大白菜叶球相关性状的全基因组关联分析

Leafy head was the main organ for eaten in Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis). The leafy head morphology related characters( such as size, weight, type of leafy head, and ect. ) were important object characters to be improved in breeding process of Chinese cabbage. Understanding the genetic and molecular mechanisms of leafy head development will greatly facilitate the genetic improvement of Chinese cabbage yield. However, many aspects of leafy head development were still unclear at present. In this study, we will use genome-wide association analysis strategy to mapping loci controlling leafy head morphology of Chinese cabbage. A total of 144 Chinese cabbage germplasm resources and 300-500 SSR molecular markers will been used for mapping. The SSR markers significantly linked with leafy head related traits will be found and their elite alleles will be determined. The functions of major QTLs and the effects of pyramiding elite alleles at different QTLs will be validated using F1 and F2 populations. This study will provide important information not only for molecular design breeding in Chinese cabbage, but also for fine mapping and cloning of genes controlling leafy head morphology.

叶球是大白菜（Brassica rapa L. ssp. pekinensis）的主要食用器官，叶球形态性状（大小、重量和结球类型等）是大白菜育种的重要目标性状。阐明调控叶球形态发育的遗传和分子机制，对于进行大白菜高产高效育种具有重要意义。但目前对于大白菜叶球形态发育的遗传和分子机制有许多方面尚未明了。本研究拟以144份大白菜种质资源为材料，利用300-500个覆盖大白菜10条染色体的SSR分子标记，采用全基因组关联分析的方法对控制大白菜叶球形态相关性状的基因进行遗传定位，找到与之紧密连锁的SSR分子标记，分析其优良等位变异类型，并利用F1和F2群体对重要QTL的效应及多个QTL最优等位变异的聚合效应进行验证，为大白菜新品种的分子设计和重要基因的精细定位与克隆奠定基础。

大白菜是我国栽培面积和生产供应数量最大的蔬菜作物，在我国的蔬菜生产和供应中占有非常重要的地位。叶球是大白菜（Brassica rapa L. ssp. pekinensis）的主要食用器官，叶球形态性状（大小、重量和结球类型等）是大白菜育种的重要目标性状。阐明调控叶球形态发育的遗传和分子机制，对于进行大白菜高产高效育种具有重要意义。在本项目资助下，项目组成员经过3年的努力，圆满完成了项目计划的内容和任务指标，主要结果如下：（1）本项目广泛搜集了我国大白菜主产区的重要种质资源，以149份具有代表性的大白菜种质资源为实验材料，对叶球重要性状进行了连续三年的田间调查和分析，获得了大量详实的田间数据；（2）根据转录组测序的结果在全基因组水平上进行了EST-SSR的开发，共得到10,420个EST-SSR，其中2744个是新的EST-SSR，通过简化基因组测序，共得到356,077个群体SNP和193,693个群体InDel；（3）利用全基因组关联分析法，对15个重要性状进行了遗传定位，2014、2015、2016年度分别检测到个4613、3834、3510个与大白菜重要性状关联的SNP位点（P<0.001），其中有383个SNP位点可以在两个年份重复检测到，有48个关联位点可以在三个年份重复检测到；（4）采用基于自然群体的多混池重测序（MP-Reseq）的策略利用Fst分析方法对大白菜叶球抱合类型（叠抱、合抱）进行了遗传定位，在8条染色体上共定位到42个关联区域，进一步配制F2群体，对该性状采用BSA的方法进行了QTL定位，在A09染色体上5-8M的范围内定位到一个候选区间，并采用KASP方法，对该区间内一个SNP位点开发了两对KASP引物在50个表型分离明显的F2群体中进行了验证；（5）对大白菜叶片毛刺基因进行了精细定位、基因克隆和标记开发，并在F2群体、关联分析群体和市售大白菜主要品种中进行了分析和验证；（6）获山东省科技进步二等奖1项，获山东省农业科学院科技进步一等奖1项，发表SCI论文2篇，获授权国家发明专利1项，博士后出站2名，博士生毕业2名。