莲观赏性状的关联分析及株型性状的精细定位

发布时间：2020-10-21 10:37

　　 莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)是中国传统名花,具有重要的观赏、食用和药用价值,以及特殊的文化和宗教意义。中国是莲的世界分布中心和栽培中心,拥有丰富的莲种质资源。近年来,随着观赏莲种质的进一步推广与应用,种质资源的创新利用和新品种选育成为未来莲产业发展的重要方向。分子育种方法能够利用调控目标性状的关键基因或与目标性状紧密关联的分子标记,快速准确地改变目标性状或者筛选优势种质。因此,鉴定观赏性状显著关联的分子标记和解析相关遗传调控机制对提高育种效率,促进育种进程具有重要作用。为此,本研究以我国主要观赏莲种质为研究群体,利用SSR标记开展了莲观赏性状的关联作图研究,获得了与莲观赏性状显著关联的SSR标记;此外,利用全基因组重测序技术和候选区间关联作图策略对莲株型性状进行了精细定位。主要研究结果如下:(1)本研究对由293份莲种质组成的关联分析群体的12个观赏性状进行了连续四年的表型观测,统计分析表明,各性状的变异系数为4.24%-78.45%,其中花瓣数的变异系数最大(70.00%-78.45%),叶形变异系数最小(4.24%-5.51%)。花柄高、立叶高、花径和花被片数的表型在不同年际间无显著差异,心皮数呈现显著差异,而叶长、叶宽、叶形、外瓣长、外瓣宽和外瓣瓣形均呈现极显著差异。除花瓣数外,各性状的表型数据在群体中呈现正态分布。花柄高、立叶高、叶长、叶宽、花径、外瓣长、外瓣宽在四年的观测中均表现极显著正相关关系。(2)利用93个基因组SSR标记对293份莲种质资源进行群体结构和亲缘关系分析,结果表明关联分析群体可划分为2个亚群(K=2),约80.08%的亲缘关系系数小于0.1。连锁不平衡分析显示,SSR标记间的连锁不平衡水平较低,大部分标记间处于显著的连锁平衡状态(r~20.1,P0.01)。(3)利用混合线性模型进行关联分析,共检测到19个SSR标记与11个观赏性状组成的37个标记-性状关联,表型贡献率为3.94%-15.09%,平均为9.14%。其中,5个SSR标记与7个观赏性状组成的12个标记-性状关联具有年际重复性。(4)通过对莲关联群体立叶高和花柄高三年的表型观测,筛选出了表现极端株型的21个大株型和22个小株型莲种质。对其中10个大株型和10个小株型莲种质的叶柄和花柄进行细胞学观测,结果表明纵向细胞数和细胞长度是导致株型差异的主要因素。其中纵向细胞数比细胞长度对株型的影响更大。(5)通过对上述10个大株型和10个小株型莲种质进行全基因组重测序,利用F_(ST)基因组扫描和卡方检验方法,获得了大、小株型组间11.02 Mb显著分化的基因组区间以及区间内基因频率分布显著差异的17,154个SNP和1,554个InDel位点。利用区间内InDel位点信息成功开发并筛选出51个InDel标记,并应用于基于候选区间的株型性状关联分析。检测结果表明,有29个InDel标记与立叶高显著关联,表型贡献率为2.84%-9.72%;25个InDel标记与花柄高显著关联,表型贡献率为2.62%-10.04%。其中,有17个InDel标记同时与立叶高和花柄高显著关联,且具有年际重复性。(6)根据株型显著关联标记在染色体上的分布,确定了一个株型QTL位点和一个候选基因,并通过表达模式分析对其进行了验证。此外,还筛选了两个候选株型QTL位点及相关株型候选基因,有待进一步确认和验证。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S682.32
【部分图文】：

图 1-1 全基因组关联分析技术路线图（王荣焕等 2007）Fig. 1-1 The technical framework of genome-wide association analysis (Wang et al 2007)

图 1-2 候选基因关联分析技术路线图（王荣焕等 2007）Fig. 1-2 The technical framework of candidate-gene association analysis (Wang et al 2007)1.3.4 关联分析在观赏植物中的应用自 2001 年 Thomsberry 等首次将关联分析应用于植物研究后（Thomsberry et al

图 1-3 细胞周期调控的分子机制（Kalve et al 2014）Fig. 1-3 Molecular mechanism for cell cycle regulation (Kalve et al 2014)GA 属于四环双萜类化合物，在植物种多分布于生长旺盛的器官，如茎尖、嫩、根尖和果实种子（李合生 2012）。GA 能够通过促进茎的伸长生长，使植株高
【参考文献】

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本文编号：2850016