練景龍 張笑晗 代春艷 王曉麗 弓瓊 于澄宇

摘要：用高亞麻酸親本YH25005與中亞麻酸親本Z9、高亞麻酸親本R8Q10與中亞麻酸親本D636配制2個雜交組合，采用主基因+多基因混合遺傳分離分析方法，對甘藍(lán)型油菜的6個世代遺傳群體（P1、P2、F1、B1、B2、F2）的脂肪酸含量進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：油酸在YH25005×Z9中受2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因控制，主基因遺傳力為30.23%;油酸在R8Q10×D636中受2對加性-顯性-上位性主基因控制，主基因遺傳力為56.63%。亞油酸在YH25005×Z9中受2對等效加性主基因控制，主基因遺傳力為1.43%;在R8Q10×D636中受2對加性-顯性-上位性主基因控制，主基因遺傳力為82.21%。亞麻酸在2個組合衍生群體中都符合加 性- 顯性-上位性多基因模型，YH25005×Z9、R8Q10×D636中多基因遺傳力分別為37.04%和58.77%。

關(guān)鍵詞：油菜;高亞麻酸;脂肪酸;遺傳分析;混合遺傳模型

中圖分類號：S634.303?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號：1002-1302（2020）21-0084-09

油菜是我國本土種植的第一大油料作物，但是隨著人口增長和生活水平提高，我國油菜生產(chǎn)難以滿足需求，從而轉(zhuǎn)變?yōu)橛土线M(jìn)口大國，尤其是高質(zhì)量菜籽油較為缺乏[1]。菜籽油主要由7種脂肪酸組成，低芥酸菜籽油主要含油酸（C18 ∶ 1）、亞油酸（C18 ∶ 2）、α-亞麻酸（ALA，C18 ∶ 3），油酸是亞油酸合成底物，亞油酸是亞麻酸合成底物，三者含量密切相關(guān)，合計占脂肪酸總含量的90%左右[2]。三者均為不飽和脂肪酸，分別屬于單不飽和脂肪酸、雙不飽和脂肪酸、三不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸具有目前國際醫(yī)學(xué)界和營養(yǎng)界公認(rèn)的重要生理功能[3-4]，尤其是ω-3類的α-亞麻酸，是人體自身無法合成的必需脂肪酸，更是合成人體必需的另外2種ω-3脂肪酸EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）的前體物質(zhì)。DHA被稱為“腦黃金”，是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分，能夠促進(jìn)嬰幼兒的大腦和視力發(fā)育、神經(jīng)修復(fù);EPA俗稱血管清道夫，能增加血管彈性，降低血液黏稠度[5]。鑒于我國居民膳食中海產(chǎn)品較缺乏，我國居民體內(nèi)不缺油酸而對ω-3類攝入嚴(yán)重不足，以及我國食用植物油存儲時間短、消費(fèi)周轉(zhuǎn)快、高溫煎炸用油量比例少，對α-亞麻酸營養(yǎng)需求遠(yuǎn)大于對加工穩(wěn)定性的需求，李殿榮等認(rèn)為目前雙低油菜育種中亞麻酸含量（9%左右）不但不應(yīng)該降低，還應(yīng)適當(dāng)提高，育成的α-亞麻酸比例15%～20%的高亞麻酸材料開創(chuàng)了油菜品質(zhì)改良的新方向[6-7]。

深入研究脂肪酸含量的遺傳規(guī)律，是油菜脂肪酸改良的重要理論基礎(chǔ)。油菜脂肪酸含量屬于數(shù)量性狀，除了受少數(shù)主基因控制外，還受大量微效多基因控制，同時基因與環(huán)境的互作效應(yīng)、基因表達(dá)水平修飾等也會對脂肪酸的含量和比例產(chǎn)生影響[8]。蓋鈞鎰等提出基于主基因+多基因混合遺傳理論的遺傳分離分析方法，實(shí)現(xiàn)了利用不同的遺傳群體材料分析主基因數(shù)量及其遺傳效應(yīng)[9-10]。該遺傳分析方法已廣泛應(yīng)用于作物農(nóng)藝、品質(zhì)、抗性等重要數(shù)量性狀的遺傳研究[11-13]。有關(guān)油菜脂肪酸含量的遺傳研究相對較少，研究結(jié)果也不盡相同。

由于不同分離世代鑒定效率在作物數(shù)量性狀主基因+多基因遺傳模型分析中存在差異，使用單個分離世代的遺傳信息鑒定主基因和多基因存在一定的局限性，多個世代聯(lián)合分析的方法可以克服個別分離世代的不足，從而更全面地鑒定其遺傳效應(yīng)[14]。因此，本研究分別選用高亞麻酸品種和低亞麻酸品種雜交構(gòu)建群體材料，深入研究甘藍(lán)型油菜部分脂肪酸含量的遺傳規(guī)律，不僅為甘藍(lán)型油菜主要脂肪酸含量的遺傳改良提供理論指導(dǎo)，也為數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）定位和相關(guān)基因的克隆奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究的親本材料YH25005和R8Q10是西北農(nóng)林科技大學(xué)通過種內(nèi)雜交和多年定向選擇得到的低硫苷、低芥酸、高亞麻酸種質(zhì)，其亞麻酸比例大于15%，最高株系平常年份可達(dá)17%～20%，D636和Z9分別是從品種雜油66、中雙9號選擇而來的中亞麻酸雙低品系。配制R8Q10×D636、YH25005×Z9雜交獲得F1，F(xiàn)1自交獲得F2，F(xiàn)1和雙親分別回交獲得B1、B2世代種子。

1.2 方法

2018年9月下旬在西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)田播種6個世代遺傳群體材料。其中，P1、F1、P2各種植10行，每行播100粒，后期間苗至每行15株，行長2 m，行距40 cm，四周設(shè)保護(hù)行，栽培管理與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)一致。成熟后，各世代按單株收獲、單株脫粒，種子精選去雜待測。利用FOSS 5500近紅外儀測定種子品質(zhì)指標(biāo)，包括7種脂肪酸組分的比例。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以蓋鈞鎰等提出的主基因+多基因混合遺傳模型作為多世代聯(lián)合遺傳分析方法，具體分析步驟：先計算遺傳模型的極大似然函數(shù)值（MLV，maximum likehood value）和Akaike信息準(zhǔn)則（AIC，akaike information criterio）值，初步選擇AIC值較小的3個模型為備選模型;然后對入選的3個模型進(jìn)行適合性檢驗(yàn)，包括U21、U22、U23、nW2和Dn 5個統(tǒng)計量;在此基礎(chǔ)上，根據(jù)模型AIC值較小和6個世代30個統(tǒng)計量P<0.05的個數(shù)較少的原則選擇最優(yōu)遺傳模型;最后依據(jù)最優(yōu)模型的各成分分布參數(shù)，采用最小二乘法估計各基因效應(yīng)值、方差等遺傳參數(shù)。主基因遺傳力和多基因遺傳力計算公式如下：

主基因遺傳力h2mg=σ2mg/σ2p×100%;

多基因遺傳力h2pg=σ2pg/σ2p×100%。

式中：σ2mg、σ2pg和σ2p分別表示主基因方差、多基因方差和表型方差。數(shù)據(jù)分析采用章元明教授研發(fā)的R語言軟件包分離分析（SEA，segregation analysis），用Microsoft Excel軟件估算平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、遺傳參數(shù)等，用SPSS軟件制作次數(shù)分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 各世代脂肪酸含量的表型分布

YH25005×Z9、R8Q10×D636不同世代油酸、亞油酸、亞麻酸含量的統(tǒng)計值分別見表1、表2。從中可以看出，不論是組合YH25005×Z9還是組合R8Q10×D636，P1和P2脂肪酸含量均存在顯著差異。F1脂肪酸含量介于雙親之間。B1和B2 2個回交世代脂肪酸酸含量也均介于雙親之間，但含量均值更偏向于回交親本。F2世代脂肪酸含量均值也介于雙親之間。從變異系數(shù)看，P1、P2、F1不分離世代亞麻酸含量的變異度較小，B1、B2、F2世代亞麻酸含量的變異度較大。此外，從后代極值可以看出，僅有少數(shù)脂肪酸低于或高于親本且幅度較小，整體上不存在明顯的超親優(yōu)勢。

F2代脂肪酸含量的次數(shù)分布見圖1、圖2。從中可以看出，油酸、亞油酸、亞麻酸含量的次數(shù)分布符合數(shù)量性狀的分布特征，部分F2世代呈非正態(tài)分布。表明脂肪酸組分的遺傳除了受多基因控制外，可能還存在主基因遺傳。

2.2 最優(yōu)遺傳模型選擇

共獲得24種遺傳模型的MLV和AIC值（表3、表4）。首先根據(jù)AIC值較小的原則進(jìn)行模型初選，選擇3個AIC值較小的模型作為備選模型，對被選模型進(jìn)行適合性檢驗(yàn)（表5、表6）。根據(jù)模型AIC值較小和6個世代30個統(tǒng)計量P<0.05的個數(shù)較少的原則最終選擇最優(yōu)遺傳模型。最后確定最優(yōu)遺傳模型，YH25005×Z9的油酸、亞油酸、亞麻酸分別為MX2-ADI-ADI、2MG-EA、PG-ADI;R8Q10×D636的油酸、亞油酸、亞麻酸分別為 2MG-ADI、2MG-ADI、PG-ADI。

2.3 遺傳參數(shù)

表7給出了YH25005×Z9最佳遺傳模型的遺傳參數(shù)估計值。油酸含量符合MX2-ADI-ADI（2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因），第1、第2對主基因加性效應(yīng)值和顯性效應(yīng)值均為負(fù)數(shù)，說明主基因?qū)τ退岷坑胸?fù)效應(yīng);2對基因的加性效應(yīng)間互作、顯性效應(yīng)間均為2.96，互作（l）為2.96，表明2對基因之間存在明顯互作，對該組合油酸含量影響較大;主基因遺傳力為30.23%，這些結(jié)果表明該組合油酸含量主要受到2對主基因和環(huán)境的影響。亞油酸含量最優(yōu)遺傳模型為2MG-EA（2對等加性主基因），2對主基因加性效應(yīng)值均為0.471 7，說明2對主基因?qū)営退岷慨a(chǎn)生相等正效應(yīng)但主基因遺傳力僅為1.43%，環(huán)境影響較大。亞麻酸符合PG-ADI（加性-顯性-上位性多基因）遺傳模型，表型方差（σ2p）和多基因方差（σ2pg）分別為0.79和0.29，計算出多基因遺傳力為37.04%;結(jié)果表明該群體亞麻酸主要受到多基因和環(huán)境的共同影響。

從表8可見，R8Q10×D636后代油酸含量符合2MG-ADI（2對加性-顯性-上位性主基因），第一、第二主基因加性效應(yīng)值均為負(fù)數(shù)，說明主基因?qū)τ退岷慨a(chǎn)生負(fù)效應(yīng);2對主基因顯性效應(yīng)間互作為-1.87，加性×顯性互作、顯性×加性互作分別為1.47和3.08，表明2對基因之間存在著明顯互作，且對該組合油酸影響較大;主基因遺傳力為56.63%，表明油酸主要受2對主基因和環(huán)境的影響。亞油酸含量最優(yōu)遺傳模型也為2MG-ADI（2對加性-顯性-上位性主基因），第一、第二主基因加性效應(yīng)值分別為2.14、-0.45，說明第一對主基因的加性效應(yīng)大于第二對主基因的絕對值且為正效應(yīng)，2對主基因顯性效應(yīng)均為負(fù)數(shù)，2對主基因的加性效應(yīng)間互作（i）為-0.49，顯性效應(yīng)間互作（l）為1.77，加性和顯性之間的互作效應(yīng)（jab和jba）分別為-0.47和1.55，表明2對基因之間存在著明顯互作;主基因遺傳力為82.21%，表明該組合亞油酸主要受到主基因的影響。亞麻酸符合PG-ADI（加性-顯性-上位性多基因）遺傳模型，表型方差（σ2p）和多基因方差（σ2pg）分別為1.04和0.61，多基因遺傳力為58.77%，結(jié)果表明該群體亞麻酸主要受到多基因的影響。

3 討論與結(jié)論

國內(nèi)外對油料作物脂肪酸含量的遺傳調(diào)控研究較為廣泛和深入，但由于親本、群體、方法、試驗(yàn)環(huán)境不同，前人做出了許多QTL定位但是結(jié)果并不一致，而利用數(shù)量性狀主基因+多基因遺傳模型研究相對較少。對于油菜的油酸，索文龍等認(rèn)為油酸含量是由2對主基因+多基因共同影響的，表現(xiàn)出上位效應(yīng)和部分的顯性效應(yīng)[15]。張潔夫等在N8和N13連鎖群上各檢測到1個控制油酸含量的QTL，對油酸的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到11.7%和27.1%[16]。欽潔等在DH群體的N5連鎖群上重復(fù)檢測到油酸的1個主效QTL，解釋遺傳變異率為84.63%，由此推測油酸是由1對主基因控制，且受環(huán)境影響較小[17]。郭世星認(rèn)為油酸受2對加性-顯性-上位性主基因加性-顯性-上位性多基因遺傳系統(tǒng)控制，主基因遺傳力為67.69%～86.84%，多基因遺傳力為0.03%～9.89%，表明油酸的遺傳以主基因?yàn)橹鱗18]。楊慶勇等利用SJDH群體，對油菜種子中油酸含量進(jìn)行QTL定位，結(jié)果表明控制油酸含量的主效QTL位于甘藍(lán)型油菜的A5連鎖群上，QTL解釋了89%的遺傳變異[19]。本文結(jié)果顯示油酸在YH25005×Z9中受2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因控制，主基因遺傳力為30.23%;在R8Q10×D636中油酸受2對加 性- 顯性-上位性主基因控制，遺傳力為56.63%，這與索文龍等的研究[15-16]基本一致。

關(guān)于亞油酸，張潔夫的研究表明油菜亞油酸由2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因控制，主基因的加性效應(yīng)大于顯性效應(yīng)，上位性效應(yīng)中以加加上位和顯顯上位為主[16]。郭世星也認(rèn)為，亞油酸符合2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因模型，并且亞油酸受環(huán)境影響相對較大[18]。本研究表明，在YH25005×Z9中受2對等位加性主基因控制，2對主基因加性效應(yīng)一致，主基因遺傳力為1.43%;在R8Q10×D636中受2對加性-顯性-上位性主基因控制，主基因遺傳力為82.21%，2個群體中主基因的遺傳效率差異較大，應(yīng)該是不同群體的主基因不一致，其與控制油酸的兩對主基因是否一致還須要進(jìn)一步深入的研究，如通過QTL定位來確定。

對于亞麻酸，由于以前沒有高亞麻酸油菜種質(zhì)，大都是通過中亞麻酸與低亞麻酸材料雜交后代來分析的。張潔夫等的研究表明，亞麻酸含量由2對加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因所遺傳控制，但主基因遺傳力并不高（≤5%），多基因具有相對較大的遺傳貢獻(xiàn)率（34.2%～75.7%）[16]。Zhao等在甘藍(lán)型油菜N14連鎖群上檢測到1個與亞麻酸含量有關(guān)的QTL，解釋了約28%的遺傳變異[20]。欽潔等在DH群體中重復(fù)檢測到3個與亞麻酸有關(guān)的QTL，其中2個主效的QTL分別定位在N4和N14連鎖群上，貢獻(xiàn)率分別為59.00%和23.52%[17]。楊慶勇等在甘藍(lán)型油菜A4和C4連鎖群上定位到的2個有關(guān)亞麻酸含量的QTL，對亞麻酸表型變異的貢獻(xiàn)率分別為31%和60%[19]。本研究通過6世代群體聯(lián)合分析，結(jié)果表明，2個組合都符合加性-顯性-上位性多基因控制，這也說明亞麻酸的遺傳機(jī)制比較復(fù)雜，YH25005×Z9中F2世代多基因遺傳力為37.04%;在R8Q10×D636中F2世代多基因遺傳力為58.77%，與前人研究結(jié)果不同，可能是由于不同的研究群體與環(huán)境的差異造成的，但又由于主基因和多基因是一個相對的概念，在不同的群體和環(huán)境中基因的貢獻(xiàn)率有一定的差異，主基因與多基因可能發(fā)生轉(zhuǎn)換，張潔夫等的研究中顯示多基因貢獻(xiàn)率為34.2%～75.7%，主基因貢獻(xiàn)率則較低（≤5%），可能就是這個原因。

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