蒙姜宇¹, 傅鹰^1,2, 贺亚军^,1,*, 钱伟¹1 西南大学农学与生物科技学院, 重庆 400716
2 浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所, 浙江杭州 310021

QTL mapping of oleic acid, linoleic acid and linolenic acid contents in Brassica napus L. using DH and IF₂ populations

MENG Jiang-Yu¹, FU Ying^1,2, HE Ya-Jun^,1,*, QIAN Wei¹ 1 College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400716, China
2 Institute of Crop and Nuclear Technology Utilization, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, Zhejiang, China

通讯作者: * 贺亚军, E-mail: hyj790124@163.com

收稿日期:2018-12-17接受日期:2019-05-12网络出版日期:2019-06-10

基金资助:

本研究由国家重点研发计划项目.2016YFD0100202 国家自然科学基金项目.31671729 重庆市基础科学与前沿技术研究项目资助.cstc2017jcyjAX0391

Received:2018-12-17Accepted:2019-05-12Online:2019-06-10

Fund supported:

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China.2016YFD0100202 the National Natural Science Foundation of China.31671729 Chongqing Research Program of Basic Research and Frontier Technology.cstc2017jcyjAX0391

作者简介 About authors
E-mail:1131241810@qq.com。






摘要
以德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建包含261个株系的DH群体和包含234个株系的IF₂群体, 检测不同年份条件下油菜籽粒油酸、亚油酸、亚麻酸含量相关的QTL。在DH群体4年环境下共检测出71个QTL, 在IF₂群体2年环境下共检测出4个QTL。去掉在不同年份和群体中置信区间相互重叠的QTL之后, 共得到3个品质性状的51个QTL, 其中有15个在2年以上环境中被检测到。这些QTL分别分布在13个连锁群上, 其中与油酸含量相关的18个, 分布于A01、A02、A04、A05、A07、A09、C01连锁群, 揭示3.44%~13.97%的表型变异; 与亚油酸相关的12个, 分布于A02、A06、A09、C01、C02连锁群, 揭示3.84%~19.51%的表型变异; 与亚麻酸相关的21个, 分布于A01、A02、A03、A04、A05、A08、A09、C01、C02、C03、C06连锁群, 揭示2.86%~11.91%的表型变异。这些结果将为油菜脂肪酸品质改良提供更多遗传信息。
关键词： 甘蓝型油菜;油酸;亚油酸;亚麻酸;数量性状位点

Abstract
DH and IF₂ populations, consisting of 261 and 234 lines respectively, constructed using the German winter rapeseed cultivar ‘Express’ (female) and the Chinese semi-winter line ‘SWU07’ (male), were used to detect QTLs related to oleic acid, linoleic acid and linolenic acid contents in different years. A total of 71 QTLs were detected in DH population in four-year environment and 4 QTLs in IF₂ population in two-year environment. After eliminating the overlapped QTLs detected in different years or different populations, totally 51 QTLs for the three traits were obtained, 15 QTLs of which were persistently detected in more than two years. These 51 QTLs were located on 13 linkage groups. Among them, 18 QTLs related to oleic acid content were located on A01, A02, A04, A05, A07, A09, and C01, respectively, explaining phenotypic variation ranging from 3.44% to 13.97%, 12 QTLs related to linoleic acid content were located on A02, A06, A09, C01, and C02, respectively, explaining phenotypic variation ranging from 3.84% to 19.51%, and 21 QTLs related to linolenic acid content were located on A01, A02, A03, A04, A05, A08, A09, C01, C02, C03, and C06, respectively, explaining phenotypic variation from 2.86% to 11.91%. These results provide more genetic information for the improvement of fatty acid quality in rapeseed breeding.
Keywords：Brassica napus;oleic acid;linoleic acid;linolenic acid;QTL


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本文引用格式
蒙姜宇, 傅鹰, 贺亚军, 钱伟. 利用DH和IF₂群体检测油菜籽粒油酸、亚油酸、亚麻酸含量QTL[J]. 作物学报, 2019, 45(9): 1338-1348. doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84172
MENG Jiang-Yu, FU Ying, HE Ya-Jun, QIAN Wei. QTL mapping of oleic acid, linoleic acid and linolenic acid contents in Brassica napus L. using DH and IF₂ populations[J]. Acta Agronomica Sinica, 2019, 45(9): 1338-1348. doi:10.3724/SP.J.1006.2019.84172


油菜是我国主要的油料作物, 菜籽油是我国主要的食用植物油之一^[1]。除了需求量大外, 随着人们生活水平的提高, 对食用油的品质也提出了更高的要求。而脂肪酸的组成决定了菜籽油的品质^[1]。菜籽油的脂肪酸组成主要有棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、亚麻酸(C18:3)、廿碳烯酸(C20:1)、芥酸(C22:1)等^[2]。其中油酸(oleic acid, OAC)和亚油酸(linoleic acid, Llei)对人体具有较好的营养和保健作用^[3], 而亚麻酸(linolenic acid, Llen)是人体必需脂肪酸, 但其不饱和程度高, 易于氧化, 降低了菜籽油的存放期^[4,5]。因而, 理想的食用菜籽油脂肪酸组成除了要求无芥酸外, 还要高油酸、高亚油酸和低亚麻酸^[6]。

目前, 国内外关于油酸、亚油酸、亚麻酸含量的QTL定位已有不少研究^{[7,8,9,10,11,12,13]}。Tanhuanp??等^[7]最先在白菜型油菜中发现2个控制油酸含量的QTL, 并将其定位在FAD2基因。Schierholt等^[8]以甘蓝型油菜高油酸材料, 证明该性状是由位于A5连锁群的FAD2基因控制, Hu等^[9]证实了这一发现。张洁夫等^[10]用甘蓝型油菜BC₁F₁群体检测, 构建出19个连锁群组成的分子标记图谱, 扫描出2个与油酸含量相关的主效QTL, 位于N8和N13连锁群, 分别解释11.73%和27.14%的油酸含量变异; 3个与亚油酸含量相关的QTL, 2个位于N8连锁群, 1个位于N13连锁群, 主效QTL位于N8连锁群, 解释13.25%的亚油酸含量变异; 3个与亚麻酸含量相关的微效QTL, 分别位于N1、N8、N11连锁群, 分别解释5.12%、6.83%、6.89%的亚麻酸含量变异。杨燕宇等^[11]用甘蓝型油菜F₂代作图群体, 在A5和C5连锁群各检测到1个与油酸含量相关的主效QTL, A5上的QTL贡献率大于49%, 与FAD2基因紧密连锁, 两区域具有同源性; 定位在A5和C5的油酸含量QTL也被确认为亚油酸含量主效QTL; 在A4、A5和C4连锁群上共检测到3个亚麻酸含量的主效QTL, 共解释72%~80%亚麻酸含量变异。蔡东芳等^[12]用全基因组关联分析的方法检测到93个显著关联的标记位点, 分别解释3.04%~38.34%的表型变异, 其中49个标记在不同年份被同时检测到; 15个标记与多个性状共关联, 其中9个与油酸和亚油酸共关联。Yang等^[13]的研究也证实甘蓝型油菜位于A05染色体上的主效QTL调控油酸含量升高。尽管关于油酸、亚油酸、亚麻酸含量性状的QTL有许多研究, 但在这些QTL定位中, 由于作图群体与标记类型等不同, 分析结果差异较大, 很难比较或互相验证不同研究结果。因此, 有关油酸、亚油酸、亚麻酸含量性状的遗传研究仍需要进一步深入。

本研究利用甘蓝型油菜的双单倍体(doubled haploid, DH)群体和永久F₂ (immortalized F₂, IF₂)群体, 分别在4个和2个年份条件下油酸、亚油酸、亚麻酸含量相关QTL进行检测, 以期发现更多有关油菜籽脂肪酸含量相关的QTL, 为油菜脂肪酸品质改良提供有用的遗传信息。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本, 杂交得到F₁代, 取F₁代的花粉进行小孢子培养, 经染色体加倍, 得到包含261个株系的DH群体^[14]。根据Hua等^[15]的组配方案构建IF₂群体。利用DH群体中的234个株系, 随机分成2组, 每组117个株系, 两两随机组合, 通过一轮杂交, 共组配117个杂交组合, 再通过一轮随机组配, 共获得234个杂交组合。2个试验年度的杂交组合完全相同。

1.2 田间试验与表型调查

Express、SWU07、DH群体和IF₂群体都种植于重庆市北碚区西南大学油菜工程研究中心试验基地。2010年、2011年、2012年、2013年共4年种植DH群体, 2010年、2011年共2年种植IF₂群体。采用完全随机区组设计, 每个株系3次重复, 每个重复30个单株; 每小区(2.4 m × 1.2 m = 3.0 m²)种3行, 每行10株, 行距0.40 m, 株距0.24 m。每年9月中旬在苗床上人工播种, 10月下旬移栽到大田, 按常规方式进行田间管理, 保证所有材料的外部生长环境一致, 次年花期套袋自交, 5月份籽粒成熟时, 收获正常植株的自交种5 g以上, 干燥后取3 g用近红外(NIRS)分析仪测定每个株系5个单株的种子油酸、亚油酸、亚麻酸含量^[16]。

1.3 数据处理

利用Microsoft Excel 2003统计Express和SWU07的5个单株上述性状的平均值及DH群体和IF₂群体各参数, 如平均数、最小值、最大值、标准差, 并进行t测验。使用SAS V8软件分析DH群体和IF₂群体各性状及性状间相关性。

1.4 遗传连锁图谱与QTL分析

所用的遗传图谱包含293个SSR多态性标记位点, 总长1188 cM, 相邻标记间平均距离为4.05 cM^[14]。用WinQTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法对油酸、亚油酸、亚麻酸含量QTL定位^[17]。扫描时, 设背景标记数目为5, 扫描窗口10 cM, 扫描步长1 cM, P=0.05, 进行1000次的排布检验^[18]。当LOD≥2.5时, 认为这个置信区间的QTL存在; 当同一性状的QTL在不同群体或者不同年份中被同时检测到, 且置信区间在同一染色体上发生重叠时, 认为是同一QTL。按照“q所在连锁群名称-性状英文缩写-年份群体-与该性状相关的第几个”方式命名QTL, 如qA01-OAC-2010DH-1即DH群体在2010年检测到的与油酸含量相关的QTL, 位于A01连锁群, 是与该性状相关的第1个QTL。

2 结果与分析

2.1 表型分析

亲本Express和SWU07的油酸、亚油酸、亚麻酸含量多年的平均值均存在明显差异(表1), DH和IF₂群体的油酸、亚油酸、亚麻酸含量都表现出连续变异, 并且存在明显的双向超亲分离现象(表2和图1), 表明这3个性状均为多基因控制的数量性状。

Table 1
表1
表1亲本油酸、亚油酸、亚麻酸含量的分析
Table 1Analysis of OAC, Llei, and Llen contents in parental lines (%)

性状 Trait	油酸 OAC	亚油酸 Llei	亚麻酸 Llen
Express	61.89	19.97	7.70
SWU07	64.67	16.80	6.88
P t-test	0.016	0.018	0.166

OAC: oleic acid; Llei: linoleic acid; Llen: linolenic acid.

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Table 2
表2
表2DH和IF₂群体油酸、亚油酸、亚麻酸含量的分析
Table 2Analysis of OAC, Llei, and Llen contents in DH and IF₂ populations (%)

年份 Year	性状 Trait	DH群体 DH population					IF2群体 IF2 population
		最小值 Min.	最大值 Max.	平均值 Average	标准差 SD		最小值 Min.	最大值 Max.	平均值 Average	标准差 SD
		2010	油酸 OAC	49.30	67.10		59.11	3.42		44.83	66.24	59.63	3.12
	亚油酸 Llei	14.50	25.30	19.68	2.13		15.77	24.14	19.17	1.82
	亚麻酸 Llen	5.44	11.08	8.28	1.06		6.43	11.08	8.36	0.88
2011	油酸 OAC	49.72	77.45	64.60	3.66		59.32	72.53	65.16	2.27
	亚油酸 Llei	9.05	23.41	16.33	1.67		13.33	18.87	15.67	1.03
	亚麻酸 Llen	4.77	11.40	6.71	0.84		5.21	7.71	6.38	0.54
2012	油酸 OAC	50.94	71.15	60.88	3.34		-	-	-	-
	亚油酸 Llei	15.14	25.83	19.81	2.19		-	-	-	-
	亚麻酸 Llen	5.19	10.92	8.47	0.97		-	-	-	-
2013	油酸 OAC	52.00	71.37	63.12	3.41		-	-	-	-
	亚油酸 Llei	13.41	24.02	18.05	2.15		-	-	-	-
	亚麻酸 Llen	5.25	11.28	8.50	1.06		-	-	-	-

缩写同表1。Abbreviations are the same as those given in Table 1.

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图1

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图1DH群体和IF₂群体油酸、亚油酸、亚麻酸含量的频率分布

Fig. 1Frequency distribution of OAC, Llei, and Llen contents in DH and IF₂ populations

2.2 相关性分析

表3表明, 在DH群体中, 同一性状在4年间的表型均呈极显著正相关(P<0.0001); 在IF₂群体中, 同一性状在2年间的表型也呈极显著正相关(P<0.001)。说明油酸、亚油酸、亚麻酸这3个性状均遗传稳定。

Table 3
表3
表3DH群体和IF₂群体同一性状在不同年份间的相关性分析
Table 3Correlation analysis of the same trait in different years in DH and IF₂ populations

年份 Year	性状 Trait	DH群体 DH population					IF2群体 IF2 population
		2010	2011	2012	2013		2010	2011
油酸 OAC	2010
	2011	0.4549**					0.3476**
	2012	0.5305**	0.5495**
	2013	0.4068**	0.5135**	0.5630**
亚油酸 Llei	2010
	2011	0.5589**					0.4320**
	2012	0.5549**	0.5663**
	2013	0.4919**	0.5887**	0.5613**
亚麻酸 Llen	2010
	2011	0.4686**					0.2548*
	2012	0.5200**	0.4270**
	2013	0.5463**	0.4194**	0.6067**

^* and ^** represent P < 0.001 and P < 0.0001, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 1.
^*代表P < 0.001的显著性水平, ^**代表P < 0.0001的显著性水平。缩写同表1。

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表4表明, 不管是DH群体还是IF₂群体, 在同一年份的环境条件下, 油酸与亚油酸、亚麻酸含量都呈极显著负相关(P<0.0001), 亚油酸与亚麻酸含量呈极显著正相关(P<0.0001)。在不同群体、不同年份环境条件下, 性状间相关系数在程度上存在略微的差异, 但在方向上是一致的, 说明这3个性状在遗传上受群体类型的影响小, 不同的群体类型可反应出相似的遗传相关性。

Table 4
表4
表4DH 群体和 IF₂ 群体在同一年份下不同性状间的相关性分析
Table 4Correlation analysis of different traits in the same year in DH and IF₂ populations

年份 Year	性状 Trait	油酸 OAC	亚油酸 Llei	亚麻酸 Llen
2010	油酸 OAC		-0.7018**	-0.7200**
	亚油酸 Llei	-0.6353**		0.6839**
	亚麻酸 Llen	-0.6510**	0.6791**
2011	油酸 OAC		-0.5899**	-0.4682**
	亚油酸 Llei	-0.6439**		0.5080**
	亚麻酸 Llen	-0.6449**	0.6335**
2012	油酸 OAC
	亚油酸 Llei	-0.5119**
	亚麻酸 Llen	-0.6858**	0.5735**
2013	油酸 OAC
	亚油酸 Llei	-0.6612**
	亚麻酸 Llen	-0.5695**	0.6210**

^* and ^** represent P < 0.001 and P < 0.0001, respectively. Below diagonal: DH population. Above diagonal: IF₂ populations. Abbreviations are the same as those given in Table 1.
^*代表P < 0.001的显著性水平, ^**代表P < 0.0001的显著性水平。对角线下代表DH群体, 对角线上代表IF₂群体。缩写同表1。

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2.3 油酸含量QTL分析

2个群体多个年份环境下共检测到24个与油酸含量相关的QTL。其中, 在DH群体中4个年份环境下共检测到21个与油酸含量相关的QTL, 在IF₂群体中2个年份环境下共检测到3个与油酸含量相关的QTL (表5和图2)。这些QTL分布在甘蓝型油菜的7条连锁群(A01、A02、A04、A05、A07、A09、C01)上, 分别揭示了3.44%~13.97%的种子油酸含量表型变异。贡献率大于10%的QTL有5个, 分别是qA09-OAC-2010DH-5、qA09-OAC-2010DH-6、qC01- OAC-2010DH-8、qC01-OAC-2010DH-9和qC01- OAC-2012DH-18。24个与油酸含量相关的QTL中, qA09-OAC-2010DH-7、qA09-OAC-2011DH-10和qA09-OAC-2013DH-20在不同年份环境中被重叠检测到, qC01-OAC-2010DH-8、qC01-OAC-2011DH-12和qC01-OAC-2013DH-21在不同年份环境中被重叠检测到, qC01-OAC-2010DH-9和qC01-OAC- 2012DH-19在不同年份环境中被重叠检测到, qC01- OAC-2011DH-11和qC01-OAC-2012DH-18在不同年份环境中被重叠检测到。将这些不同年份环境中重叠检测到的QTL整合为4个可重复的位点, 通过整合这些可重复性的位点, 最终得到18个与油酸含量相关的位点。

Table 5
表5
表5DH群体和IF₂群体中检测到的与油酸含量相关的QTL
Table 5Putative QTLs for OAC detected in DH and IF₂ populations

QTL名称 QTL name	位置 Position	加性效应 Additive	贡献率 R2(%)	LOD 值 LOD score	置信区间 Confidence interval
qA01-OAC-2010DH-1	10.31	-0.90	6.83	5.82	9.4-11.1
qA01-OAC-2010DH-2	24.21	-0.87	6.36	5.03	22.6-27.5
qA09-OAC-2010DH-3	48.21	0.79	5.02	4.30	45.3-49.5
qA09-OAC-2010DH-4	53.81	0.68	3.44	2.95	51.9-56.7
qA09-OAC-2010DH-5	76.91	-1.29	12.85	9.41	75.9-81.0
qA09-OAC-2010DH-6	82.41	-1.17	10.84	8.48	81.0-87.7
qA09-OAC-2010DH-7#	91.51	-1.04	8.96	6.33	88.5-98.5
qC01-OAC-2010DH-8#	27.41	-1.38	13.97	10.52	25.4-28.7
qC01-OAC-2010DH-9#	30.71	-1.41	13.72	10.91	29.9-31.0
qA09-OAC-2011DH-10#	94.51	-0.81	4.79	2.65	89.9-98.8
qC01-OAC-2011DH-11#	23.91	-1.09	6.88	4.62	22.6-24.4
qC01-OAC-2011DH-12#	29.31	-1.14	7.91	5.45	28.0-29.9
qA02-OAC-2012DH-13	42.71	0.80	5.52	2.95	41.6-43.4
qA02-OAC-2012DH-14	47.01	0.82	5.70	3.06	44.9-51.0
qA04-OAC-2012DH-15	40.51	-0.91	7.15	3.80	36.4-46.6
qA09-OAC-2012DH-16	70.21	-0.88	5.88	3.42	68.1-70.8
qC01-OAC-2012DH-17	12.71	-0.94	6.30	3.22	12.1-13.7
qC01-OAC-2012DH-18#	23.61	-1.34	11.22	5.33	22.6-23.9
qC01-OAC-2012DH-19#	30.71	-1.21	9.15	4.68	29.3-31.4
qA09-OAC-2013DH-20#	91.51	-0.91	7.02	3.97	89.6-98.8
qC01-OAC-2013DH-21#	25.41	-0.78	4.35	3.00	25.1-28.0
qA02-OAC-2010IF2-22	18.21	-0.91	5.78	2.63	16.2-19.4
qA05-OAC-2011IF2-23	108.51	0.51	4.94	2.50	90.3-115.5
qA07-OAC-2011IF2-24	5.01	0.63	6.42	3.64	1.1-8.1

^#在不同年环境下重复检测到的QTL。^#QTLs detected in the different year environments.

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图2

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图2油酸、亚油酸、亚麻酸含量QTL在连锁群上的分布

Fig. 2QTLs for OAC, Llei, and Llen on different linkage groups

2.4 亚油酸含量QTL分析

在DH群体中4个年份环境下共检测到20个与亚油酸含量相关的QTL, 在IF₂群体中2个年份环境下均未检测到与亚油酸含量相关的QTL (表6和图2)。这些QTL分布在甘蓝型油菜的5条连锁群(A02、A06、A09、C01、C02)上, 分别揭示3.84%~19.51%的种子亚油酸含量表型变异。贡献率大于10%的QTL有10个, 分别是qA09-Llei-2010DH-2、qA09-Llei-2010DH-3、qA09-Llei-2010DH-4、qC01-Llei-2010DH-5、qA09-Llei- 2011DH-7、qA09-Llei-2012DH-10、qA09-Llei-2012DH- 11、qA09-Llei-2012DH-12、qA09-Llei-2013DH-16和qA09-Llei-2013DH-17。20个与亚油酸含量相关的QTL中, qA09-Llei-2010DH-2、qA09-Llei-2012DH-10和qA09-Llei-2013DH-15在不同年份环境中被重叠检测到, qA09-Llei-2010DH-3、qA09-Llei-2011DH-7、qA09-Llei-2012DH-11和qA09-Llei-2013DH-16在不同年份环境中被重叠检测到, qA09-Llei-2010DH-4和qA09-Llei-2013DH-17在不同年份环境中被重叠检测到, A09-Llei-2011DH-8和qA09-Llei-2012DH-12在不同年份环境中被重叠检测到, qC01-Llei- 2010DH-5和qC01-Llei-2013DH-19在不同年份环境中被重叠检测到。将这些不同年份环境中重叠检测到的QTL整合为5个可重复的位点, 通过整合这些可重复性的位点, 最终得到12个与油酸含量相关的位点。

Table 6
表6
表6DH群体中检测到的与亚油酸含量相关的QTL
Table 6Putative QTL for Llei detected in DH population

QTL名称 QTL name	位置 Position	加性效应 Additive	贡献率 R2 (%)	LOD值 LOD score	置信区间 Confidence interval
qA09-Llei-2010DH-1	38.21	-0.42	3.84	2.93	34.8-39.5
qA09-Llei-2010DH-2#	68.51	0.77	11.85	8.61	68.1-69.7
qA09-Llei-2010DH-3#	77.81	0.87	15.76	11.77	76.5-81.0
qA09-Llei-2010DH-4#	83.41	0.77	12.24	8.06	81.4-88.5
qC01-Llei-2010DH-5#	26.41	0.74	10.57	7.35	26.0-28.6
qA06-Llei-2011DH-6	38.61	-0.34	4.00	2.83	34.6-41.2
qA09-Llei-2011DH-7#	78.81	0.64	11.61	8.45	77.2-81.2
qA09-Llei-2011DH-8#	94.51	0.48	7.65	4.26	88.5-98.5
qC01-Llei-2011DH-9	23.91	0.50	7.43	5.48	22.6-24.3
qA09-Llei-2012DH-10#	69.71	0.83	13.69	6.52	68.4-72.0
qA09-Llei-2012DH-11#	76.91	0.98	19.51	9.03	75.9-77.8
qA09-Llei-2012DH-12#	96.51	0.72	10.28	4.23	88.5-98.7
qC01-Llei-2012DH-13	6.01	0.55	4.98	2.54	0-12.1
qA02-Llei-2013DH-14	13.21	0.57	5.70	4.16	10.3-18.0
qA09-Llei-2013DH-15#	69.51	0.58	7.23	3.71	68.9-70.8
qA09-Llei-2013DH-16#	77.81	1.05	13.51	9.28	76.6-80.8
qA09-Llei-2013DH-17#	83.41	0.92	12.34	6.68	81.4-88.0
qC01-Llei-2013DH-18	16.11	0.51	4.68	3.31	14.7-17.2
qC01-Llei-2013DH-19#	25.41	0.63	7.33	5.29	25.1-28.0
qC02-Llei-2013DH-20	4.01	-0.51	5.37	3.12	0-8.2

^#在不同年环境下重复检测到的QTL。^#QTLs detected in the different year environments.

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2.5 亚麻酸含量QTL分析

2个群体多个年份环境下共检测到31个与亚麻酸含量相关的QTL, 其中, 在DH群体中4个年份环境下共检测到30个, 在IF₂群体中2个年份环境下检测到1个(表7和图2)。这些QTL分布在甘蓝型油菜的11条连锁群(A01、A02、A03、A04、A05、A08、A09、C01、C02、C03、C06)上, 分别揭示2.86%~11.91%的种子亚麻酸含量表型变异。贡献率大于10%的QTL有2个, 分别是qC01-Llen-2010DH-6、qC01-Llen- 2010DH-7。31个与亚麻酸含量相关的QTL中, qA02-Llen-2010DH-2和qA02-Llen-2013DH-26在不同年份环境中被重叠检测到, qA03-Llen-2011DH-12和qA03-Llen-2013DH-27在不同年份环境中被重叠检测到, qC01-Llen-2010DH-6、qC01-Llen-2011DH-17、qC01-Llen-2012DH-22和qC01-Llen-2013DH-28在不同年份环境中被重叠检测到, qC01-Llen-2010DH-7和qC01-Llen-2012DH-23在不同年份环境中被重叠检测到, qC02-Llen-2011DH-20、qC02-Llen-2012DH-25、qC02-Llen-2013DH-30和qC02-Llen-2011IF2-31在不同年份环境中被重叠检测到, qC06-Llen-2010DH-10和qC06-Llen-2011DH-21在不同年份环境中被重叠检测到。将这些不同年份环境中重叠检测到的QTL整合为6个可重复的位点, 通过整合这些可重复性的位点, 最终得到21个与亚麻酸含量相关的位点。

Table 7
表7
表7DH群体和IF₂群体中检测到与亚麻酸含量相关的QTL
Table 7Putative QTL for Llen detected in DH and IF₂ populations

QTL名称 QTL name	位置 Position	加性效应 Additive	贡献率 R2 (%)	LOD值 LOD score	置信区间 Confidence interval
qA02-Llen-2010DH-1	38.11	-0.30	7.53	6.04	37.8-38.6
qA02-Llen-2010DH-2#	44.21	-0.33	9.51	7.88	43.4-44.9
qA08-Llen-2010DH-3	4.01	0.22	3.87	2.82	0-18.8
qA09-Llen-2010DH-4	68.51	0.25	5.60	4.59	68.1-69.7
qA09-Llen-2010DH-5	79.01	0.30	8.05	6.68	76.0-81.2
qC01-Llen-2010DH-6#	23.91	0.41	11.91	9.39	23.3-24.1
qC01-Llen-2010DH-7#	29.91	0.39	10.84	8.84	29.3-31.5
qC03-Llen-2010DH-8	17.61	0.20	2.86	2.62	13.3-20.8
qC06-Llen-2010DH-9	2.01	0.26	5.66	4.32	0-6.6
qC06-Llen-2010DH-10#	7.61	0.23	4.38	3.73	6.6-14.8
qA01-Llen-2011DH-11	63.01	-0.18	3.69	2.63	54.3-69.2
qA03-Llen-2011DH-12#	16.91	0.22	6.77	3.99	15.5-21.1
qA03-Llen-2011DH-13	27.11	0.21	5.95	4.52	25.2-29.0
qA04-Llen-2011DH-14	10.01	-0.16	3.52	2.72	0-20.4
qA05-Llen-2011DH-15	28.81	-0.24	7.92	5.81	25.8-33.1
qA05-Llen-2011DH-16	37.71	-0.18	4.65	3.34	35.5-39.7
qC01-Llen-2011DH-17#	23.91	0.21	4.82	3.61	22.8-24.5
qC01-Llen-2011DH-18	29.31	0.18	3.75	2.85	28.7-30.7
qC03-Llen-2011DH-19	4.01	-0.20	5.43	3.32	0-8.2
qC02-Llen-2011DH-20#	15.21	-0.21	6.32	4.49	9.7-22.8
qC06-Llen-2011DH-21#	7.61	0.17	3.76	2.99	6.6-18.8
qC01-Llen-2012DH-22#	23.61	0.30	6.96	3.23	17.4-23.9
qC01-Llen-2012DH-23#	29.91	0.34	9.16	4.68	28.0-31.1
qC01-Llen-2012DH-24	37.41	0.27	6.92	3.45	36.7-39.2
qC02-Llen-2012DH-25#	12.21	-0.26	6.89	2.73	8.2-14.2
qA02-Llen-2013DH-26#	43.41	-0.27	6.35	4.66	42.2-44.9
qA03-Llen-2013DH-27#	14.91	0.25	5.32	3.48	1.0-20.8
qC01-Llen-2013DH-28#	23.91	0.30	6.48	4.62	22.8-24.4
qC02-Llen-2013DH-29	5.01	-0.34	9.20	4.97	0.9-8.2
qC02-Llen-2013DH-30#	11.21	-0.30	8.07	4.83	8.2-16.9
qC02-Llen-2011IF2-31#	8.21	0.15	5.14	2.93	4.3-13.0

^#在不同年环境下重复检测到的QTL。^#QTLs detected in the different year environments.

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3 讨论

甘蓝型油菜是重要的油料作物, 油酸、亚油酸和亚麻酸作为菜籽油的主要脂肪酸组分, 是衡量油菜品质的关键指标。通过提高油酸和亚油酸含量、降低亚麻酸含量来改良菜籽油品质, 是当前油菜品质育种的重要目标之一。

本研究在不同群体、不同年份环境条件下, 油酸、亚油酸和亚麻酸这3个脂肪酸组分都表现出相互间很高的相关性, 这与前人研究结果一致^[19,20,21]。油酸含量与亚油酸含量、亚麻酸含量都为极显著负相关, 亚油酸含量与亚麻酸含量又表现为极显著正相关, 这种相关性与三者的合成代谢途径相吻合。硬脂酸去饱和之后形成不饱和脂肪酸油酸(C18:1), 而油酸在FAD去饱和基因作用下形成亚油酸(C18:2), 而亚油酸又是亚麻酸(C18:3)的合成前体。因此油酸、亚油酸和亚麻酸相互间有较高的相关性^[20,22]。对于同一性状, IF₂群体中不同年份间相关系数比DH群体低。由于IF₂群体是由DH群体两两杂交而获得的, 除了可以用DH群体检测性状的加性效应和上位性效应外, 还可以用IF₂群体检测性状的显性效应, 鉴定出在杂交后代中能传递和表达的显性效应QTL。这一结果表明基因显性效应和基因间显性上位性互作更易受环境的影响。

本研究共检测到75个QTL, 去掉在不同年份和群体中置信区间相互重叠的QTL之后, 共得到3个品质性状的51个QTL, 其中有15个在2年以上环境中被检测到。在51个QTL中, 47个来自DH群体, 只有4个来自IF₂群体, 前者远远高于后者。这可能有2方面的原因, 其一是IF₂群体由DH株系两两杂交而来, 因此缩减了IF₂群体的表型差异, 造成QTL检测的分辨能力减弱。其二是IF₂群体开展的试验数少于DH群体。

甘蓝型油菜油酸含量受2~6对基因控制^[8,23]; 亚油酸、亚麻酸均受2对以上基因控制。除受主基因控制外, 脂肪酸组分还可能受其他修饰基因的影响^[24,25,26]。前人研究中多次报道, 与油酸含量相关的主效QTL位于A5和A8连锁群上^{[9,10,23,27-28]}, 与亚油酸含量相关的QTL位于A8和C4连锁群上^[10,27-28], 与亚麻酸含量相关的QTL位于A4和C4连锁群上^[9]。本研究检测到与油酸含量相关的QTL分布于A01、A02、A04、A05、A07、A09、C01连锁群, 揭示3.44%~13.97%的油酸含量变异; 与亚油酸含量相关的QTL分布于A02、A06、A09、C01、C02连锁群, 揭示3.84%~19.51%的亚油酸含量变异; 与亚麻酸含量相关的QTL分布于A01、A02、A03、A04、A05、A08、A09、C01、C02、C03、C06连锁群, 揭示2.86%~ 11.91%的亚麻酸含量变异。多年环境下重复检测到与油酸和亚油酸含量相关的QTL都位于A09、C01连锁群, 与前人研究结果具有一致性^{[6, 27-29]}; 与亚麻酸含量相关的QTL位于A02、A03、C01、C02、C06连锁群。与前人研究结果比较^{[2,6-9,11,13,27,29-30]}, 本研究检测到21个未被报道过的新QTL, 其中8个与油酸含量相关, 分别是qC01-OAC-2010DH-8、qC01-OAC-2010DH-9、qC01-OAC-2011DH-11、qC01- OAC-2011DH-12、qC01-OAC-2012DH-17、qC01- OAC-2012DH-18、qC01-OAC-2012DH-19、qC01- OAC-2013DH-21, 都在C01连锁群; 1个与亚油酸含量相关的QTL qA06-Llei-2011DH-6位于A06连锁群; 12个与亚麻酸含量相关, 分别是qA02-Llen-2010DH-1、qA02-Llen-2010DH-2、qC06-Llen-2010DH-9、qC06- Llen-2010DH-10、qA03-Llen-2011DH-12、qA03-Llen- 2011DH-13、qA04-Llen-2011DH-14、qA05-Llen-2011DH- 15、qA05-Llen-2011DH-16、qC06-Llen-2011DH-21、qA02-Llen-2013DH-26、qA03-Llen-2013DH-27, 分别位于A02、A03、A04、A05、C06连锁群。这些新的QTL将为甘蓝型油菜脂肪酸组分的改良提供重要的遗传信息。

4 结论

利用DH群体和IF₂群体共检测出75个QTL。其中在不同年份环境下重复检测到15个QTL, 位于A02、A03、A09、C01、C02、C06染色体上。共检测到21个未被报道过的新QTL, 其中8个与油酸含量相关, 都位于C01染色体; 1个与亚油酸含量相关, 位于A06染色体; 12个与亚麻酸含量相关, 分别位于A02、A03、A04、A05、C06染色体。

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