甘蓝型油菜角果长度主效QTL的精细定位和候选基因分析

Silique plays important roles in seed development in rapeseed as photosynthesis source and sink organ. A major QTL cluster for silique length and seed weight was detected in A9 chromosome of rapeseed in previous studies. In this proposal, the method of QTL-seq will be employed to fine map QTL for silique length in combination with genome resquencing, and the function of candidate gene will be identified. This study will be of interest for illuminating the relationship between silique length and seed weight, and for providing gene source for molecular breeding in rapeseed.

油菜角果是重要的"源"和"库"器官，对油菜籽粒生长起到重要作用。前期研究发现油菜A9连锁群上存在一个角果长度和千粒重主效QTL重叠的区间。本项目申请拟通过基因组重测序，利用QTL-seq的方法，精细定位该QTL并克隆角果长度基因，分析该基因是否同时也控制千粒重性状。该研究的开展不仅将在分子水平上阐明角果长度和千粒重的相互关系，而且为分子育种增加油菜产量提供基因资源。

甘蓝型油菜是我国乃至世界上重要的油料作物，角果长度是影响甘蓝型油菜产量的重要因素之一。在之前的研究中，我们在A09染色体上定位到了一个控制角果长度的主效QTL。为了精细定位这个QTL，我们首先在BC4F2群体中选择了极端角果长度的材料利用QTL-seq的方法将这个QTL划分成了2个相邻的QTL；然后利用157份甘蓝型油菜的基因组重测序数据对角果长度进行了全基因组关联分析，在A09染色体上锁定了一个控制角果长度的区间；结合QTL-seq和关联分析的结果，我们将A09染色体上的qSLA09-1缩小在了27.78-28.26 Mb的范围内。利用关联分析群体中极端表型材料的转录组分析的结果发现，昼夜节律、光合作用、细胞分裂和信号转导转录调控途径是显著富集的，这表明在长短角果之间，这些途径的基因是有显著区别的，这些途径上的基因对角果长度有一定的影响。我们在A09染色体的27.78-28.26 Mb挖掘到一个控制角果长度的候选基因-BnaA.CYP78A9a。我们发现这个基因在长短角果间的表达量存在显著差异，通过基因序列分析，我们发现该基因的启动子区域存在4个SNP的差异，但是其基因编码区却不存在任何差异。该基因在拟南芥中过量表达导致角果长度变短，粒重增加。综上所述，我们的研究结合分子生物学和基因组学的方法，找到一个新的控制角果长度和粒重的基因。