新疆自育海岛棉品种纤维品质和产量性状的遗传多样性与全基因组关联分析

发布时间：2020-11-18 07:10

　　 海岛棉因其优良的纤维品质和抗逆性,在我国国民经济中占有重要的经济地位。本研究选取220份新疆自育海岛棉品种,在2017～2018年期间分别在新疆和海南两地进行试验,通过遗传多样性和全基因组关联分析,揭示新疆自育海岛棉品种间的遗传关系,挖掘纤维品质和产量性状基因,为遗传资源的利用和更高效的培育新品种提供理论依据。主要研究结果如下:(1)遗传多样性:通过计算220份新疆自育海岛棉品种纤维品质和产量性状的变异系数和遗传多样性指数,进行遗传多样性分析,结果表明,5个纤维品质性状的变异系数和遗传多样性指数的平均值分别为7.71%和2.162,8个产量及产量构成因子的变异系数和遗传多样性指数分别为13.57%和2.016。聚类分析结果表明,按纤维品质性状可分为4个类群,类群间部分纤维品质性状差异极显著且第Ⅲ类群纤维品质性状最优;基于产量及产量构成因子性状可分为3个类群,其中第I类群不仅产量高而且植株性状优良。主成分分析结果表明,4个主成成分的累计贡献率达66.69%,包含纤维品质性状和产量性状的绝大部分信息。以上结果说明,新疆自育海岛棉品种的遗传变异相对较大,不同育种单位的育成材料各性状有显著的差异,但总体遗传多样性指数较低,各单位间育种材料交流并不明显。因此,在其遗传改良上,还应注意外源种质资源的引进,加强育种单位之间的材料交流。(2)群体结构和连锁不平衡分析:通过对220份新疆自育海岛棉品种进行全基因组重测序,产生5.78 Tb的数据和336507个高质量的SNP,位于编码区的有9055个,包括5792个(1.72%)非同义突变。利用高质量的SNP构建系统发生树,同时进行群体结构和主成分分析,220份种质分为4个亚群。连锁不平衡分析结果表明,所有群体的LD均在100 Kb相关性水平急剧下跌,但最终都处在高位平衡。核苷酸多样性和群体分化的分析结果表明,所有群体的π值在1.12×10-4～1.37×10-4范围,Fst值在0.258～0.324范围,说明海岛棉受到的驯化程度较高,群体内基因多样性较低,群体间分化程度较低,但由于不同的育种单位不同方向的遗传改良,群体的遗传多样性有所增加。(3)全基因组关联分析:对220份新疆自育海岛棉品种的纤维品质和产量性状进行全基因组关联分析,共鉴定出680个关联SNP,其中纤维品质相关SNP为495个,产量相关SNP为185个。曼哈顿图分析结果表明,对于纤维整齐度、纤维长度、纤维伸长率和衣分性状检测到的显著关联SNP周围的基因分别有43个、39个、67个和55个候选基因。这些结果为进一步的改良海岛棉纤维品质和产量性状奠定基础。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S562
【部分图文】：

图３．３所有海岛棉品种的基于全基因组ＳＮＰ的主成分分析。毎个点代表一个品神。??Ｆｉｇｕｒｅ?３．３?ＩＶｉｎｃｉｐｌｅ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ａｌｌ?ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ?Ｉｘｉｓｅｄ?ｏｎ?ｇｃｎｏｍｃ－ｗｉｄｃ?ＳＮＰｓ．?ｌ＇＇ａｃｈ?ｄｏｔ??ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?ａｎ?ａｃｃｅｓｓｉｏｎ．??３２??

ｉ－：；－：：＃?Ａｒ：；－Ｗ??图３．１所有海岛棉品种的基于全基因组的ＳＮＰ数据的系统发生树??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?Ｎｅｉｇｈｌｘｕｉｒ－ｊｏｉｎｉｎｇ?ｔｒｅｅ?ｏｆ?ａｌｌ?ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｇｅｎｏｍｅ－ｗｉｄｅ?ＳＮＰｓ??：ｌＴｒ．ｒ?基??ｌｉｍｉｌ｜ＩＭＩＩＩＩ＜ｌ？？ＵＩＩ｜ｉｍｉ＞｜Ｍｎｉｌ｜ｉｌ｜ｌ｜｜ｌｌ｜ｌｌｌ＊＇ＵＭ｜ｌ｜｜，（｜ｌ＇ｌ｜ｌｌｌｌｌｌｌｌ｜ｌｌ｜ｌ｜｜＇ｌ｜｜｜｜｜｜ｌ｜ｌ｜＊｜｜｜ｌｌｌｌｌ｜｜ｌ｜｜｜ｌ｜｜｜ｌ（｜ｌｌｌ｜ｌ｜｜ｌｌｌｌ＞ｌｌｌｌｔｌｌｌｌｌｉｎ｜ｌｌｌｌ｜ｌｌｌｌｌｌ｜ｌ｜｜｜｜｜｜ｌ｜ｌｌｌｌｌｌ｜ｌ｜｜｜｜ｌｌｌ，＞，ＩＩＩＭＭＩＩ＞ｌＭＩＩＩＩ＞ｌｔ？ｔＭｔｌｉｍＨＩＭＭＭ＊??图３．２所有海岛棉品种的基于全基因组ＳＮＰ的群体结构??Ｆｉｇｕｒｅ?３．２?Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａｌｌ?ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｇｅｎｏｍｅ－ｗｉｄｅ?ＳＮＰｓ??Ｒ???????▲?６??＝?▲?＜‘??瀛?Ａ??？?－?Ａ??＊?〇??▲?ｏ?ｔ?ｃｏ?？?ｎ＊??ｓｓ－?ｋ??？－?－＊＊??２?—Ａ?〇，?Ｓ??ｓ?．?／ｙ?ｉ?

第３章新疆自育海岛棉品种重要性状全基因组关联分析??３．２．４遗传多样性分析??本研究对２２０份新疆自育海岛棉品种进行遗传多样性分析，由图３．５可??知，所有种质的?Ｊｒ?值为?１．２３＞＜１０－４，低于大豆（１．０５ｘｌ〇－３，Ｚｈｏｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１５）：、??栽培稻亚种袖稻（１．６ｘｌ〇－３，?Ｈｕａｎｇ?ｅｔａｌ．，２０１０）、梗稻（０．６＞＜ｌ〇－３，Ｈｕａｎｇ?ｅｔ??ａｌ．，?２０１２）、陆地棉地方品种（２．５９ｘｌ０－４，Ｍａｅｔａｌ．，２０１８）和现代栽培品种??（１．７９ｘｌ〇－４，ＭａｅｔａＵ?２０１８）。Ｇｌ、Ｇ２、Ｇ３?和?Ｇ４?的?ｔｔ值分别为１．２７＞＜１〇－??４、１．２４ｘ１０＇?１．３７ｘｌ〇－４和１．１２ｘ１０＇很显然，Ｇ３的核苷酸多样性最高，Ｇ４??的核苷酸多样性最低。以上分析表明，新疆海岛棉自育品种虽然基因多样性较??低，但来自不同单位不同方向的遗传改良，其群体的基因多样性有所增加。??Ｉ?Ｉ．ＩＭＯ＊?Ｉ?＼?１．２４－１０４?／??ｆ〇２５４＼?ｙ＼Ｔｍ＼??（ＩＪ７＊?丨?０＊?Ｊ??图３．５四个亚群的基因多样性和群体分化程度。圈内的值代表基因多样性（７Ｔ）
【参考文献】

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本文编号：2888458