基于系谱关系解析一个马铃薯骨干亲本—米拉的全基因组遗传基础

发布时间：2020-07-05 03:17

【摘要】：骨干亲本(Elite parents)是指一些亲本育种材料,能直接用于选育一批广泛播种的品种。总的来说,骨干亲本不仅具有良好的综合性状,而且具有较高的配合力,即容易与其他材料杂交而产生优良的品种。但是目前对于马铃薯骨干亲本,尤其是骨干亲本的遗传基础了解有限。在本研究中,对国内外马铃薯育成品种的系谱关系进行了分析。并利用2b-RAD,一种简化基因组测序方法,对我国育成品种世代数最多的骨干亲本家族-米拉(Mira)家族进行基因分型。利用FreeBayes鉴定出的四倍体型SNP和谱系关系追踪米拉基因组在后代品种遗传过程中的保守区段和频繁改变区段。这些区段形成于几代的高度的人工品种选育之后,有助于下一步育种的前景选择。全文的主要结果如下:1.调查了 4,397个1841-2013年间世界范围内育成品种以及523个国内育成品种。发现占一定比例的品种由少数几种亲本育成。育种家亲本的选择在不同时期育成的品种中有所变化。在不同时期都出现了骨干亲本,同时一些骨干亲本间存在着亲缘关系,意味着有些遗传物质在骨干亲本之间传递。2.利用2b-RAD简化基因组测序方法,对米拉及其具有代表性的不同世代的后代进行测序分型。获得了 120,460个平均测序为深度124×的独特标签。利用FreeBayes软件鉴定出50,448个四倍体型SNP(平均37.1个/Mb,σ= 12.46),并通过Sanger测序验证了分型结果。3.通过米拉及其后代之间的SNP信息和谱系关系计算继承率,并通过继承率追踪保守以及频繁改变的染色体区段。得到的继承率数值接近于正态分布,但在Q-Q图中继承率数值较大及较小的两端与正态分布预期值高度偏离,提示这些部分处于选择压力中。4.保守的染色体区段在米拉家族基因组中遗传多样性较低,具有继承率大于0.9的染色体区段占米拉基因组的20.8%,其中包含4,037个大于10,000 bp的染色体片段。处于保守区段中的一些基因预测参与了重要的生物过程,如糖代谢过程、光合作用、转运和信号转导。一些基因在块茎发育以及生物和非生物胁迫中高度表达。同时,这些区域中还发现了一些育种者感兴趣的表征基因。5.频繁改变的染色体区段在米拉家族基因组中多态性位点变化频繁,因此米拉的这部分基因组区段内的等位基因所影响的性状,可能不能满足育种者的需要,并因此而需要改进。分析了占米拉基因组5%的,继承率小于0.306的染色体区段。在频繁改变染色体区段中共发现了 1,328个能注释的功能基因,其中同样包含了拥有重要生物学功能的基因。6.根据米拉后代品种的育成地的种植区域的不同,分析了米拉基因组为了适应不同种植环境而改变的染色体区段。对4个种植区域中的米拉后代基因组相较于米拉基因组遗传率最低的1%的遗传区段内的基因功能进行了分析,发现其中一些基因在块茎发育以及生物和非生物胁迫中高度表达。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S532
【图文】：

马铃薯,芯片,染色体,单核苷酸多态性

邋２０１４）。但这套全基因组单核苷酸多态性（ＳＮＰ）芯片由于所依据的马铃薯种质逡逑资源少（６个马铃薯栽培种的表达基因组），ＳＭＰ标记标记数量少，所以可能在一些群逡逑体中不适用。另外，在芯片中存在着长距离的ＳＮＰ标记空缺的状况（图１－１）。逡逑１１逡逑

系谱,马铃薯,芽变,品种

巴拿马传入美国，它的后代与欧洲品种杂交后，表现突出，从此马铃薯杂交育种开始逡逑得到重视并广泛应用。北美著名品种布尔班克（Ｒｕｓｓｅｔ邋Ｂｕｒｂａｎｋ）就是Ｒｏｕｇｈ邋Ｐｕｒｐｌｅ逡逑Ｃｈｉｌｉ的后代（图２－１）。在美国马铃薯协会的出版物中，列出了北美１７７个应用于生产逡逑的品种，其中１５６个品种含有ＲｏｕｇｈＰｕｒｐｌｅ邋Ｃｈｉｌｉ的血缘（隋启君，２００１）。因此如同逡逑其他作物一样，马铃薯同样存在着优秀的骨干亲本，它们的应用影响着马铃薯育种进逡逑程，通过调查世界范围内及我国育成马铃薯品种的系谱，能使我们更加系统深入的认逡逑识马铃薯的骨干亲本。逡逑Ｒｏｕｇｈ邋Ｐｕｒｐｌｅ邋Ｃｈｉｌｉ邋（１８５１）逡逑开放授粉逦＋逡逑Ｇａｒｎｅｔ邋Ｃｈｉｌｉ邋（１８５３）逡逑开放＼逦＾杂交逡逑Ｐｅｅｒｌｅｓｓ（１８６２）逦／逦＼逦Ｅａｒｌｙ邋Ｖｅｒｍｏｎｔ逡逑，级逦＇杂交逦（１８６６）逡逑Ｂｒｏｗｎ邋Ｂｅａｕｔｙ（１８６１）邋／逦Ｅｘｔｒａ邋Ｅａｒｌｙ邋Ｖｅｒｍｏｎｔ邋ｉ邋ｋ逡逑／逦（ｌ８７Ｉ）邋ｖ逡逑自ｆ^u放授粉逦＼逡逑ｒ邋Ｅａｒｌｙ邋Ｒｏｓｅ（ｌ８６１）逦＼逡逑Ｂｅａｕｔｙ邋ｏｆ邋Ｈｅｂｒｏｎ（邋１８７８）／＾＿从逦Ｊａｃｋｓｏｎ邋Ｗｈｉｔｅ逡逑开放ｔ授粉逡逑”杂交逦Ｂｕｒｂａｎｋ（１８７６）邋芽变逡逑ｒｒｉｕｍｐｈ（１８７８）邋＾逦｜芽变逦ＩｒｉｓｈＣｏｂｂｅｒ（１８７６）逡逑Ｒｕｓｓｅｔ邋Ｂｕｒｂａｎｋ（１９０８）逡逑图２－１早期育成马铃暑品种的系谱（ＰＩａｉｓｔｅｄ邋ａｎｄ邋Ｈｏｏｐｅｓ

【参考文献】