉中. 中国油料作物学报. 2013(01)
[4]我国油菜生产现状及发展趋势[J]. 殷艳,王汉中. 农业展望. 2011(01)
[5]2000—2009年中国冬油菜区试品种品质及产量性状的演变[J]. 俞琦英,刘凤兰,张冬青. 中国农学通报. 2010(16)
[6]甘蓝型油菜产量及其相关性状的配合力及遗传分析[J]. 邹晓芬,邹小云,宋来强,张建模,熊任香,余瑞新. 江西农业学报. 2007(02)
[7]甘蓝型油菜产量及其构成因素的QTL定位与分析[J]. 张书芬,傅廷栋,朱家成,王建平,文雁成,马朝芝. 作物学报. 2006(08)
[8]紧凑型油菜数量性状的遗传与杂种优势研究[J]. 王俊生,张文学,田建华,李殿荣. 西北农业学报. 2006(03)
[9]叶面积测定方法的研究效果初报[J]. 冯冬霞,施生锦. 中国农学通报. 2005(06)
[10]杂交油菜亲本主要农艺性状的遗传分析[J]. 李少钦,王俊生,张文学,田建华,李殿荣. 西北农业学报. 2005(01)
博士论文
[1]甘蓝型油菜粒重母体调控机理解析[D]. 李娜.中国农业科学院 2015
[2]甘蓝型油菜napin基因启动子的克隆与几个重要农艺性状的初步QTL定位[D]. 高必军.四川农业大学 2007
硕士论文
[1]QTL定位结合转录组测序鉴定甘蓝型油菜角果数变异候选基因[D]. 叶姜.中国农业科学院 2016
[2]甘蓝型油菜结实相关性状分析及QTL定位[D]. 吴建忠.华中农业大学 2010
本文编号：3631347
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