甘蓝型油菜茎秆强度性状的主基因+多基因遗传分析

【作者】 李洪戈； 张丽萍； 伍晓明；

【机构】 中国农业科学院油料作物研究所/农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室；

【摘要】 【研究背景】油菜是世界重要的油料作物,倒伏是严重影响油菜产量和品质提高的主要限制因子之一,此外,倒伏还影响油菜的机械化收获和加重菌核病等病害发病程度。油菜倒伏可分为根倒伏与茎秆倒伏二类,抗茎秆倒伏在生产中意义重大,因为越是高产品种,其角果层重量越大,越易导致茎秆折断进而倒伏,因此,提升茎秆抗倒性是培育高产品种的前提条件之一。茎秆强度能够较准确的反应茎秆受力时的抗折断能力,是评价茎秆抗倒伏特性的主要指标。虽然对于甘蓝型油菜抗伏性状已经进行了多方面的研究,但是目前还未见对油菜茎秆抗倒能力进行遗传分析的报道。【材料与方法】利用高茎秆强度亲本浙油18和M417和低茎秆强度亲本Brongoro配制杂交组合MB和ZB。2017年油菜成熟期测量MB组合和ZB组合六个世代的单株（P₁、P₂、F₁）和家系群体(B_1:2、B_2:2和F_2:3)的茎秆强度。利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法,结合SEA（SEgregate Analysis）软件对两个组合六个世代的茎秆强度进行遗传分析。【结果与分析】MB组合和ZB组合中亲本间茎秆强度差异达到显著性水平（P<0.05）,F₁茎秆强度介于双亲之间,而分离世代都呈现正态或偏态分布,据此推测茎秆强度可能存在主基因和多基因效应。MB组合分离世代中B_1:2变异范围最大,ZB组合分离世代中F2:3变异范围最大。对MB组合和ZB组合六个世代的茎秆强度性状进行联合遗传分析,获得5类24种遗传模型的极大对数似然函数值和AIC值。根据遗传模型选取原则,选择AIC值最小的模型和AIC值次小的模型作为候选模型。则MB组合茎秆强度性状的候选模型为MX2-ADI-ADI（两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因）和MX2-ADI-AD（两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因）;而ZB组合茎秆强度性状的候选模型同样为MX2-ADI-ADI和MX2-ADI-AD。对两个候选模型进行适合性检验,则MB组合和ZB组合茎秆强度性状的最佳模型均为MX2-ADI-ADI。根据确定的最佳模型的成分分布参数,计算出茎秆强度性状的主基因和多基因遗传参数。结果显示,茎秆强度受两对主基因和微效多基因共同控制,以主基因遗传为主,两对主基因存在作用方向相反的加性效应和显性效应,同时还存在多种上位性效应。同时环境在一定程度上影响茎秆强度性状的遗传。【结论】本研究以甘蓝型油菜茎秆强度作为茎秆抗倒伏性状的评价指标,首次引入植物数量性状主基因+多基因分离分析方法,对甘蓝型油菜多世代群体进行联合遗传分析。研究结果显示,ZB组合与MB组合具有相同的遗传模式,但是不同的基因型导致在具体参数上存在差异。本研究结果为培育茎秆强度高的油菜抗倒伏新品种提供理论指导。更多还原