甘藍型油菜濕害脅迫響應性狀的全基因組關聯分析及候選基因預測

李陽陽 荊蓉蓉 呂蓉蓉 石鵬程 李 欣 王 芹 吳 丹 周清元 李加納 唐章林,*

甘藍型油菜濕害脅迫響應性狀的全基因組關聯分析及候選基因預測

李陽陽1,2,3,**荊蓉蓉1,3,**呂蓉蓉1,2,3石鵬程1,2,3李 欣1,2,3王 芹1,2,3吳 丹1,2,3周清元1,3李加納1,2,3唐章林1,2,3,*

1西南大學農學與生物科技學院, 重慶 400715;2西南大學農業科學研究院, 重慶 400715;3重慶市油菜工程技術研究中心, 重慶 400715

濕害嚴重影響油菜的產量和品質, 前人在耐濕機制和生理響應等方面已經做了許多研究, 但涉及油菜耐濕相關基因的研究相對較少。本研究以248份甘藍型油菜品種(系)為材料, 進行濕害脅迫處理, 調查了8個濕害響應的相關性狀, 基于60K Illumina Infinium SNP芯片基因型數據對各性狀耐濕系數進行了全基因組關聯分析和濕害響應候選基因預測。結果顯示, 濕害脅迫較正常灌溉油菜幼苗綠葉數減少, 地上部干重和鮮重以及葉片可溶性蛋白含量降低, 葉片POD酶活性和MDA含量略有升高。地下部干重和鮮重在多數材料中降低, 而在有些材料中升高, 變化幅度均較小。經全基因組關聯分析共檢測到與耐濕系數顯著關聯的SNP標記36個, 可解釋表型變異8.28%~12.95%, 其中17個所關聯的耐濕系數在基因型間具有顯著(<0.05)或極顯著(<0.01)差異, 其所在的Blocks共覆蓋了71個候選基因, 包括Blast到同源擬南芥基因64個, 主要編碼轉錄因子(如Transcription initiation factor IIF、bZIP68、myb-like HTH transcriptional regulator family protein)、轉運蛋白(如SUC2)、生長抑制子(如ING2)、蛋白磷酸酶(如Protein phosphatase 2C family protein)、DNA/RNA結合蛋白[如bHLH DNA-binding superfamily protein、RNA-binding (RRM/RBD/RNP motifs) family protein]、激素響應蛋白(如ARF8、ADC2、ERD6、NF-YC9)以及氧化脅迫、滲透脅迫、鹽脅迫或水分剝奪響應蛋白(如ERD6、NP1、TIR-NBS-LRR、CRT1b)等。本研究可為揭示甘藍型油菜耐濕機理和培育耐濕新品種奠定基礎。

甘藍型油菜; 濕害脅迫響應性狀; 全基因組關聯分析; 候選基因

水分是影響作物生長發育的重要非生物因子, 水分過多或過少均會對作物產生不同程度的危害。濕害是由于土壤水分超過田間最大持水量并長期處于飽和狀態, 對作物生長發育產生的危害[1], 主要是對作物產生次生脅迫[2], 導致作物根系缺氧, 出現生理失水, 嚴重時會使根系腐爛發臭[3]。……