利用脂质组分析解析油菜油脂合成的遗传基础

Rapeseed is the largest oil crop in China and increasing the seed oil content is one of the major goals of rapeseed breeding. Seed oil content is a typical complex quantitative trait and oil biosynthesis is a complicated process involving many genes. Brassica napus is an allotetraploid crop with complex genome structure. The genetic basis and molecular mechanism of oil biosynthesis in Brassica napus is unclear. The applicant has completed the genome re-sequencing of 505 Brassica napus inbreed lines and RNA-seq of the developing seeds of 309 lines. This study plans to combine genomic and metabolomic (lipidomic) approaches to dissect the genetic basis of oil biosynthesis in Brassica napus by investigating：1) analyze the lipidome of developing seeds in 2 different stages of the association population; 2) perform genome-wide association studies to identify QTLs/genes that might regulate lipid metabolism in Brassica napus;3) functional characterization of candidate genes. We hope to obtain a number of new genes and favorable alleles that can be further studied. It is expected that the results will enrich the theory of plant lipid metabolism, and provide theoretical basis and genetic resources for high oil breeding of Brassica napus.

油菜是我国第一大油料作物，提高油菜籽含油量是油菜育种的主要目标之一。油菜籽含油量是典型的复杂数量性状，油脂合成是一个复杂的过程。甘蓝型油菜作为异源四倍体作物，基因组结构复杂，油脂合成的遗传基础和分子机制尚不明确。申请人已经完成了含有505份材料的甘蓝型油菜关联群体基因组重测序和309份材料发育中种子转录组测序，本研究拟将基因组和代谢组(脂质组)相结合，从油菜脂质代谢途径深入研究调控脂质代谢的机制，通过以下3方面研究来阐明油菜油脂合成的遗传基础:1)利用脂质组技术分析关联群体2个发育时期种子脂质组；2)全基因组和全转录组关联分析种子脂质组，挖掘调控脂质代谢的QTL/基因；3)候选基因功能研究和机制解析。该项目实施后有望获得一批调控油菜油脂合成的新基因和优异等位基因，为下一步开展基因功能研究打下重要基础。预期研究成果有助于丰富植物脂质代谢理论，为油菜高含油量育种提供重要的理论依据和基因资源。

油菜是我国第一大油料作物，提高油菜籽含油量是油菜育种的主要目标之一。油菜籽含油量是典型的复杂数量性状，油脂合成是一个复杂的过程。甘蓝型油菜作为异源四倍体作物，基因组结构复杂，油脂合成的遗传基础和分子机制尚不明确。申请人已经完成了含有505份材料的甘蓝型油菜关联群体基因组重测序和309份材料发育中种子转录组测序，本研究拟将基因组和代谢组(脂质组)相结合，从油菜脂质代谢途径深入研究调控脂质代谢的机制，通过以下3方面研究来阐明油菜油脂合成的遗传基础:1)利用脂质组技术分析关联群体2个发育时期种子脂质组；2)全基因组和全转录组关联分析种子脂质组，挖掘调控脂质代谢的QTL/基因；3)候选基因功能研究和机制解析。针对该项目的研究计划，项目执行期间，我们利用油菜种子含油量的GWAS及2个种子发育阶段的TWAS进行分析，筛选并鉴定到多个调控TAG含量的QTL位点，并通过实验验证了候选基因的功能。同时，解析了油菜种子种皮的遗传基础及其对种子油脂合成的影响，通过深入解析甘蓝型油菜皮壳率的遗传基础，鉴定了一批参与种子碳源分配的基因，这为种子碳流平衡的调控网络解析奠定了重要基础。基于多组学数据的网络调控将为未来油菜种子油脂含量改良提供全新的理论依据。该项目的实施为油菜高含油量育种提供重要的理论依据和基因资源。