基于SSR标记的蚕豆DNA指纹图谱构建及品种纯度鉴定

发布时间：2020-08-21 19:26

【摘要】：目前,国内外有关蚕豆分子标记基础研究发展较为缓慢,以往的蚕豆种质资源和育种研究很少采用SSR标记或仅采用了少量SSR标记作为探索尝试。高质量的遗传连锁图谱是开展优异基因定位、主要农艺性状关联分析、基因克隆以及分子标记辅助选择育种的重要基础。种子质量问题,特别是种子真实性和纯度问题,已成为制约蚕豆种业再发展的重要因素。因此,确立一套高效、快速、高通量的SSR鉴定体系,对蚕豆品种真实性、纯度鉴定具有重要意义。主要研究成果如下:1.利用F_2群体双亲对本课题自主开发的3744对基因组SSR(G-SSR)引物和1152对EST-SSR引物进行多态性筛选,共筛选出329对多态性引物,包括211对G-SSR引物和118对EST-SSR引物。利用Map Manager QTX b20软件对本课题早期构建的遗传图谱中锚定的223个SSR标记,结合本次筛选的329个SSR标记。去除基因型数据缺失率≥20%的分子标记后,共计513个多态性SSR标记进行连锁分析。加密后的蚕豆遗传连锁图谱包含465个SSR标记,较加密前增加了242个SSR标记,包含7个连锁群,覆盖长度4516.75 cM;连锁群的长度介于129.35-1180.21 cM之间,连锁群锚定标记个数为12-136个,标记间的平均距离9.71 c M,较加密前平均图距减少了1.69 cM。P≤0.05时,133对SSR表现为偏分离,占标记总数的25.93%,共检测出11个SDRs(偏分离热点区域)。2.综合考虑引物分布均匀度、多态性高低、PCR扩增稳定性,挑选其中17对核心引物对48个蚕豆品种进行遗传多样性分析。17对SSR引物在48个蚕豆品种中共检测出106个等位变异,每对引物检测出3-13个等位变异,平均6.24个;多态性信息量值(PIC)变化范围0.53-0.84,平均0.64;基因多样性变化范围0.60-0.85,平均0.69。基于UPGMA聚类分析、群体结构分析以及主成分分析结果,48个蚕豆品种明显被划分为两大群体,与品种原始来源地或种植类型高度吻合,即秋播蚕豆群和春播蚕豆群。3.综合考虑引物扩增的有效等位基因数、杂合度、多态性信息含量、基因多样性以及扩增产物分子量大小等因素,从17对SSR引物中选择8对高效引物组合(利用其中扩增出的35个等位基因),构建48个蚕豆品种DNA指纹数据库和DNA指纹图谱。本研究首次利用二维码技术储存蚕豆品种常规信息及DNA指纹数据,提供了一种快速、便捷的种子质量监控方式,为完善蚕豆品种质量监控打下基础。4.利用6对核心SSR引物对2个蚕豆品系GF47、TF23进行纯度鉴定,其纯度分别为93.75%、95.83%。其中EST1142和SSR11052引物鉴别能力最强,检测到了两个蚕豆品系的全部异型单株;综合品种纯度检测成本、检测通量以及检测效果,探索了基于EST1142+SSR11052核心引物组合快速检测蚕豆品系纯度的方法。
【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】：S643.6
【图文】：

种下分类,蚕豆,变种

2图 1.2 蚕豆种下分类二（Hanelt，1972）Fig1.2 The second taxonomy of Vicia faba (Hanelt, 1972)Cubero（1974）提出的分类方法则认为蚕豆主要有 4 个变种组成，即 minor、major、paucijuga equina。在国内，我们通常按照种子百粒重与大小将蚕豆进行分类。一般来讲，小粒型变种一百粒重在 70 g 以下；中粒型变种为 70-120 g；大粒型变种一般为 120 g 以上。根据播期差异，为春播型和秋播型；依据成熟期的不同可划分为三种类型，即早熟型、中熟型和晚熟型；依据生产中的用途不同可分为四大类，即粒用型、菜用型、绿肥型及饲用型；依据开花习性可分为限型和无限型；依据花色不同可分为全白花、白花、紫花等类型（郑卓杰, 1997; 包世英, 2016）。

种下分类,蚕豆,分类体系,亚种

图 1.1 蚕豆种下分类一（Muratova, 1931）Fig1.1 The first taxonomy of Vicia faba (Muratova, 1931)1972 年 Hanelt 提出新的分类方法（图 1.2），该分类体系认为蚕豆包含有 2 个蚕豆亚种，minor 与 faba。

蚕豆,连锁群,情况,遗传连锁图谱

2.3.2 蚕豆遗传连锁图谱加密利用 Map Manager QTX b20 软件对本课题早期构建的遗传图谱中锚定的 223 个 SSR 标记，结合本次筛选的 329 个 SSR 标记，去除基因型数据缺失率≥20%的分子标记后，共计 513 个多态性 SSR 标记进行连锁分析。P 值为 0.0001 时，465 个 SSR 标记成功进入蚕豆连锁遗传群，其余48 个 SSR 标记未能连入图谱。加密后的蚕豆连锁图谱，较加密前多 242 个 SSR 标记，包含 7 个遗传连锁群（图 2.3），覆盖长度 4516.75 cM；连锁群的覆盖长度介于 129.35-1180.21 cM，标记间的平均图距 9.71 cM，较加密前的图谱平均图距减少了 1.69 cM；各连锁群的标记个数 12-136 个（表 2.1）。表 2.1 加密后蚕豆遗传连锁图谱中各连锁群的 SSR 标记分布Table 2.1 The genetic distance of linkage groups and distribution of SSR markers on the faba bean genetic linkagemap after density enhancementG-SSR-15345图 2.2 部分多态性引物在 F2分离群体中的扩增情况Fig 2.2 Amplification fragment of several polymorphic SSR markers in F2Segregating population

【参考文献】