QTL Mapping using Intervarietal Substitution Lines in Rapeseed (Brassica napus L.)
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Sprache:Englisch
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inkl. gesetzl. MwSt.,
Beschreibung
Produktdetails
Einband
Taschenbuch
Erscheinungsdatum
02.11.2010
Verlag
Cuvillier, ESeitenzahl
122
Maße (L/B/H)
21/14.8/0.7 cm
Gewicht
169 g
Auflage
1. Auflage
Sprache
Englisch
ISBN
978-3-86955-541-6
Substitutionslinien mit einem oder wenigen definierten Segmenten eines Donorgenoms in dem genetischen Hintergrund eines rekurrenten Elters können verwendet werden, um das Genom nach Donorallelen zu durchsuchen, die phänotypische Merkmale beeinflussen. Ein komplementärer Satz von Substitutionlinien repräsentiert im Idealfall das gesamte Donorgenom unterteilt in eine begrenzte Anzahl von verschiedenen Segmenten, die jeweils durch eine Linie dargestellt werden. Substitutionslinien wurden als Alternative zu einer spaltenden Population für die QTL (Quantitative trait loci)-Kartierung vorgeschlagen. Mit einem Set von Substitutionslinien können die Grenzen der Genauigkeit bei der QTL-Lokalisierung in spaltenden Populationen überwunden werden da überlappenden Donorsegmente in verschiedenen Substitutionlinien und ihre phänotypischen Werte die Bestimmung der QTL Positionen bis auf wenige centiMorgan (cM) erlauben.
Das Ziel dieser Arbeit war es
- ein Set von Substitutionslinien einer Kreuzung von ’Express’ mit der resynthetisierten Rapslinie ’RS239’ herzustellen;
- QTL für agronomisch wichtige Merkmale in zwei Sets von Substitutionslinien der Kreuzungen ’Mansholt’ x ’Samourai’ und ’Express’ x ’RS239’ zu kartieren;
- die Ergebnisse der QTL-Kartierung in Substitutionslinien der Kreuzung ’Mansholt’ x ’Samourai’ mit der QTL-Kartierung in einer früheren Generation (F1DH Population) dieser Kreuzung zu vergleichen.
Hierfür wurden ein Set von Substitutionslinien aus einer Kreuzung zwischen der resynthetisierten Sommerrapslinie ’RS239’ und der Winterrapssorte ’Express’ (’ExRS239’) hergestellt. Ein zweiter Set aus einer Kreuzung zwischen DH-Linien der Winterrapssorten ’Mansholt’ und ’Samourai’ (’MxS’) stand aus früheren Arbeiten zur Verfügung. Die Substitutionslinien waren über fünf Rückkreuzungsgenerationen entwickelt worden. Mit markergestützter Selektion durch AFLP-Marker wurden dabei Linien ausgewählt, die ein komplementäres Sortiment von Donorsegmenten enthalten.
Dreihundertfünfzig Substitutionslinien aus der Kreuzung ’ExRS239’ und 270 Substitutionslinien aus der Kreuzung ’MxS’ wurden in Feldversuchen an fünf Standorten im Jahr 2009, beziehungsweise 2006 und 2007, in Deutschland angebaut um agronomisch wichtige Merkmale zu erfassen. Die Donorsegmente in den Substitutionslinien wurden mit AFLP-Markern charakterisiert. Die QTL wurden durch den Vergleich der Segmente des Donorgenoms und phänotypischen Effekten in den Substitutionslinien kartiert.
Die Donorsegmente im Set der Substitutionslinien aus der Kreuzung ’ExRS239’ decken, abhängig von der Schätzungsmethode, minimal 950,9 cM oder maximal 1587 cM des Genoms ab, dies entspricht 52,8%, beziehungsweise 88,1%, der genetischen Karte von der Kreuzung ’ExRS239’. Diese Abdeckung ist grösser als die im Set der Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’. Dort decken die Donorsegmente minimal 515,5 cM oder maximal 1095,3 cM ab, dies entspricht 37,9% und 80,5% der genetischen Karte dieser Kreuzung.
Vierzig QTL von agronomisch wichtigen Merkmalen bei Raps wurden in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ und 24 QTL in den Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’ kartiert. Die höhere Anzahl von QTL in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ ist durch die grössere genetische Distanz zwischen den Eltern der Kreuzung, die in einer grösseren Anzahl von spaltenden, funktionell verschiedenen Allelen in der Nachkommenschaft dieser Kreuzung resultiert, zu erklären. Ein weiterer Grund ist die höhere Abdeckung des Donorgenom in diesem Set von Substitutionslinien.
Einige QTL zur züchterischen Verbesserung der Rapsqualität wurden in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ identifiziert. Sechs QTL wurden lokalisiert, die positive additive Effekte für den Eiweissgehalt in Samen zeigen. Zwei dieser QTL, auf Kopplungsgruppen N07 und N12, kontrollierten den Eiweissgehalt unabhängig von QTL für Ölgehalt. Diese beiden QTL zeigten zusammen eine additive Wirkung von 2,5% für den Eiweissgehalt. Vier QTL mit Donorallelen für einen geringeren Sinapinestergehalt wurden auf den Kopplungsgruppen N06, N11, N13 und N15 kartiert. Die additiven Effekte führten in der Summe der Donorallele zu einer Reduzierung des Sinapinestergehalts von 2,19 mg/kg. Drei QTL mit Donorallelen für eine reduzierte Wuchshöhe zur Reife wurden auf den Kopplungsgruppen N13, N19 und N18a kartiert, die Summe der additiven Effekte beträgt -50,4 cm.
Im Vergleich der QTL-Kartierung in der F1DH Population (einer frühen Generation der entwickelten Substitutionslinien) mit den Ergebnissen der hier getesteten Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’ wurden einige früher identifizierte QTL bestätigt: zwei QTL auf den Kopplungsgruppen N09 und N12 für Glucosinolatgehalt im Samen; zwei Gene die den Erucasäuregehalt in Samen kontrollieren auf den Kopplungsgruppen N08 und N13; zwei QTL für Phytosterol und Sinapinestergehalt sowie zwei QTL für Ölgehalt auf den Kopplungsgruppen N08 und N13 in der Kartierungsregion der beiden Erucasäuregene. Einige der in der F1DH Population identifizierten QTL konnten nicht in den Subtitutionlinien erkannt werden, da sie in Regionen kartiert wurden, die nicht durch Donorsegmente abgedeckt sind.
Mehrere neue QTL wurden in den Substitutionslinien identifiziert, die zuvor nicht in der F1DH Population kartiert worden waren. Andere QTL aus der Kartierung in der F1DH Population müssen als falsch-positive QTL bewertet werden: die QTL auf den Kopplungsgruppen N01 and N03 für Eiweissgehalt und auf Kopplungsgrupe N16 für Wuchshöhe. Diese QTL konnten nicht in den Substitutionslinien nachgewiesen werden, obwohl Substitutionslinien mit Donorsegmenten für die Regionen, in denen diese QTL kartiert wurden, zur Verfügung standen.
Es wurde beobachtet, dass die additiven Effekte korrespondierender QTL in den Substitutionslinien höher als die in der F1DH Population sind. Mit Hilfe der Substitutionslinien konnten die QTL-Intervalle im Vergleich zu der Intervall-Kartierung in der F1DH Population verringert werden. Die QTL wurden in Intervallen von maximal 1,8 bis 30,2 cM in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ und von 1,2 bis 24,8 cM in den Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’ kartiert. Etwa 70% aller QTL in beiden Sets von Substitutionslinien wurden in maximal Intervallen von weniger als 15 cM lokalisiert. Diese waren deutlich kleiner als die üblicherweise in spaltenden Populationen geschätzten Konfidenzintervalle.
Die QTL für Phytosterol und Sinapinestergehalt wurden im gleichen Interval wie die beiden Erucasäuregene lokalisiert. Ein pleiotropher Effekt wurde zwischen Erucasäure und Phytosterolgehalt identifiziert. Andererseits deuten die Ergebnisse auf eine enge Kopplung statt Pleiotrophie als Erklärung für die Korrelation zwischen Erucasäure- und Sinapinestergehalt hin.
Die weitere Feinkartierung von QTL kann durch die Rückkreuzung von Substitutionslinien mit dem rekurrenten Elter erreicht werden, um die Grösse und Anzahl der Donorsegmente zu reduzieren. Nach einer Feinkartierung wird es auch besser möglich sein zwischen Pleiotrophie und enger Kopplung von QTL für korrelierte Merkmale zu unterscheiden.
Das Ziel dieser Arbeit war es
- ein Set von Substitutionslinien einer Kreuzung von ’Express’ mit der resynthetisierten Rapslinie ’RS239’ herzustellen;
- QTL für agronomisch wichtige Merkmale in zwei Sets von Substitutionslinien der Kreuzungen ’Mansholt’ x ’Samourai’ und ’Express’ x ’RS239’ zu kartieren;
- die Ergebnisse der QTL-Kartierung in Substitutionslinien der Kreuzung ’Mansholt’ x ’Samourai’ mit der QTL-Kartierung in einer früheren Generation (F1DH Population) dieser Kreuzung zu vergleichen.
Hierfür wurden ein Set von Substitutionslinien aus einer Kreuzung zwischen der resynthetisierten Sommerrapslinie ’RS239’ und der Winterrapssorte ’Express’ (’ExRS239’) hergestellt. Ein zweiter Set aus einer Kreuzung zwischen DH-Linien der Winterrapssorten ’Mansholt’ und ’Samourai’ (’MxS’) stand aus früheren Arbeiten zur Verfügung. Die Substitutionslinien waren über fünf Rückkreuzungsgenerationen entwickelt worden. Mit markergestützter Selektion durch AFLP-Marker wurden dabei Linien ausgewählt, die ein komplementäres Sortiment von Donorsegmenten enthalten.
Dreihundertfünfzig Substitutionslinien aus der Kreuzung ’ExRS239’ und 270 Substitutionslinien aus der Kreuzung ’MxS’ wurden in Feldversuchen an fünf Standorten im Jahr 2009, beziehungsweise 2006 und 2007, in Deutschland angebaut um agronomisch wichtige Merkmale zu erfassen. Die Donorsegmente in den Substitutionslinien wurden mit AFLP-Markern charakterisiert. Die QTL wurden durch den Vergleich der Segmente des Donorgenoms und phänotypischen Effekten in den Substitutionslinien kartiert.
Die Donorsegmente im Set der Substitutionslinien aus der Kreuzung ’ExRS239’ decken, abhängig von der Schätzungsmethode, minimal 950,9 cM oder maximal 1587 cM des Genoms ab, dies entspricht 52,8%, beziehungsweise 88,1%, der genetischen Karte von der Kreuzung ’ExRS239’. Diese Abdeckung ist grösser als die im Set der Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’. Dort decken die Donorsegmente minimal 515,5 cM oder maximal 1095,3 cM ab, dies entspricht 37,9% und 80,5% der genetischen Karte dieser Kreuzung.
Vierzig QTL von agronomisch wichtigen Merkmalen bei Raps wurden in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ und 24 QTL in den Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’ kartiert. Die höhere Anzahl von QTL in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ ist durch die grössere genetische Distanz zwischen den Eltern der Kreuzung, die in einer grösseren Anzahl von spaltenden, funktionell verschiedenen Allelen in der Nachkommenschaft dieser Kreuzung resultiert, zu erklären. Ein weiterer Grund ist die höhere Abdeckung des Donorgenom in diesem Set von Substitutionslinien.
Einige QTL zur züchterischen Verbesserung der Rapsqualität wurden in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ identifiziert. Sechs QTL wurden lokalisiert, die positive additive Effekte für den Eiweissgehalt in Samen zeigen. Zwei dieser QTL, auf Kopplungsgruppen N07 und N12, kontrollierten den Eiweissgehalt unabhängig von QTL für Ölgehalt. Diese beiden QTL zeigten zusammen eine additive Wirkung von 2,5% für den Eiweissgehalt. Vier QTL mit Donorallelen für einen geringeren Sinapinestergehalt wurden auf den Kopplungsgruppen N06, N11, N13 und N15 kartiert. Die additiven Effekte führten in der Summe der Donorallele zu einer Reduzierung des Sinapinestergehalts von 2,19 mg/kg. Drei QTL mit Donorallelen für eine reduzierte Wuchshöhe zur Reife wurden auf den Kopplungsgruppen N13, N19 und N18a kartiert, die Summe der additiven Effekte beträgt -50,4 cm.
Im Vergleich der QTL-Kartierung in der F1DH Population (einer frühen Generation der entwickelten Substitutionslinien) mit den Ergebnissen der hier getesteten Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’ wurden einige früher identifizierte QTL bestätigt: zwei QTL auf den Kopplungsgruppen N09 und N12 für Glucosinolatgehalt im Samen; zwei Gene die den Erucasäuregehalt in Samen kontrollieren auf den Kopplungsgruppen N08 und N13; zwei QTL für Phytosterol und Sinapinestergehalt sowie zwei QTL für Ölgehalt auf den Kopplungsgruppen N08 und N13 in der Kartierungsregion der beiden Erucasäuregene. Einige der in der F1DH Population identifizierten QTL konnten nicht in den Subtitutionlinien erkannt werden, da sie in Regionen kartiert wurden, die nicht durch Donorsegmente abgedeckt sind.
Mehrere neue QTL wurden in den Substitutionslinien identifiziert, die zuvor nicht in der F1DH Population kartiert worden waren. Andere QTL aus der Kartierung in der F1DH Population müssen als falsch-positive QTL bewertet werden: die QTL auf den Kopplungsgruppen N01 and N03 für Eiweissgehalt und auf Kopplungsgrupe N16 für Wuchshöhe. Diese QTL konnten nicht in den Substitutionslinien nachgewiesen werden, obwohl Substitutionslinien mit Donorsegmenten für die Regionen, in denen diese QTL kartiert wurden, zur Verfügung standen.
Es wurde beobachtet, dass die additiven Effekte korrespondierender QTL in den Substitutionslinien höher als die in der F1DH Population sind. Mit Hilfe der Substitutionslinien konnten die QTL-Intervalle im Vergleich zu der Intervall-Kartierung in der F1DH Population verringert werden. Die QTL wurden in Intervallen von maximal 1,8 bis 30,2 cM in den Substitutionslinien der Kreuzung ’ExRS239’ und von 1,2 bis 24,8 cM in den Substitutionslinien der Kreuzung ’MxS’ kartiert. Etwa 70% aller QTL in beiden Sets von Substitutionslinien wurden in maximal Intervallen von weniger als 15 cM lokalisiert. Diese waren deutlich kleiner als die üblicherweise in spaltenden Populationen geschätzten Konfidenzintervalle.
Die QTL für Phytosterol und Sinapinestergehalt wurden im gleichen Interval wie die beiden Erucasäuregene lokalisiert. Ein pleiotropher Effekt wurde zwischen Erucasäure und Phytosterolgehalt identifiziert. Andererseits deuten die Ergebnisse auf eine enge Kopplung statt Pleiotrophie als Erklärung für die Korrelation zwischen Erucasäure- und Sinapinestergehalt hin.
Die weitere Feinkartierung von QTL kann durch die Rückkreuzung von Substitutionslinien mit dem rekurrenten Elter erreicht werden, um die Grösse und Anzahl der Donorsegmente zu reduzieren. Nach einer Feinkartierung wird es auch besser möglich sein zwischen Pleiotrophie und enger Kopplung von QTL für korrelierte Merkmale zu unterscheiden.
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