KASP标记用于甘蓝指纹图谱构建及杂种优势群划分

发布时间：2020-05-11 15:43

【摘要】：结球甘蓝(Brassica oleracea L.var.capitata)简称甘蓝,是芸薹属的一种重要蔬菜,在我国各地广泛栽培。近年来,市场上的甘蓝品种不断增多,种植面积不断增大。但是,在种子市场上同名异物及同物异名的情况时有发生,甚至一些不合格种子混入市场,造成巨大的经济损失。因此,构建DNA指纹图谱,实现对品种的快速准确鉴定,对于假种辨别和产权纠纷具有重要作用。甘蓝是典型的异花授粉作物,杂种优势十分明显,通过选育自交系配制杂交组合是杂种优势利用的主要途径。而如何进行自交系间的组配,显得至关重要,目前主要依赖于育种家的经验及表型特征或地理来源,因此迫切需要从分子水平上初步划分甘蓝优势群,为育种家利用杂种优势提供科学指导,并提高组合配制效率。本研究对50份甘蓝自交系进行重测序,开发SNP标记。挑选一部分SNP标记转化为KASP标记,对主要甘蓝品种及自交系进行基因分型检测,根据分型数据构建主要甘蓝品种的DNA指纹图谱并划分甘蓝自交系的杂种优势群。主要研究结果如下:1.甘蓝全基因组KASP标记开发采用Illumina Hi-Seq 2500平台对50个甘蓝高代自交系进行全基因组重测序,将重测序数据与参考基因组02-12进行比对,共筛选获得2.54×10~6个SNPs。在全部SNP中筛选多态性介于40%~60%、未测通材料数20、在9条染色体均匀分布、位点前后各50 bp不存在其他变异,最终获得500个SNP位点。并将其转化为KASP标记,其中442个成功转化,转化成功率88.4%。在每条染色体中随机挑选1个标记,利用KASP平台对96个甘蓝自交系材料进行基因分型,9个标记全部分型成功。结果表明,开发的KASP标记的分型效果较好,可用于下一步试验。2.基于KASP标记构建甘蓝主要品种的DNA指纹图谱利用甘蓝全基因组开发的KASP标记,对59个主要甘蓝品种进行分型。在442个标记中,有25个标记的未分型材料数5,为保证结果准确性,在后续分析中将这25个标记去除。根据基因分型结果,筛选多态性信息含量0.35、无基因型数据缺失、在9条染色体上均匀分布的50个SNP位点作为核心标记,构建甘蓝品种指纹图谱。通过人工构建模拟群体进行验证,结果表明利用50个核心SNP标记构建的DNA指纹图谱可实现对甘蓝品种真实性和特异性的有效鉴定。3.利用KASP标记进行甘蓝自交系杂种优势群初步划分根据栽培茬口的不同,可将246个甘蓝自交系分为春甘蓝、秋甘蓝、越冬甘蓝三种类型。其中,春甘蓝包含77份材料,秋甘蓝包含72份材料,越冬甘蓝包含97份材料。基于甘蓝自交系的SNP标记分型结果,对不同栽培茬口的自交系进行遗传相似性分析及聚类分析,并结合系谱关系进行优势群的划分。结果显示,春甘蓝划分为7个优势群、秋甘蓝划分为6个优势群、越冬甘蓝划分为5个优势群。为验证杂种优势群划分的准确性,对上述部分自交系选配的50个优良杂交组合的双亲进行分析,除越冬甘蓝中‘嘉丽-绿×嘉丽-灰’组合为亚群内杂交外,剩余组合均为群间或亚群间杂交,这说明杂种优势群的划分较为合理。由此我们认为尽量选择群间或亚群间亲本材料进行组配,这将为杂交组合的科学配制提供依据,提高甘蓝杂种优势利用效率。
【图文】：

条染,位点,分型

图 2.2 500 个 SNP 位点在 9 条染色体中的分布Fig. 2.2 Distribution of 500 SNP loci in nine chromosomes蓝 SNP 标记的 KASP 分型验证的 500 个 SNP 位点交由 LGC 公司进行 KASP 引物设计，根据 50 个 SNP每个 SNP 位点，采用 KrakenTM 软件在 SNP 位点上游设计两条正向引序列标签 A （ GAAGGTGACCAAGTTCATGCT ）和序列TCGGAGTCAACGGATT），在位点下游设计一条通用引物。500 个 SNP 位为 KASP 标记，转化成功率为 88.4%，引物序列信息见附表 1。染色体中随机挑选 1 个标记进行分型验证，利用 KASP 平台对 96 个甘蓝型，9 个标记全部分型成功。其中，，标记 Bol1-10、Bol3-56、Bol5-23、B 100%，全部 96 份材料均成功分型；标记 Bol2-26 与 Bol6-16 获得 95 份材料-36 与 Bol9-1 获得 93 份材料的基因型；标记 Bol4-27 的分型成功率最低，仅，占全部材料的 93.8%。全部 9 个位点的平均分型成功率为 94.4%，基因功的 KASP 标记可用于下一步试验。图 2.3 表示 9 个 SNP 标记的分型结果表示两种不同的基因型，绿点表示杂合基因型，粉点表示未成功分型。

基因分型,自交系,甘蓝

图 2.3 9 个 SNP 标记在 96 个甘蓝自交系中的 KASP 基因分型Fig. 2.3 KASP genotyping of nine SNP markers in ninety-six inbred lines of cabbage重测序技术的 SNP 标记开发组重测序是对已有参考基因组的物种不同个体间进行基因组测序，并根据性分析。利用全基因组重测序数据与参考基因组进行比对，可以检测到基nDels、CNVs 等。Zheng（2011）对三个不同的高粱品系进行全基因组重18 个 SNPs、99948 个 Indels 以及 17111 个 CNVs。罗昕（2015）利用简化份玉米自交系进行检测，共开发了 670412 个 SNP 标记，并与 RNA-seq及 60K 基因芯片的 SNP 标记进行比较分析，获得了一套玉米完整基因型构建的白菜 RILs 群体的 150 份材料进行重测序，共检测到 105 万个 SN209 个 SNP 标记构建了高密度遗传图谱，鉴定出与 6 个叶球性状相关联测序技术可以检测到群体中几乎所有的 DNA 变异，是一种快速有效的 S
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S635

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