【摘 要】
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芥菜型油菜(B.juncea,AABB,2n=36)是芸薹属的三大油料作物之一。脂肪酸是油菜油脂主要组成成分,脂肪酸含量的高低最终决定菜籽油的品质。为研究芥菜型油菜脂肪酸变异的遗传机理,本研究基于一个芥菜型油菜重组自交系群体(QY群体)创建了一张高密度遗传图谱,并对芥酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等主要的脂肪酸含量开展了统计分析、QTL定位、环境互作分析、候选基因克隆、候选基因表达分析等相关研究,主要研
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芥菜型油菜(B.juncea,AABB,2n=36)是芸薹属的三大油料作物之一。脂肪酸是油菜油脂主要组成成分,脂肪酸含量的高低最终决定菜籽油的品质。为研究芥菜型油菜脂肪酸变异的遗传机理,本研究基于一个芥菜型油菜重组自交系群体(QY群体)创建了一张高密度遗传图谱,并对芥酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等主要的脂肪酸含量开展了统计分析、QTL定位、环境互作分析、候选基因克隆、候选基因表达分析等相关研究,主要研究结果如下:1.基于芥菜型油菜QY群体创建了一张包含18个连锁群,总图距为1,830.23c M,平均图距为0.47 c M高密度遗传图谱。2.通过近红外法对2020年和2021年QY群体中芥酸、油酸、亚油酸、亚麻酸含量进行了测定。结果显示芥酸、油酸、亚油酸、亚麻酸含量均表现出了丰富的变异。通过对两年脂肪酸进行相关性分析,芥酸、油酸、亚油酸、亚麻酸之间均存在极显著相关关系。此外,四种脂肪酸均表现出了较高的广义遗传力:芥酸为70.72%、亚油酸为70.31%、油酸为77.72%、亚麻酸为98.80%。3.利用创建的高密度遗传图谱对2020年和2021年两年RIL群体测定的脂肪酸含量进行了QTL定位,共检测到关于芥菜型油菜主要脂肪酸含量的23个QTL,其中4个与芥酸有关;7个与油酸有关;7个与亚油酸有关;5个与亚麻酸有关。对QTL位点与芥菜型油菜全基因组进行序列比对,确定四种脂肪酸调控的候选基因,芥酸调控的候选基因为FAE1;油酸、亚油酸调控的候选基因为FAD2;亚麻酸调控候选基因为FAD3。此外,还分析了QTL与环境间的互作,发现脂肪酸含量变异均受环境影响。4.同源克隆四种脂肪酸调控的候选基因,发现每一个候选基因存在2-3个等位基因拷贝。其中,FAE1基因的两个等位基因分别命名为:Bj FAE1.1和Bj FAE1.2,序列长度为1,522 bp;FAD2基因的三个等位基因分别命名为:Bj FAD2.1、Bj FAD2.2、Bj FAD2.3,序列长度分别为1,155 bp、1,165 bp、1,140 bp;FAD3基因的两个等位基因分别命名为Bj FAD3.1和Bj FAD3.2,序列长度分别为1,134 bp和1,153 bp。5.通过对Bj FAE1.1和Bj FAE1.2,j FAD2.1、Bj FAD2.2和Bj FAD2.3,Bj FAD3.1和Bj FAD3.2蛋白质二级及三级结构预测,这7个基因的蛋白质二级及三级结构以无规卷曲和α螺旋和无规卷曲为主,其中Bj FAE1.1和Bj FAE1.2之间、j FAD2.1和Bj FAD2.2、Bj FAD2.3之间、Bj FAD3.1和Bj FAD3.2之间在α螺旋、无规卷曲、β折叠上存在不同的差异。6.对不同含量脂肪酸的株系在种子发育第7天、14天、21天、28天4个时期的FAE1、FAD2、FAD3基因进行q RT-PCR分析。基因FAE1中,表达量随着时间的增加,呈升高-降低-降低的趋势变化。基因FAD2,表达量呈降低-升高-升高的趋势变化。基因FAD3,表达量呈升高-降低-降低。最后发现FAE1的表达量与FAD3表达量呈正相关关系、与FAD2表达量呈负相关关系,FAD2与FAD3表达量呈负相关关系。综上所述,本研究定位了23个芥菜型油菜主要脂肪酸调控的QTL位点,并对其调控的候选基因FAE1、FAD2、FAD3进行克隆、序列分析及蛋白结构预测,同时分析了候选基因在种子不同发育时期的表达变化情况。本研究的开展将为芥菜型油菜主要脂肪酸性状调控机理研究及分子标记辅助育种打下基础。
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