基于中国樱桃全基因组开发的InDel标记及引物通用性评价

发布时间：2020-10-16 17:34

　　 蔷薇科(Rosaceae)包括了大量的具有重要经济价值的果树和观赏植物,在人们的日常生活中占有重要地位。中国樱桃(Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don)隶属于蔷薇科樱属植物,起源于我国,栽培历史长达3000年,是我国古老的栽培果树之一,也是世界四大主栽樱桃品种之一。在我国,中国樱桃的种质资源极为丰富,多样性非常高,其中可能含有很多的优良基因其全基因组信息丰富,蕴含着广阔的研究潜力。利用分子标记手段开展遗传多样性的研究,将会为蔷薇科中利用较为广泛且经济价值高的作物的遗传育种、品种改良等工作提供更为详实的理论依据和分子学证据。InDel(Insertion-Deletion)标记即插入缺失标记,是一种基于自身全基因组序列开发新型的分子标记类型,可以较容易地通过生物信息学的方法获得,经济实用、特异性高、稳定性好,同时在物种间具有一定的通用性。因此,基于全基因组开发出的InDel标记对种质资源的多样性和种质鉴定研究领域具有很广阔的前景。本实验基于中国樱桃全基因组开发InDel引物,并从中筛选出特异性强、稳定性高的InDel引物用于鉴定所开发出的引物在蔷薇科部分重要栽培果树上的通用性,以提供一种新型有效的分子标记方法,为种质资源的多样性及种质鉴定研究等研究提供理论基础。主要研究结果如下:1、InDel引物的开发及其在中国樱桃种内的遗传评价随机选择了 200个位点进行引物的合成。在合成的200对引物中筛选出50对条带清晰、非特异性扩增较少的引物。其中有多态性表现的27对,多态性比率为54%。利用上述27对InDel引物对192份中国樱桃材料进行遗传评价。结果显示,27对InDel引物在192份中国樱桃栽培及野生资源中共检测到60个等位基因,平均每对引物2.7个。基因多样性(Hs)、多态信息含量(PIC)和期望杂合度(He)分别为0.239、0.198和0.281。根据相似性系数所构建的UPGMA聚类树将192份中国樱桃资源大致分为三个类群,分别为云贵川地区地方栽培种质类群,华北华东平原地方栽培种质类群及野生资源类群。根据聚类结果及资源来源地区,将全部资源划分为五个类群,分别为华北华东平原地方栽培种质、秦岭地区地方栽培种质、四川盆地及周边地区地方栽培种质、云贵高原地区地方栽培种质和野生种质进行遗传多样性分析。不同地理分布的分析结果显示,栽培中国樱桃遗传多样性最高的两个区域为云贵高原和华北华东平原,随后依次为秦岭和四川盆地及其周边地区。同时,各地区的栽培中国樱桃遗传多样性均低于野生中国樱桃。2、中国樱桃InDel标记在11个蔷薇科物种中的通用性鉴定本研究在合成的200对InDel引物中开发并筛选出34对在蔷薇科的梨属、李属、杏属、樱属、草莓属、苹果属、悬钩子属、桃属共8个属156个体中具有一定通用性的引物。在34对引物中,6对引物在供试的8个属中均能成功扩增。与中国樱桃同属于樱属典型樱亚属的日本晚樱和欧洲甜樱桃在34对引物中的通用性引物比例最高为100%,但同为樱属的矮生樱亚属的天山樱桃通用性引物比例相对其他樱属的物种较低为82.35%。其次是杏属,杏的引物通用性比率为91.18%,梅的引物通用性比率为94.11%,李属85.29%。之后是苹果属和梨属通用性引物比率分别为64.71%和55.88%。最后为草莓属和悬钩子属,通用性引物比率分别为47.06%和35.29%。整体而言,开发选择出的34对InDel引物在蔷薇科李亚科樱属、杏属、李属的通用性比率较高,显示了与中国樱桃亲缘关系越近通用性引物比率更高。通过根据数学关系计算出的基于遗传变异水平的PCA可知,本实验开发筛选出的34对用于通用性鉴定的InDel标记引物能够有效地鉴别蔷薇科8个属各物种的资源。同时,除去梨属和樱属矮生樱亚属的天山樱桃外,有23对引物在不同属的物种内表现出一定的遗传多样性。因此,我们初步判断所开发出的34对InDel标记在蔷薇科8个属中表现出较好的通用性,可用于不同属属内或种内的遗传多样性和种质鉴定研究。
【学位单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S662.5
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
1 前言
    1.1 中国樱桃
        1.1.1 中国樱桃研究进展
    1.2 InDel分子标记
        1.2.1 InDel标记应用
        1.2.2 基于InDel标记遗传多样性相关研究应用
        1.2.3 InDel标记与其他标记方法的对比
        1.2.4 InDel标记的优点
    1.3 蔷薇科植物分子标记研究
    1.4 研究的目的意义
2 材料与方法
    2.1 材料
    2.2 实验方法
        2.2.1 总DNA的提取
        2.2.2 InDel标记的开发与选择
        2.2.3 PCR扩增
        2.2.4 PCR产物聚丙烯酰氨凝胶电泳检测
        2.2.5 数据统计及分析
3 结果与分析
    3.1 基因组DNA的质量和浓度检测
    3.2 基于中国樱桃全基因组开发InDel引物的开发与选择
    3.3 基于中国樱桃全基因组开发的InDel标记用于种内评价
        3.3.1 引物多态性评价
        3.3.2 相似性系数聚类结果
        3.3.3 中国樱桃遗传多样性评价
    3.4 基于中国樱桃全基因组开发的InDel标记的通用性评价
        3.4.1 基于中国樱桃全基因组开发InDel引物的开发与选择
        3.4.2 基于中国樱桃全基因组开发的InDel标记的通用性概况
        3.4.3 基于中国樱桃全基因组开发InDel标记蔷薇科果树PCA结果
4 讨论
    4.1 基于中国樱桃全基因组开发的InDel引物评价
    4.2 中国樱桃遗传多样性分析
    4.3 基于中国樱桃全基因组开发的InDel标记的通用性评价
5 小结与展望
    5.1 小结
    5.2 展望
    5.3 创新点
参考文献
致谢
论文撰写与发表情况

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本文编号：2843559