甘蓝型油菜抗裂角主效QTL精细定位和候选基因鉴定

Seed shedding from pods is commonly referred to as pod shatter, which is a major production risk in rapeseed and becomes a bottleneck restricting development of mechanization in rapeseed industry. With a population derived from the cross of zhongshuang 11 (resistance to pod shattering) and 73290 (susceptible germplasm to pod shattering), a major QTL linked to pod shatter-resistance was identified and located on chromosome A9, and its genetic contribution rate is over 25%. On the basis of QTL analysis, a near-isogenic lines of pod shatter-resistance major QTL will be developed.Then through fine mapping, the major QTL on chromosome A9 will be narrowed to the physical distance of 100 kb between two markers. Finally, all genes located on the fine physical mapping corresponding to the major QTL will be predicted, annotated and classified by bioinformatics analysis. Combining SNP analysis and digital gene expression profiling between two parents, 2-3 putative candidate genes for pod shatter-resistance in Brassica napus will be identified. These results and molecular markers tightly linked to the major QTL in this study can provide useful information for molecular breeding, cloning and functional analysis of pod shatter-resistance genes in rapeseed.The results would also provide a suitable candidate for genetic manipulation to improve pod shatter-resistance in Brassica napus.

油菜品种易裂角导致产量损失严重，是制约油菜产业机械化的瓶颈。课题利用抗裂角指数差异显著的油菜测序品种构建分离群体，并在A9染色体上定位到一个稳定控制抗裂角的主效QTL，贡献率大于25%。针对该主效QTL，本项目将通过连续回交结合标记辅助选择构建杂合QTL-NIL，并自交获得QTL-NIL分离群体；田间种植该群体，利用生物信息学方法，在目标QTL区间逐步加密分子标记并对其进行基因型分析寻找交换单株，结合其抗裂角指数的表型数据，将目标QTL精细定位到100kb左右的标记区间内。最后，对QTL对应的精细物理图谱进行基因预测、注释分类及亲本间SNP分析，结合亲本差异表达基因分析，确定2-3个候选基因。研究结果可用于分子标记辅助选择育种，也可为油菜角果开裂调控的分子机理研究奠定基础，并为基因工程高抗裂角育种提供理论依据和材料资源。

油菜品种易裂角导致产量损失严重，是制约油菜产业机械化的瓶颈。本项目利用抗裂角指数差异显著的油菜测序品种构建分离群体，并在A9染色体上定位到了一个稳定控制抗裂角性状的主效QTL，贡献率大于25%。同时，我们利用收集的油菜资源群体，对角果抗裂角性状进行了关联分析，并研究了抗裂角性状与其他角果性状的相关性，发现抗裂角指数与角果长度显著正相关。通过对不同抗裂角材料的角果结构进行系统分析，我们明确了角果胎座框与果瓣结合面积与抗裂角的关系。另一方面，我们针对该主效QTL，通过连续回交结合标记辅助选择构建了杂合QTL-NIL，并自交获得QTL-NIL分离群体。为了加密QTL区间，我们开发了抗裂角QTL区域SSR标记和SNP标记，对抗裂角主效QTL进行了精细定位，获得了抗裂角的连锁分子标记并获得了专利授权。最终在目标QTL区间逐步加密分子标记并对其进行基因型分析寻找交换单株，同时结合油菜资源群体关联分析结果，将目标QTL精细定位到了120kb的标记区间内。对QTL对应的精细物理图谱进行基因预测、注释分类及亲本间SNP分析和表达谱分析，确定了3个在亲本间有序列差异的候选基因。最终通过对功能验证，我们鉴定出了调控粒重、角果长度、抗裂角的功能基因ARF18。功能分析表明，ARF18是调控生长素反应基因表达的一种转录因子，具有转录抑制活性。研究结果为甘蓝型油菜抗裂角的基因克隆及抗裂角品种的选育提供了理论和技术基础。项目的研究实施共发表SCI论文3篇，获得授权专利1项。