甘蓝型油菜开花期的QTL定位及候选基因鉴定
2023-12-20赵卫国塔娜张立坚李保军赵小萍尚丽平王灏穆建新
赵卫国 塔娜 张立坚 李保军 赵小萍 尚丽平 王灏 穆建新
摘 要 为了解析油菜开花期性状的遗传机制,利用KN DH群体在冬性、半冬性和春性环境的开花期表型和KN 高密度遗传连锁图谱,通过Wincart 2.5软件的符合区间作图法对油菜开花期性状进行QTL定位及候选基因鉴定。结果显示,共鉴定到119个开花期QTL,单个QTL解释表型变异最大是qFT-13DL16-4 (25.96%),最小的是qFT-13ZY2-1(2.48%)。利用元分析的方法将初步鉴定的QTL整合为consensus QTL,共获得26个环境稳定表达QTL,包括7个开花期主效QTL。如cqFT-A2-3、cqFT-A2-4在春性环境稳定表达,cqFT-C6-4、cqFT-C6-7、cqFT-C6-12、cqFT-C6-13在冬性和半冬性环境稳定表达, cqFT-C6-14在冬性环境稳定表达QTL。主效QTL置信区间共鉴定到15个与成花诱导相关的候选基因,如BnaA02g12260D(RGA1)、BnaA02g15390D(AGL12)、BnaA02g16710D(LKP2)和BnaC06g19930D(NUA)等,这些候选基因主要涉及赤霉素、光周期、生物钟、春化作用响应和花发育等功能。可见,油菜开花期主效QTL及其候选基因的鉴定为开花期基因的精细定位和图位克隆奠定基础,也为培育早熟、高产油菜品种提供指导。
关键词 甘蓝型油菜;双单倍体株系;开花期性状;QTL定位;候选基因鉴定
油菜是世界上重要的油料作物之一,也是中国食用植物油的主要来源,具有很高的营养和经济价值[1]。目前,中国食用植物油自给率严重不足,60%以上需要进口[2]。高产稳产的油菜品种是油菜育种的主要目标。油菜开花期由多基因控制且受外界环境影响较大。在不同的气候、生态环境,油菜开花期表现出较大的表型差异[3]。根据不同的生态环境,可将油菜分为冬性、半冬性和春性3种生态类型[4]。冬性油菜需要一定的低温才能通过春化,春化持续时间较长;半冬性油菜对春化的要求相对较低,春化持续时间也相对较短;春性油菜开花几乎不经过低温春化就能够正常开花[5]。此外,油菜作为重要的倒茬作物,开花期过长将会导致油菜成熟期的推迟,从而影响了下茬作物的正常栽培[6-7]。因此,必须严格控制油菜的开花期从而调节油菜的成熟期。在油菜品种选育过程中,开花期可作为油菜早熟品种选育的重要指标。
数量性状定位(QTL)是阐明数量性状遗传基础和识别QTL位点的有效途径[8]。目前,科研工作者已经成功对玉米花期[9]、油菜株高[10]、水稻粒形、粒质量和粒长[11-12],小麦萌发期抗旱和耐盐[13]等重要性状进行QTL定位研究,并且也获得相关性状的QTL。油菜开花期属于数量性状,不同的定位群体鉴定的开花期QTL数量和在染色体上的分布具有较大差异。Ferreira等[14]对以甘蓝型冬、春油菜构建的DH群体开花期进行QTL定位,鉴定到3个开花期QTL分别位于A09、C02和C06 染色体上;Butruille等[15]以冬、春油菜的杂交和回交群体作为定位群体,鉴定到的开花期QTL主要位于A02、A03、A07、A08、A09、C02 和 C05 染色体上;Zhao等[16]对油菜DH群体的株高、开花期和成熟期进行QTL鉴定,检测到7个开花期显著性QTL;蔡长春等[17]对油菜开花期进行QTL定位,鉴定到分别位于A04和A06染色体上的2个主效QTL。这些研究结果充分表明油菜开花期性状由不同染色上的多个位点控制,表现出开花期性状调控的复杂性。同时,许多作物开花期QTL的定位也为本研究甘蓝型油菜开花期的QTL定位提供理论基础和技术支持。
QTL定位是获得区间候选基因的先决条件。随着甘蓝型油菜基因组的公布,利用甘蓝型油菜基因组数据库(http://www.genoscope.fr/ brassicanapus/),通过QTL置信区间的物理距离与油菜基因组的线性关系,可获得QTL区间潜在基因。由于甘蓝型油菜与拟南芥同源及基因的保守性,利用拟南芥基因组数据库与甘蓝型油菜候选基因进行Blast比对,确定甘蓝型油菜基因在拟南芥中的同源基因及功能注释[18]。目前,已经鉴定到油菜开花期基因BnCOA1与拟南芥CO基因同源[19],BnFLC1与拟南芥FLC基因同源等[20]。因此,通过QTL区间及其区间的潜在基因进行鉴定和功能解析,以期获得油菜开花期的潜在候选基因。
目前,对油菜定位群体同时在冬性、半冬性和春性3个生态类型的开花期表型进行QTL定位,相关研究还相对较少。本研究主要通过利用油菜KN Double haploid(DH)群体在3个生态环境(冬性、半冬性和春性生态环境)连续多年的开花期表型,并结合高密度遗传连锁图谱对甘蓝型油菜开花期性状的QTL进行定位、分析,在分子水平解析油菜开花期的调控机理,并获得控制油菜开花期重要QTL及潜在候选基因。研究结果可为油菜开花期QTL的精细定位和基因的图位克隆奠定坚实基础,同时也为培育早熟油菜新品种提供新的基因资源和指导依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2007年以春性甘蓝型油菜纯系KenC-8为父本,冬性甘蓝型油菜纯系N53-2为母本,通过人工杂交和小孢子培养构建了由348份Double haploid(DH)系组成的KN DH群体。该研究以甘蓝型油菜KN DH群体为试验材料,对其不同生态环境开花期表型进行考察。
1.2 田間试验
以 KN DH 群体及其亲本作为试验材料,2010-2013年和2015-2018年8个年份种植在冬性环境陕西省杂交油菜研究中心(大荔)试验田(编码为 DL,经纬度为 109.94°E,34.79°N)和陕西省杂交油菜研究中心(杨陵)试验田(编码为YL,经纬度为 108.07°E,34.28°N);2012-2015年连续4 a种植在半冬性环境湖北武汉华中农业大学油菜试验田(编码为 WH,经纬度为 113.68°E,30.58°N), 2010-2012 年连续 3 a种植在春性环境甘肃省张掖油菜加代试验田(编码为 ZY,经纬度为100.45°E,38.93°N),并记录每年试验的播种时间。以种植年份和地点编码组合对各个种植环境进行命名,如2013年种植在湖北武汉命名为13WH。KN DH群体在冬性环境试验每年3个重复,半冬性和春性环境试验每年皆2个重复。田间试验采用完全随机区组设计排列,每个DH系播种2行,行距40 cm,株距20 cm,按照油菜正常的试验管理方式进行管理。
1.3 数据统计与分析
油菜初花期是以该材料中50%以上株系主花序第一朵花开为标准,记录为该材料的初花期。将初花期和播种期之间的时间进行计算,记录为该品系的开花期。在甘肃省张掖春性环境,由于KN DH群体是由春性和冬性亲本构建而来,KN DH群体母本N53-2和部分DH系对春化温度和持续时长要求差异导致不能正常开花或者初花期推迟过长。将在油菜生长期不能正常开花或者其他DH系收获时还没有达到初花期的标准,以同年其他品系成熟期作为初花期来计算这部分DH系的开花期[20]。利用Excel 2010软件对开花期表型数据进行处理。
1.4 开花期的QTL定位与QTL整合
通过KN DH群体的高密度SNP遗传连锁图谱,结合各生态环境油菜的开花期表型,利用Wincart 2.5软件进行QTL检测分析[21]。软件扫描以种植环境作为环境因子处理,采用复合区间作图法(CIM),通过逐步回归方法选择协因子,背景标记数目设为5,窗口大小设为10 cM,扫描步长设为1.0 cM进行QTL检测。以P=0.05分别对每个环境的表型进行1 000次排布测验方法(permutation test)确定LOD阈值,最终将显著性水平的LOD阈值估算为2.5。 当LOD值≥LOD阈值时的QTL称为显著性identified QTL[22]。Identified QTL命名以“q性状缩写+种植年份地点编码+染色体编号” [23],若该性状在同一种植环境同一染色体上检测到多个显著性QTL,将依次以“-1,-2”等来区分,如qFT.12ZY2-1代表2012年在甘肃张掖试验点检测到位于A02染色体上的第1个QTL。
利用BioMercator 4.2软件对不同环境中 identified QTL进行整合获得consensus QTL[24]。将consensus QTL以“cq”+“性状缩 写+染色体编号”+“在该染色体上第几个QTL”命名,如“cqFT.A2-1”表示开花期consensus QTL位于A02染色体第1个QTL。将在两个种植环境表型变异≥10%或者一个种植环境表型 变异≥20%的consensus QTL 认定为主效QTL[25]。
1.5 开花期QTL置信区间候选基因鉴定与分析
结合甘蓝型油菜“Darmor-bzh”参考基因组,将与QTL连锁的50-mer SNP探针序列在NCBI数据库进行Blast,同源位点作为QTL区域候选基因。KN高密度SNP遗传连锁图谱上所有的标记用于确定遗传连锁图和物理图的线性关系[26]。如果1个SNP比对到参考基因组多个位点区域,仅选择与该位点相一致的连锁群位点,如果1个SNP在同一连锁群上有多个同源位点,通过该位点上下游物理位置手动进行确认[27]。将与QTL置信区间对应一致的基因组区域内的所有基因认定为该QTL区域内的候选基因[28]。结合拟南芥数据库对QTL区间的候选基因进行同源基因鉴定和功能注释分析。
2 结果与分析
2.1 油菜KN DH群体在3个生态环境中开花期的表型鉴定
对KN DH群体、父本KenC-8和母本N53-2在冬性、半冬性和春性生态环境多年的开花期表型进行统计分析(表1)。KN DH群体的父本KenC-8在3个生态环境的开花期早于母本N53-2,父本KenC-8的开花期皆短于母本N53-2。在冬性环境的陕西大荔和杨陵、半冬性环境的湖北武汉,父本KenC-8和母本N53-2的开花期差异较小,父本KenC-8比母本N53-2提前0.2~ 3.0 d开花。在春性环境两亲本开花期差异较大,父本KenC-8比母本N53-2提前6.5~49.0 d开花。这是由于母本N53-2的冬性较强,需要较长时间的低温才能完全通过春化,从而导致母本N53-2初花期推迟,开花期延长。
同时,对KN DH群体在冬性、半冬性和春性3个生态环境的开花期表型分析,该群体在冬性生态环境的开花期时间最长(189.7~197.6 d),其次是半冬性环境(149.5~176.7 d),开花期最短的是在春性环境(92.2~94.7 d)。油菜在冬环境和半冬性环境,第一年的9-10月播种,第二年的3-4月开花,导致这两个生态环境开花期时间较长,而在春性环境当年4月份种植,7月初就开始开花,因此在春性环境开花期较短。KN DH群体在春性环境的开花期变幅最大,变幅为 73.0 d(63.0~136.0 d),其次在冬性和半冬性的开花期变幅相差不大,分别为44.3 d(161.0~205.3 d)和45.5 d(138.5~184.0 d)。油菜KN群体开花期表型与两亲本开花期相比较,KN群体的开花期表现出超亲的遗传现象。此外,对KN DH群体3个生态环境开花期表型分布分析,发现油菜开花期表型基本服从正态或者近似的正态分布,表现出开花期属于数量性状的遗传特点 (图1)。
2.2 油菜开花期性状的QTL定位与分析
利用WinCart 2.5軟件对油菜KN群体3个生态环境的15个种植环境开花期表型数据,结合KN高密度SNP遗传连锁图谱对油菜开花期性状性状进行QTL定位于分析。首选是将开花期表型和高密度遗传连锁图谱通过WinCart 2.5软件进行1 000次排布确定显著性QTL的LOD阈值为2.5。通过WinCart 2.5软件的初步扫描,共鉴定到119个identified QTL,主要分布在A03、A06、C06等11条染色体上(表2,图2),其中69个identified QTL分布在A基因组上,50个分布在C基因组。C06染色体上的开花期QTL数量最多(32个),其次是A03染色体(28个),在A09和C05染色体上仅检测到1个QTL。进一步分析发现开花期QTL的表型变异最高的是位于C06染色体上的qFT-13DL16-4,其表型变异达到25.96%;其次是位于A02染色体上的qFT-13ZY2-3,其表型变异为23.84%;表型变异最小的则是位于A02染色体上的qFT-13ZY2-1,仅为2.48%。
2.3 油菜開花期性状的QTL整合与分析
在不同环境检测到部分identified QTL置信区间具有重叠区域,通过利用BioMercator4.2软件对identified QTL进行整合。119个开花期 identified QTL被整合为76个consensus QTL(表2,图3),大大缩小QTL置信区间,提高了QTL的准确性。在consensus QTL中,26个consensus QTL能够在多个种植环境中检测到,属于环境稳定表达QTL;50个consensus仅在1个种植环境表达,属于环境特异表达QTL。在26个环境稳定表达QTL中,14 个consensus QTL能够在多个生态环境稳定表达(表2),如 cqFT-A3-1和cqFT-A6-6在冬性、半冬性和春性环境都能够稳定表达,cqFT-A3-2和cqFT-A10-2在半冬性和春性环境稳定表达,cqFT-C3-2和cqFT-C6-3在冬性和半冬性环境稳定表达;12 个consensus QTL仅在一个生态环境稳定表达,如 cqFT-A2-3和cqFT-A2-4仅在春性环境稳定表达,cqFT-A6-7和cqFT-A6-8只在半冬性环境稳定表达,仅有cqFT-A6-5在冬性环境稳定表达。
更为重要的是在A02和C06染色体上鉴定到7个开花期主效QTL,包括cqFT-A2-3、cqFT-A2-4、cqFT-C6-4、cqFT-C6-7、cqFT-C6-12、cqFT-C6-13和 cqFT-C6-14,其在2个种植环境的QTL表型变异达到10%以上或在一个种植环境达到20%以上(表2)。位于A02染色体上主效QTL cqFT-A2-3和cqFT-A2-4(图4),其加性效应都为正值,表明该QTL的贡献率主要来自母本N53-2,并发现这2个主效QTL仅在春性环境稳定表达。位于C06染色体上主效QTL(图4),其加性效应都为负值,表明该QTL的贡献率主要来自父本KenC-8。主效QTL cqFT-C6-4、cqFT-C6-7、cqFT-C6-12和cqFT-C6-13 在冬性和半冬性环境都能够稳定表达,cqFT-C6-14仅在冬性环境稳定表达。主效QTL的获得及其QTL的加性效应贡献亲本的确定对于下一步选择正确亲本进行开花期近等基因系的构建和该位点重要基因的图位克隆,以及利用该位点进行适宜花期材料的创制具有重要的指导作用。
2.4 油菜开花期主效QTL置信区间候选基因鉴定
根据甘蓝型油菜KN DH群体的高密度遗传连锁图与甘蓝型油菜“Darmor-bzh”基因组间的共线性关系,从7个油菜开花期主效QTL置信区间中鉴定出15个与成花诱导相关的候选基因(表3)。这些基因涉及油菜不同的开花路径,包括赤霉素、光周期、生物钟、春化作用响应和花发育等。主效QTL cqFT.A2-3和cqFT.A2-4在春性环境稳定表达,其置信区间均鉴定到 BnaA02g12130D(FT) 和BnaA02g12260D (RGA1),这2个基因均参与调控开花整合子和赤霉素信号转导途径。在主效QTL cqFT.A2-4的置信区间鉴定到BnaA02g15390D(AGL12)、BnaA02g16710D(LKP2)、Bna02g20160D(SNZ),这3个基因主要参与了油菜的光周期和生物钟路径中的开花诱导过程。位于C06 染色体的主效QTL cqFT.C6-4、 cqFT.C6-7、cqFT.C6-12和cqFT.C6-13在冬性和半冬性环境能够稳定表达, cqFT.C6-14能够在冬性环境稳定表达(图4)。除了cqFT.C6-13,其他主效QTL区间均鉴定到BnaC06g24850D(MMP)和BnaC06g27090D (TSF),BnaC06g24850D的拟南芥同源基因主要调控花的发育,BnaC06g27090D的拟南芥同源基因主要受到光周期的调控来调节拟南芥的开花诱导;在cqFT.C6-4、cqFT.C6-13和cqFT.C6-14的置信区间鉴定到BnaC06g32640D (AGL12),其拟南芥同源基因功能涉及光周期和生物钟诱导途径;cqFT.C6-4、cqFT.C6-7和 cqFT.C6-14的置信区间还鉴定到BnaC06g19930D(NUA),其拟南芥同源基因功能主要是对春化作用的响应。总之,油菜开花期在春性环境主要受到赤霉素的诱导途径,在冬性环境和半冬性环境主要受到光周期、生物钟和春化作用响应的诱导开花路径。此外,在这些QTL置信区间还鉴定到如BnaC06g25500D(AP1)、BnaC06g19420D(SAR3)和BnaC06g27170D (ARF8) 等参与花发育调控路径。
3 讨 论
开花期作为作物的重要农艺性状之一,研究油菜开花期对培育优质早熟油菜品种具有重大意义。许多研究者通过构建DH系、F2:3家系等不同类型群体对油菜开花期进行QTL定位,鉴定到许多主要QTL,为进一步解析开花期的遗传机理奠定基础[29]。本研究利用一个包含348个株系的KN DH群体,通过将该群体在冬性、半冬性和春性生态环境的多年开花期表型数据进行分析,发现KN DH群体及亲本在不同生态条件下,油菜开花期的表型差异较大。在冬性和半冬性环境两亲本开花期差异较小,在春性环境父本垦C-8早于母本N53-2提前开花,且开花期差异较大。KN DH群体在冬性和半冬性环境下由于经过寒冷的冬季延长了植株的营养生长时间导致开花期较长,不同DH系之间开花期变幅差异较小,KN DH群体开花期在春性环境相对较短,变幅相差较大(73.0 d)。油菜开花期表现出超亲的遗传特点,而且对不同DH系的开花期频数分布分析表现出正态或近似正态分布的特点。这些结果表明开花期属于数量性状遗传,且受到种植环境的影响,该结论与前人研究结果一致[30-31]。
QTL定位是研究數量性状最有效的方法之一[32]。关于甘蓝型油菜重要农艺性状的QTL定位和分析的研究已有大量研究,其中对开花期QTL定位是油菜作物研究的热点之一[33]。Mei等[29]利用F2:3群体和遗传连锁图获得了6个开花期QTL,其中位于C03染色体上的2个主效QTL的表型变异超过30%。Wei等[34]对油菜开花期的QTL进行定位,共检测到17个QTL,其中位于A10和C01染色体上的3个主效QTL解释的表型变异均超过20%。魏雅琪等[31]以油菜的F2:3群体为材料进行开花期QTL定位,获得了5个位于A02、A06、C02、C03、C06的半冬性环境稳定表达QTL。Luo等[35]对以春油菜为材料的DH群体进行开花期QTL定位,鉴定到12个开花期QTL。这些研究的定位群体只是包含了两个生态环境,而且由于定位群体和遗传连锁图谱的差异,开花期QTL数量和分布差异较大。在本研究中,油菜KN DH群体的种植地点的生态类型包含了冬性、半冬性和春性环境,油菜开花期表型数据全面,得到的结果准确可靠。通过对KN DH群体在冬性、半冬性和春性环境近10年的开花期性状进行QTL定位解析,共鉴定到119个QTL,解释表型变异在2.48%~25.96%。本研究获得的位于A02、C02、C03和C06染色体上的QTL与前人研究鉴定的QTL所在染色体结果一致[33,36]。然而,本研究与前人研究获得的QTL是否属于相同位点,下一步工作还需要借助油菜参考基因组进行比对分析才能获得结果。
环境稳定QTL,特别是主效QTL的鉴定对于下一步通过QTL位点聚合和分子标记辅助选择培育广适性的早熟油菜新品种(系)具有重要指导作用,同时也有利于为下一步开花期主效QTL位点的近等基因系构建和图位克隆奠定基础。本研究鉴定到76个consensus QTL,其中26个 consensus QTL属于环境稳定表达QTL,包括cqFT-A2-3和cqFT-A2-4仅在春性环境稳定表达,cqFT-A3-1和cqFT-A6-6、cqFT-C6-4在3个生态环境都能够稳定表达,cqFT-A3-2和cqFT-A10-2在半冬性和春性环境稳定表达, cqFT-A3-9、 cqFT-C6-2、cqFT-C6-3、 cqFT-C6-7和cqFT-C6-13等在冬性和半冬性环境稳定表达。没有检测到在冬性、春性环境稳定表达QTL。此外,对于不同稳定表达QTL,其加性效应来源不同,如cqFT-A2-3、cqFT-A3-1、cqFT-A6-6等QTL的加性效应为正值,其效应主要来自母本N53-2,位于C06染色体上的环境稳定表达QTL 如cqFT-C6-3、 cqFT-C6-4、 cqFT-C6-7、 cqFT-C6-10、 cqFT-C6-12和cqFT-C6-13等QTL的加性效应皆为负值,其效应主要来自父本KenC-8。因此,在利用某个QTL位点进行近等基因系构建时,要特别注意其效应来自哪个亲本,以免搞错供体亲本和受体亲本耽误科研进程。
油菜开花期的调控机制较为复杂,内部基因调控和外部环境信号刺激共同作用才能促使油菜正常开花。在以往的油菜花期性状QTL定位研究中,许多研究者只是对油菜开花期进行了显著性QTL检测[32-33,35],而对于其QTL置信区间候选基因未进行进一步鉴定。利用甘蓝型油菜基因组数据库,通过与KN高密度SNP遗传连锁图的线性比对,获得了位于7个主效QTL区间的15个候选基因及拟南芥同源基因。油菜和拟南芥具有共同的祖先,且拟南芥作为芸薹属十字花科的模式植物,由于拟南芥基因功能的保守性,在甘蓝型油菜中的基因可能具有相似的功能。这15个候选基因主要涉及调控开花过程中赤霉素、光周期、生物钟、花发育、春化作用等开花调控诱导途径。半冬性环境稳定表达QTL cqFT.C6-7对应的候选基因为NUA(BnaC06g19930D)、MMP(BnaC06g24850D)和AGL12(BnaC06g32640D)等,参与调控花发育、春化和光周期等途径。AGL12是SOC,FLC和LFY的上游正向调节子,可有效的促进植物提早开花[36]。这些研究结果充分表明油菜开花期的遗传机理较为复杂,受到多条路径的共同调控。
4 结 论
中国是世界上第二大油菜生产国。作为水稻、玉米等重要倒茬作物,解析油菜开花期性状对于培育早熟油菜品种具有重要意义。本研究分析近10个年份的3个生态环境的油菜KN DH群体开花期表型,油菜开花期表现出数量性状的遗传特点,受到生态环境条件的影响。共检测到油菜开花期119个identified QTLs,表型变异最大的是qFT-13DL16-4(25.96%);QTL整合后获得26个环境稳定表达consensus QTLs,其中包括在春性环境稳定表达的主效QTL cqFT-A2-3和cqFT-A2-4,在冬性和半冬性环境稳定表达的主效QTL cqFT-C6-4、cqFT-C6-7、cqFT-C6-12和cqFT-C6-13,在冬性环境稳定表达主效QTL cqFT-C6-14。7个主效QTL区间的15个候选基因[BnaA02g12260D(RGA1),BnaA02g15390D(AGL12)、BnaA02g16710D(LKP2)和BnaC06g19930D(NUA)等],其同源基因功能主要涉及了赤霉素、光周期、生物钟、春化作用响应和花发育等。 本研究下一步将对主效QTL区域的候选基因进行功能验证,以期挖掘出控制开花期的关键基因,为利用该基因位点加快培育优质早熟油菜品种,缩短育种周期奠定坚实基础和理论支持。
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QTL Mapping and Candidate Gene Identification of Brassica napus at Flowering Stage
ZHAO Weiguo1,TA Na1, ZHANG Lijian2, LI Baojun2, ZHAO Xiaoping2, SHANG Liping2, WANG Hao2 and MU Jianxin2
Abstract This study aimed to investigate the genetic mechanism of Brassica napus at flowering period using the double haploid (DH) population and KN population KN high-density genetic linkage map.The phenotype data at flowering period under winter, semi-winter and spring environments were analyzed by using composite interval mapping (CIM) of Wincart 2.5 software to locate the QTL for flowering-related traits and identify candidate genes.The results revealed a total of 119 associated with flowering stage,with qFT-13DL16-4 explaining up to 19.63% of the phenotypic variation (PV) and qFT-13ZY2-1 exhibiting the minimum PV (2.48%).Furthermore, these QTLs were integrated into a consensus QTL by meta-analysis, resulting in the identification of 26 environment-stable expression QTLs, including seven major QTLs.For example, cqFT-A2-3 and cqFT-A2-4 were stably expressed under the spring ecological environment, cqFT-C6-4, cqFT-C6-7, cqFT-C6-12, and cqFT-C6-13 were stably expressed in winter and semi-winter ecological regions, and cqFT-C6-14 was stably expressed in the winter ecological region.In conclusion, this study provides a foundation for fine mapping and map-based cloning of causal genes and offers guidance for the cultivation of new early maturing and high-yield rapeseed varieties in the future.Fifteen candidate genes involved in flowering regulation were identified within QTL confidence intervals,including BnaA02g12260D(RGA1), BnaA02g15390D(AGL12), BnaA02g16710D(LKP2) andBnaC06g19930D(NUA), and these candidate genes are involved in the regulatory pathways, such as gibberellin, photoperiod, circadian clock, vernalization response and flower development.In conclusion,this study lays a foundation for fine mapping and map-based cloning of causal genes and offers guidance for the cultivation of new early maturing and high-yield rapeseed varieties in the future.
Key words Brassica napus; Double haploid population; Flowering trait; QTL analysis; Candidate gene
Received2021-12-30Returned 2022-08-30
Foundation item The Key Research and Research Plan of Shaanxi Province (No.2020ZDLNY04-01); The Youth Innovation Team of Shaanxi University and Collaborative Innovation Center Project of Shaanxi Tea Industry(No.23JY001);High Level Talent Project of Ankang University (No.2021AYQDZR12,No.2016AYQDZR12).
First author ZHAO Weiguo, male, associate professor.Research area:biotechnology and molecular breeding of B.napus.E-mail:Zhaoweiguo0517@126.com
Corresponding author WANG Hao, male, research fellow.Research area:biotechnology and molecular breeding of B.napus.E-mail:wangzhuoyuan846@sohu.com
(責任编辑:成 敏 Responsible editor:CHENG Min)
收稿日期:2021-12-30修回日期:2022-08-30
基金项目:陕西省重点研发计划项目(2020ZDLNY04-01);陕西高校青年创新团队和陕西省茶产业协同创新中心项目(23JY001);安康学院高层次人才引进项目(2021AYQDZR12,2016AYQDZR12)。
第一作者:赵卫国,男,副教授,研究方向为油菜生物技术与分子育种。E-mail:zhaoweiguo0517@126.com
通信作者:王 灏,男,研究员,研究方向为油菜生物技术与分子育种。E-mail:wangzhuoyuan846@sohu.com