菊花表型性状与SSR、SCoT分子标记的关联分析

发布时间：2020-08-24 20:00

【摘要】：菊花(Dendranthema morifolium(Ramat.)Tzvel.)隶属菊科菊属,多年生草本植物。菊花种质资源丰富,由于形态易受环境影响其形态变异多样化,给菊花品种的分类、遗传多样性研究造成很多难题。对植物表型性状的了解及研究是研究植物分类和遗传多样性的基础。关联分析是以自然群体为研究对象,检测标记位点,试图找到与数量性状相关联的标记位点的分析方法。本研究选用了99种不同的菊花,对其表型性状进行测量并分析,然后与SSR(Simple Sequence Repeat)、SCoT(Start Codon Targeted Polymorphism)标记结合进行相关性状的关联分析;期望可以找到SSR、SCoT位点与数量性状相关联,为今后菊花分子标记辅助育种提供大量的基础数据。在本研究中,我们得到如下结果:1.我们通过用高通量测序(Roche 454 GS FLX+)对菊花进行SSR引物开发,得到SSR引物序列片段32863条,又使用MISA软件对所得结果进行搜索,得到的序列都是具有重复单元,使用Primer软件对菊花SSR引物进行设计。从设计好的SSR引物中随机筛选出100对,对这100对SSR引物进行筛选得到84对不能检测到条带或不具有多态性,16对具有多态性,且扩增条带清晰。对99个菊花品种对16对具有多态性的SSR引物进行扩增试验得到,等位基因数的范围是9至20,平均为11.187,有效等位基因数平均为5.2455,期望杂合度与观测杂合度的范围分别是0.4111至0.8896,0.2418至0.8111;多态信息含量PIC(Polymorphism Information Content)值为0.409(JH 47)-0.875(JH 41)之间,平均值为0.767;这说明SSR分子标记可用于菊花品种遗传多样性的研究。2.通过表型变异系数分析得知,菊花各品种的表型性状的品种间的变异均大于品种内的变异;且品种内的变异均小于0.200品种间的变异均大于0.200,个别品种间的变异大于0.600。对主成分分析得知,可分为5个主成分且累计贡献率为77.417%,在第一主成分中叶部性状中叶柄长度与叶片长度的贡献值最大,在其他主成分中株高、花序直径、舌状花长度与叶片宽度的贡献值较大。说明在形态学分类研究中花部性状与叶部性状对其研究很重要。3.用99个菊花品种对筛选出的10条条带较清晰、稳定的SCoT引物进行扩增,得到具有多态性的条带240条,多态信息含量PIC值为0.849至0.961之间,平均值为0.930。在菊花的遗传多样性研究中,SCo T分子标记可以较好的表达其遗传多样性。4.SSR、SCoT标记的群体结构分析得知,可将99个菊花品种分别划分为5个群体与2个群体,这与传统的形态学的分类不完全一致,这说明菊花各个品种间存在较大的基因渗透的现象。5.通过关联分析中一般线性模型(general linear model,GLM)分析得知,在16个SSR位点中有8个位点与7个菊花的表型性状相关联(p0.01)。其中花部性状有3个分别为花序直径、花序高度、舌花宽度,与其相关的位点有5个;叶部性状有4个分别为叶柄长度、叶片长度、托叶大小及叶一级刻度,与其相关的位点有4个。通过混合线性模型(mixed linear model,MLM)分析发现3个SSR位点分别与花序高度、舌状花宽度、叶柄长度和叶片长度这4个表型性状相关联。有21个SCoT位点与菊花的7个表型性状相关联。本研究选择了99个不同的菊花品种,通过检测SSR、SCoT分子标记的位点,找到与菊花数量性状相关的位点,为以后的菊花育种提供基础数据;通过关联分析的研究,希望可以加快菊花的育种进程。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S682.11
【图文】：

扩增图谱,菊花,引物

等对其进行处理（表 2-2）。在研究中，我们发现通过调节退火温度的大小，对扩增产的影响是非常大的，这与苹果的 SSR 反应体系优化的结果是相同的[30]。2.2.2 SSR 引物筛选通过 Roche 454 GS FLX+测序，我们总共得到 32863 条菊花 SSR 序列，其中有 22条序列已经向 GenBank （ GenBank accession number: KP331842 KP334092 KP179450 KP180421）提交完成。在本试验中，我们所使用的所有的 SSR 引物全部都北京三博生物有限公司进行合成的，在所设计的 3000 多条序列中随机挑选出 100 对序进行合成。从 99 个不同菊花基因组 DNA 中挑选出 3 个 DNA 质量比较好，且属于不同菊花的瓣型，然后对 100 条引物分别进行扩增。由于每一个 SSR 引物它的目标片段不样，所以我们根据不同的片段大小对其进行筛选具有多态性且条带较为清晰的引物。过初次筛选，可以得到具有多态性的引物。通过用 99 种不同的菊花品种对 16 对具有态性的引物 SSR 进行扩增，条带清晰、重复性好的部分结果如图 2-1。

折线图,折线图,K值,群体结构

3.3.4 群体结构分析根据实验所得到的 99 个不同菊花品种的 SSR 分子标记的数据，对其进行STRUCTURE 2.2 软件计算 K 值与 InP(D)、ΔK 值的折线图（图 3-2）。我们可以从图3-2B 看出，根据 ΔK 值来确定 K 值，由此得知当 K=5 时，ΔK 值最大，因此我们将 99 个菊花品种分为 5 个亚群，并对菊花材料的群体结构图进行绘制，结果如图 3-3。

群体遗传结构,亚群,品种,毛线

亚群 4 有 16 个菊花品种，其中有 8 个平瓣品种（墨荷、花鸟、蜜献蜂忙、国华雪山、泉乡光彩、粉莲花、火莲、情兴歌）、4 个匙瓣品种（太平红丝、百花艳丽、培城之秋、红毛线爪）和 4 个管瓣品种（黄丽丝、福寿锦长、归元秋结、满天红霞）。亚群 5 共包括 21 个菊花品种（1 个平瓣品种-金背大红、18 个管瓣品种、1 个畸瓣品种-粉露花）。

【参考文献】