高鳳云，斯欽巴特爾，張 輝，伊六喜，侯建華，周 宇

(1 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)， 呼和浩特 010019；2 內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院， 呼和浩特 010031)

亞麻(LinumusitatissimumL.)是最古老的馴化栽培植物之一，在10000 年前的古埃及和撒瑪利亞地區(qū)就有栽培[1]。亞麻籽富含人體必需的a亞麻酸(ALA)、亞油酸(LIO)，亞麻籽含油率為41%，其中a亞麻酸(ALA)占亞麻籽油的57%，亞油酸占16%[2]。a亞麻酸具有抗氧化作用，其抗氧化能力比維生素E強(qiáng)。

亞麻具有多種功能和用途[3]，引起人們的廣泛興趣，但對亞麻產(chǎn)量和品質(zhì)的QTL定位研究不多，定位的QTL數(shù)量也比較少。國內(nèi)目前只有李明等[4]以早熟、蒴果開裂、藍(lán)花的典型農(nóng)家種CN100910與中晚熟、白花、高纖的典型纖用亞麻Opaline作為雜交親本，采用69個F2單株作為作圖群體，構(gòu)建了包含169個SRAP標(biāo)記，由18個連鎖群組成的連鎖圖譜。圖譜總長為499.30cM，平均圖距為2.95cM。并在圖譜上檢測到與纖維含量、工藝長度和裂果性狀有關(guān)的l5個QTL。國外對亞麻農(nóng)藝和品質(zhì)性狀QTL的研究報道有3篇，Cloutier 等[5]在114個SSR標(biāo)記構(gòu)建的連鎖遺傳圖譜基礎(chǔ)上，利用78個亞麻雙單倍體構(gòu)成的QTL定位群體對控制亞麻酸和亞油酸含量的QTL進(jìn)行了定位，把脂肪酸去飽和酶FAD3a基因定位于第7個連鎖群；Soto-Cerda等[6-7]利用448個覆蓋全基因組的簡單重復(fù)序列標(biāo)記(SSR)，以加拿大亞麻核心資源庫407份亞麻材料為QTL定位群體，對亞麻品質(zhì)性狀和農(nóng)藝性狀進(jìn)行了QTL定位，檢測出7個品質(zhì)相關(guān)的QTL和9個農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL。Santosh Kumar等[8]在691個標(biāo)記 (362 個SSR和329個SNP)構(gòu)建的15個連鎖遺傳圖譜基礎(chǔ)上，利用243個重組自交系單株構(gòu)成的群體，對亞麻14個農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進(jìn)行QTL定位，定位了20個與脂肪酸組成和農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL。這些研究主要局限在SRAP、AFLP和SSR等少數(shù)幾個標(biāo)記構(gòu)建的圖譜基礎(chǔ)上，圖譜存在標(biāo)記數(shù)量少、圖譜長度短、標(biāo)記密度低等缺點，降低了QTL定位的準(zhǔn)確性，限制了QTL的定位的后續(xù)研究，如標(biāo)記輔助選育種及基因圖位克隆等。

本研究以亞麻品系R43為母本、LH-89為父本構(gòu)建F2:3QTL定位群體，在構(gòu)建的包含4 547個SNP標(biāo)記的亞麻高密度連鎖遺傳圖譜基礎(chǔ)上[9]，運用R/QTL定位軟件[10]采用復(fù)合區(qū)間作圖法[11]對13個亞麻農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進(jìn)行QTL定位。本研究定位了最多的QTL，對亞麻遺傳研究和標(biāo)記輔助育種及圖位克隆具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

1 材料和方法

1.1 植物材料

試驗所用親本為亞麻純合自交系R43和LH-89(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)李心文教授提供)，2個親本性狀差異大。母本R43的生育期比父本LH-89長1周左右；R43的花色為白色，種皮為淺黃色，LH-89的花為藍(lán)色，種皮為褐色；R43的植株較高，LH-89的植株較矮；R43為高亞麻酸低亞油酸品系，LH-89為高亞油酸低亞麻酸品系。亞油酸和亞麻酸含量差異尤其明顯，這有利于相關(guān)性狀表型變異值與連鎖圖譜標(biāo)記間的關(guān)聯(lián)分析，有利于相關(guān)性狀的QTL定位。

1.2 試驗設(shè)計

試驗地點為內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗地。2013年以LH-89為父本，R43為母本，雜交獲得F1。2014年，種植F1，經(jīng)自交后得到F2。2015年，將F2和2份親本一起種植，從F2中隨機(jī)選取100株為F2構(gòu)圖群體[9]。2016年，將100株F2構(gòu)圖群體單株按株行種植，構(gòu)建F2:3家系QTL定位群體，隨機(jī)區(qū)組設(shè)置，3次重復(fù)，每重復(fù)1行，行長1 m，行距20 cm。

1.3 試驗方法

F1的性狀調(diào)查，采用5點取樣法，每點隨機(jī)選取20株，單株單收，整株收獲。20株平均值作為一個重復(fù)的性狀值，收獲后對F1的株高(H)、工藝長度(TL)、分枝數(shù)(BN)、單株果數(shù)(BPP)、果粒數(shù)(SPB)、千粒重(TSW)、單株粒重(SWPP)等性狀進(jìn)行室內(nèi)考種，及粗脂肪和脂肪酸組成的測定。

F2:3家系的性狀調(diào)查，從株行中部隨機(jī)選取20株，單株收獲。20株平均值作為一個重復(fù)的性狀值，收獲后對F2:3家系的株高、工藝長度、分枝數(shù)、單株果數(shù)、果粒數(shù)、千粒重、單株粒重等性狀進(jìn)行室內(nèi)考種，及粗脂肪和脂肪酸組成的測定。

1.4 QTL定位

利用已構(gòu)建的亞麻SNP連鎖遺傳圖譜[9]，對亞麻農(nóng)藝性狀、粗脂肪和脂肪酸組成的數(shù)量性狀位點進(jìn)行定位。采用R/QTL定位軟件檢測表型變量與圖譜標(biāo)記間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，運用復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)，根據(jù)所繪制的亞麻遺傳圖譜和表型變量數(shù)據(jù)，檢測株高(cm)、工藝長度(cm)、分枝數(shù)(個)、單株果數(shù)(個)、果粒數(shù)(個)、單株粒重(g)、千粒重(g)、粗脂肪、脂肪酸組成等農(nóng)藝品質(zhì)相關(guān)數(shù)量性狀位點(QTL)。每一個性狀的QTL定位，采用計算重復(fù)抽樣1 000次的排列測驗來決定LOD值的臨界值，在顯著性水平P=0.05的條件下，從總體數(shù)據(jù)來確定LOD值的取舍，確定QTL存在與否及其位置。在運行區(qū)間作圖的同時，估算出控制這一性狀QTL位點的加性效應(yīng)和對這一性狀表型的貢獻(xiàn)率。LOD臨界值也可預(yù)先設(shè)定為3.0、2.5、2.0等幾個水平，為保證一些遺傳力低的性狀的定位，一般都把LOD臨界值設(shè)定低一點。QTL的命名采用性狀+連鎖群，性狀以英文縮寫表示，同一性狀同一連鎖群的多個QTL以“-1、-2、-3”等區(qū)分[12]。

根據(jù)QTL位置、對應(yīng)分子標(biāo)記和連鎖群長度用MapChart軟件繪制QTL圖譜。

2 結(jié)果與分析

2.1 F1表型分析

父本的花藍(lán)色對母本的花白色顯性，F(xiàn)1花色全為藍(lán)色。方差分析也顯示株高、工藝長度、分枝數(shù)、單株果數(shù)、果粒數(shù)、千粒重、單株粒重、粗脂肪、脂肪酸組成等表型性狀沒出現(xiàn)性狀分離，表明雜交親本屬于純合自交系。說明F2株系和F2:3家系的表型變異值是基因分離和非遺傳因素共同作用的結(jié)果，F(xiàn)2:3表型變異值可用于性狀與標(biāo)記的關(guān)聯(lián)分析，來進(jìn)行相關(guān)農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的QTL定位。

圖1 亞麻 F2:3家系農(nóng)藝性狀表型頻率分布圖(箭頭標(biāo)明親本值)Fig.1 Phenotypic distribution of agronomic traits of F2:3 (arrows indicate values of parents)

2.2 F2:3家系性狀表型頻率分析

2.2.1農(nóng)藝性狀利用SPSS22對F2:3家系農(nóng)藝性狀表型頻率分布作圖，從圖1看出，單株粒重、單株果數(shù)等性狀的表型頻率分布呈偏正態(tài)分布，這些性狀受少數(shù)幾個主效基因的控制，表型差異大；株高、工藝長度、分枝數(shù)、單株果粒數(shù)、千粒重等性狀的表型頻率呈正態(tài)分布，這些性狀表型受多基因控制，表型差異小。所有農(nóng)藝性狀都出現(xiàn)超親分離現(xiàn)象，株高超低親分離。

2.2.2粗脂肪和脂肪酸組成利用SPSS22對粗脂肪和脂肪酸組成性狀表型頻率分布作圖，從圖2看出，亞油酸、亞麻酸、硬脂酸的表型頻率分布呈偏正態(tài)分布，這些性狀受少數(shù)幾個主效基因的控制，表型差異大；棕櫚酸、油酸和粗脂肪等性狀的表型頻率分布呈正態(tài)分布，這些性狀表型受多基因控制，表型差異小。粗脂肪和脂肪酸組成各性狀都出現(xiàn)超親分離現(xiàn)象，其中亞油酸、粗脂肪超高親分離，亞麻酸超低親分離。

2.3 F2:3家系表型性狀方差分析

2.3.1農(nóng)藝性狀對株高等7個農(nóng)藝性狀考種數(shù)據(jù)的方差、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)的統(tǒng)計分析(表1)表明，單株粒重、單株果數(shù)的變異系數(shù)最大，分別達(dá)到0.59、0.56，分枝數(shù)的變異系數(shù)達(dá)到0.34，這些性狀離散程度高，性狀分離大，能很好地估算標(biāo)記與性狀的相關(guān)關(guān)系，有利于性狀的QTL定位。

圖2 亞麻 F2:3家系品質(zhì)性狀表型頻率分布圖(箭頭標(biāo)明親本值)Fig. 2 Phenotypic distribution of quality traits of F2:3(arrows indicate values of parents)

2.3.2粗脂肪和脂肪酸組成對脂肪酸組成(棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸)和粗脂肪含量等數(shù)據(jù)的方差、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)的統(tǒng)計分析(表2)表明，硬脂酸、亞麻酸、亞油酸的變異系數(shù)最大，分別達(dá)到0.31、0.32和0.39，這些性狀離散程度高，性狀分離大，能很好地估算標(biāo)記與性狀的相關(guān)關(guān)系，有利于性狀的QTL定位。

2.4 F2:3家系性狀遺傳力分析

2.4.1農(nóng)藝性狀株高、工藝長度的遺傳力最高，分別為79%和72%；單株果數(shù)遺傳力為66%；分枝數(shù)、果粒數(shù)遺傳力分別為54%和51%，處于中等水平；單株粒重和千粒重的遺傳力最低(表3)。

2.4.2粗脂肪和脂肪酸組成從表4看出，亞油酸和亞麻酸遺傳力最高，分別為88%和86%；硬脂酸和油酸的遺傳力分別為76%、78%；粗脂肪和棕櫚酸的遺傳力分別為55%、64%，整體上比農(nóng)藝性狀遺傳力高。

表1 亞麻 F2:3家系農(nóng)藝性狀方差分析

表2 亞麻 F2:3群體品質(zhì)性狀方差分析

表3 亞麻 F2:3家系農(nóng)藝性狀的廣義遺傳力

表4 亞麻 F2:3家系粗脂肪和脂肪酸組成廣義遺傳力

2.5 亞麻農(nóng)藝和品質(zhì)性狀QTL定位分析

共檢測出35個QTL(表5～8)，與粗脂肪及其組成成分相關(guān)的QTL共有20個，農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL共有15個。從QTL分布的連鎖群(圖3)來看，LG1、LG3、LG6、LG8分布的QTL最多，每個連鎖群有5個；LG12有3個；LG2、LG4、LG9、LG14、LG15各有2個；LG5、LG10各有1個；LG7、LG11、LG13沒有檢測出QTL。

從性狀來看，檢測出與亞油酸和粗脂肪相關(guān)的QTL最多，各有5個；其次為亞麻酸、千粒重各4個，棕櫚酸、株高、工藝長度各3個；硬脂酸、分枝數(shù)各2個；單株果數(shù)、果粒數(shù)、單株粒重、油酸各1個。

從LOD值和表型貢獻(xiàn)率來看(表7、表8)，有21個QTL的LOD值為3.07～12.98，表型貢獻(xiàn)率為4.65%～44.08%，置信度較高。表型貢獻(xiàn)率超10%的QTL有18個，為主效基因，其中農(nóng)藝性狀的有8個主效基因，品質(zhì)性狀的有10個主效基因。

2.5.1亞麻農(nóng)藝性狀的QTL分布農(nóng)藝性狀株高、工藝長度、分枝數(shù)、單株果數(shù)、單株粒重等性狀相關(guān)的QTL，表型貢獻(xiàn)率均在11%～18%范圍內(nèi)，這些QTL位點的基因是遺傳效應(yīng)較高的主效基因。

(1)株高 檢測到與株高相關(guān)的QTL共3個，其中H-LG6位于LG6上，LOD值為3.88，加性效應(yīng)為3.21，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率17.49%，為主效基因；第8連鎖群上有2個：H-LG8-1，LOD值為3.2，加性效應(yīng)為-2.64，減效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率為11.36%，為主效基因；H-LG8-2，LOD值為3.07，加性效應(yīng)為-1.46，減效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率為5.51%。

(2)工藝長度 檢測到與工藝長度相關(guān)的QTL共3個，其中TL-LG1位于LG1上，LOD值為5.20，加性效應(yīng)為2.65，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率為14.70%，為主效基因；TL-LG6位于LG6上，LOD值為4.10，加性效應(yīng)為3.28，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率為14.45%，為主效基因；TL-LG8位于LG8上，LOD值為3.26，加性效應(yīng)為-0.93，減效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率為7.03%。

(3)分枝數(shù) 檢測到與分枝數(shù)相關(guān)的QTL共2個，BN-LG10和BN-LG14分別位于第10和14連鎖群上，LOD值分別為3.39和3.67，加性效應(yīng)分別為-0.32和-0.29，表型貢獻(xiàn)率分別為14.13%和11.99%，為主效基因。從加性效應(yīng)可知，均是減效基因，來自母本。

(4)單株果數(shù) 檢測到與單株果數(shù)相關(guān)的QTL為 BPP-LG14，位于第14號連鎖群，其LOD值為6.36，加性效應(yīng)為-2.23，減效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率為15.05%，為主效基因。

(5)果粒數(shù) 與果粒數(shù)相關(guān)的QTL檢測出1個，為SPB-LG12，位于第12連鎖群上，其LOD值為3.57，加性效應(yīng)為0.28，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率為9.25%。

(6)單株粒重 與單株粒重相關(guān)的QTL檢測到1個，為SWPP-LG5，位于第5連鎖群上，LOD值為7.47，加性效應(yīng)為-0.21，減效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率為17.19%，為主效基因。

(7)千粒重 與千粒重相關(guān)的QTL檢測到4個，分別命名為TSW-LG2-1、TSW-LG2-2、TSW-LG3和TSW-LG6。TSW-LG2-1的LOD值為2.17，加性效應(yīng)為-0.01，減效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率0.48%，遺傳效應(yīng)低；TSW-LG2-2的LOD值為2.3，加性效應(yīng)-0.28，減效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率7.43%；TSW-LG3的LOD值為2.22，加性效應(yīng)-0.15，減效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率8.95%；TSW-LG6的LOD值為2.45，加性效應(yīng)0.18，加效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率5.79%。

2.5.2亞麻粗脂肪及脂肪酸組成的QTL分布與亞油酸相關(guān)的QTL有5個。其中，LIO-LG9的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為6.55、8.54和23.85%；LIO-LG15的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為12.98、11.63和44.08%，從表型貢獻(xiàn)率判斷為主效QTL位點，加性效應(yīng)為正數(shù)，為加效基因，來自父本LG-89。

亞麻酸相關(guān)的4個QTL中，LIN-LG9和LIN-L15的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為3.80、-7.36、16.76%和10.31、-10.97、37.28%，都達(dá)到極高的水平，加性效應(yīng)為負(fù)數(shù)，是減效基因，來自父本LG-89，從表型貢獻(xiàn)率判斷為主效QTL位點。同時，加性效應(yīng)與亞油酸呈正負(fù)互補(bǔ)關(guān)系，符合亞油酸和亞麻酸的代謝關(guān)系，LIO-LG9和LIN-LG9，LIO-LG15和LIN-LG15位置相同，分別定位在LG9的38.389 cM和LG15的7.808 cM處。

棕櫚酸PAL-LG4、硬脂酸的STE-LG4、油酸OLE-LG1的LOD值分別為4.63、2.90、8.32，表型貢獻(xiàn)率分別為14.02%、13.83%、14.50%，其QTL位點的基因均為遺傳效應(yīng)較高的主效基因。

(1)棕櫚酸 與棕櫚酸相關(guān)的QTL檢測到3個，分布在LG1和LG4上。PAL-LG1-1和PAL-LG1-2的LOD值分別為3.33和3.09，加性效應(yīng)分別為-0.10和-0.11，均為減效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率分別為4.65%和6.25%；PAL-LG4的LOD值為4.63，加性效應(yīng)為0.09，加效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率為14.02%，為主效基因。

(2)硬脂酸 與硬脂酸相關(guān)的QTL檢測到2個，位于第3和4連鎖群上，STE-LG3的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為2.79、0.33和13.21%，為主效加效基因，來自父本；STE-LG4的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為2.90、-0.19和13.83%，為主效減效基因，來自母本。

(3)油酸 檢測到與油酸相關(guān)的QTL 為OLE-LG1，位于1號連鎖群上，其LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為8.32、1.49和14.50%，為主效加效基因，來自父本。

(4)亞油酸 與亞油酸相關(guān)的QTL檢測到5個，分別位于LG3、LG6、LG8、LG9和LG15上。其中，LIO-LG3、LIO-LG6和LIO-LG8的LOD值分別為2.87 、2.30、 2.44，加性效應(yīng)分別為1.66、0.67和1.38，表性貢獻(xiàn)率分別為6.71%、3.41%和1.39%；LIO-LG9的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為6.55、8.54和23.85%，為主效基因。LIO-LG15的LOD值、加性效應(yīng)和表性貢獻(xiàn)率分別為12.98、11.63和44.08%，為主效基因。從加性效應(yīng)來看，均是加效基因，都來自父本。

(5)亞麻酸 與亞麻酸相關(guān)的QTL檢測到4個，分別為LIN-LG3、LIN-LG6、LIN-LG9、LIN-LG15，其LOD值分別為3.37、2.77、3.80和10.31，加性效應(yīng)分別為-3.04、-2.57、-7.36和-10.97，均是減效基因，來自父本，表性貢獻(xiàn)率分別為10.11%、5.64%、16.76%和37.28%，LIN-LG3、LIN-LG9、LIN-LG15均為主效基因。LIN-LG9、LIN-LG15兩個連鎖群上的加性效應(yīng)極強(qiáng)，與亞油酸在這兩個連鎖群上的QTL的加性效應(yīng)呈互補(bǔ)關(guān)系，且位置相同。

(6)粗脂肪 與粗脂肪相關(guān)的QTL檢測到5個，位于LG1、LG3、LG8和LG12連鎖群上，分別命名為OIL-LG1、OIL-LG3、OIL-LG8、OIL-LG12-1和OIL-LG12-2。OIL-LG1的LOD值2.40，加性效應(yīng)-0.26，減效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率2.93%；OIL-LG3的LOD值2.33，加性效應(yīng)-0.05，減效基因，來自父本，表型貢獻(xiàn)率4.53%；OIL-LG8的LOD值3.70，加性效應(yīng)0.18，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率10.82%，為主效基因；OIL-LG12-1的LOD值2.06，加性效應(yīng)0.20，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率7.20%；OIL-LG12-2的LOD值2.40，加性效應(yīng)0.07，加效基因，來自母本，表型貢獻(xiàn)率8.26%。

2.5.3亞麻農(nóng)藝和品質(zhì)性狀QTL及其關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記與35個QTL關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記共有112個(表5、表6)。從表中可以看出，多數(shù)QTL位點對應(yīng)的SNP標(biāo)記數(shù)都超過2個，有的甚至達(dá)到21個(如亞油酸LG8上的一個QTL位點)。標(biāo)記數(shù)量為3個的QTL位點有：H-LG6、LIO-LG6、OIL-LG1；標(biāo)記數(shù)量為4個的QTL位點有：H-LG8-2、SWPP-LG5；標(biāo)記數(shù)量為5個的QTL位點有：TL-LG1和OIL-LG3；標(biāo)記數(shù)量為7個的QTL位點有：TSW-LG6；標(biāo)記數(shù)量為8個的QTL位點有：OLE-LG1；標(biāo)記數(shù)量為9個的QTL位點有：PAL-LG1-2；標(biāo)記數(shù)量為10個的QTL位點有：TSW-LG2-1；亞油酸LIO-LG8對應(yīng)的標(biāo)記數(shù)量為21個。從性狀來看，標(biāo)記數(shù)最多的是亞油酸，對應(yīng)標(biāo)記有27個；其次為千粒重，有20個；然后是粗脂肪有12個；棕櫚酸有11個；株高、工藝長度、油酸分別有8個。標(biāo)記與性狀變異的對應(yīng)關(guān)系，是性狀的控制因子與標(biāo)記的對應(yīng)關(guān)系，研究結(jié)果表明以上多數(shù)性狀都是多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀。

表5 亞麻 F2:3家系農(nóng)藝性狀QTL及其對應(yīng)的連鎖群和SNP標(biāo)記

表6 亞麻 F2:3家系品質(zhì)性狀QTL及其對應(yīng)的連鎖群和SNP標(biāo)記

表7 亞麻 F2:3家系農(nóng)藝性狀的連鎖群、QTL定位、基因效應(yīng)及貢獻(xiàn)率

表8 亞麻F2:3家系品質(zhì)性狀的連鎖群、QTL定位、基因效應(yīng)及貢獻(xiàn)率

加性效應(yīng)正向為實心，負(fù)向為斜線;下同圖3 亞麻農(nóng)藝和品質(zhì)相關(guān)的QTL遺傳圖譜上的分布圖(一)Full square for positive additive effect,square filled with italic lines for negative additive effect.The same as belowFig.3 Positions of QTL related to traits of agronomic and quality of flax(一)

3 討 論

3.1 性狀分離對QTL定位的影響

農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的QTL定位受表型變異值大小的影響：表型變異值越小，所需要的后代數(shù)量越多。傳統(tǒng)的QTL定位方法[13-15]在定位遺傳標(biāo)記附近的QTL時，牽涉到對雜交后代的表型均值的比較，在不同平均值間估算出在一個QTL區(qū)域B等位基因取代A等位基因的表型效應(yīng)，即交換重組的表型效應(yīng)。再運用生物統(tǒng)計估算出遺傳標(biāo)記與數(shù)量性狀位點的關(guān)聯(lián)關(guān)系[16]。QTL檢測的關(guān)鍵是性狀表型值與標(biāo)記基因型分離間關(guān)聯(lián)關(guān)系的統(tǒng)計分析[17]。

本研究以R43和LH-89為親本構(gòu)建F2作圖群體，R43為高亞麻酸低亞油酸品系，亞麻酸含量為57.64%，亞油酸含量為14.79%；LH-89為高亞油酸低亞麻酸品系，亞油酸含量為53.42%，亞麻酸含量17.48%。本試驗在構(gòu)圖群體親本的選擇上與Cloutier等的試驗是相同的[5]。Cloutier選用的構(gòu)圖群體親本是SP2047和UGG5-5，SP2047亞麻酸含量2%～4%，UGG5-5亞麻酸含量63%～66%[5]。在相關(guān)性狀的QTL定位上也得到相似的結(jié)果，都檢測出亞油酸和亞麻酸共位置現(xiàn)象，并且兩個共位置的主效基因位點在加性效應(yīng)上都呈正負(fù)互補(bǔ)的效應(yīng)，符合亞油酸/亞麻酸代謝關(guān)系[5]。Soto-Cerda等利用關(guān)聯(lián)分析方法定位了7個與品質(zhì)相關(guān)的QTL[6]和9個與產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀相關(guān)的QTL[7]，鑒定的亞油酸、亞麻酸QTL也呈共位置現(xiàn)象。而Kumar選用的親本是加拿大栽培種CDC Bethune和Macbeth，這2個品種的成熟期、株高、脂肪酸組成和亞麻酸含量等性狀的差異小，雖然其QTL定位的連鎖遺傳圖譜是包含329個SNP和362個SSR標(biāo)記的高密度圖譜，但鑒定的2個亞油酸相關(guān)QTL和1個亞麻酸相關(guān)QTL不存在共位置現(xiàn)象，加性效應(yīng)都為負(fù)數(shù)，并且加性效應(yīng)值和表型貢獻(xiàn)率都不高[8]，可見群體結(jié)構(gòu)及性狀表型變異值對相關(guān)性狀的QTL定位有非常大的影響。

圖3 亞麻農(nóng)藝和品質(zhì)相關(guān)的QTL遺傳圖譜上的分布圖(二)Fig.3 Positions of QTL related to traits of agronomic and quality of flax(二)

本研究所用的低亞麻酸親本HL-89是從母本H-624和父本E-1747雜交后代選育的品系(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)李新文教授選育)，母本H-624為自主選育的優(yōu)良親本；父本E-1747引自加拿大亞麻材料，經(jīng)甲基磺酸乙酯(EMS)誘變而成[18]，SP2047也是EMS誘變種[5]。通過EMS誘變選育低亞麻酸亞麻品系的研究開始于1984年[19]，隨后在低亞麻酸品系SolinTM鑒定了2個獨立控制亞麻酸的位點[20]，并克隆了2個發(fā)生點突變、形成不具有活力酶的fad3A、fad3B基因[21]。因為亞油酸、亞麻酸在代謝途徑上是直接關(guān)聯(lián)的負(fù)相關(guān)關(guān)系[22]，所以本試驗定位的2個共位置的亞油酸和亞麻酸的主效QTL位點可能是fad3A、fad3B基因位點，可以直接用于圖位克隆和標(biāo)記輔助育種。

3.2 群體大小對QTL定位的影響

QTL檢測受2個因素的影響，即作圖群體大小和性狀的遺傳力。Beavis的模擬研究顯示當(dāng)定位群體只有100個后代個體，則對QTL的效應(yīng)的估算值就會大大偏離其實際的數(shù)值；當(dāng)定位群體為500個后代個體，則QTL的效應(yīng)的估算值會稍微偏高一點；當(dāng)定位群體為1 000個后代個體，則QTL的效應(yīng)的估算值就非常接近其真實值[23]。

本研究在102個構(gòu)圖群體的基礎(chǔ)上，F(xiàn)2代種子按株系種植構(gòu)成F2:3家系QTL定位群體，按3次重復(fù)隨機(jī)排列設(shè)計，定位群體數(shù)量達(dá)到6 000個個體，這在一定程度上消除了非遺傳因素的影響，保證了表型值測定的準(zhǔn)確性。但總體來說，100個后代個體構(gòu)建的F2:3QTL定位群體家系，數(shù)量還是偏少，特別是對遺傳力不高性狀的QTL定位影響更大，因此本實驗定位的脂肪酸組成等品質(zhì)性狀的QTL數(shù)量比農(nóng)藝性狀的要多，定位了影響亞麻品質(zhì)的關(guān)鍵酶fad3A和fad3B。本試驗表明，對某一特定性狀的QTL定位需要構(gòu)建包含這一性狀盡量多分離變異的盡量大的定位群體。

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