菊花品种表型性状的数量化定义及其遗传分析
发布时间：2020-11-16 12:40
菊花(Chrysanthemum×morifolium Ramat.)是高度杂合的人工栽培群体,其遗传背景复杂,遗传多样性丰富,不仅不同品种间形态性状千差万别,相同品种在不同栽培条件下表型性状也存在很大的差异。面对如此丰富而又复杂的品种群,准确识别和定义菊花表型性状是识别和鉴定菊花品种的首要条件,而在识别的基础上,进一步了解这些性状的遗传规律对于菊花新品种的定向改良育种具有十分重要意义。目前,主要采用《菊花DUS测试指南》对菊花品种表型性状进行观测。然而,该标准缺少对性状的数量化和规范化描述及分析,导致对测试品种的鉴定效率降低,甚至影响后续的进一步对这些重要性状的遗传解析。据此,本文作者在多年观测的基础上,总结出菊花品种表型性状的重要组成要素,重新定义并从中挖掘了一些能够区分菊花品种的重要表型性状,对其进行了数量化分类分析;继而,对表型性状差异较大的亲本进行有性杂交构建F1杂交群体,利用数量性状遗传分析模型、高密度遗传图谱构建和QTL分析,研究了对这些重要性状的遗传变异规律。本研究获得了以下主要结果:(1)基于151个中国传统大菊品种,对其299个舌状花形态性状进行分类分析。首先,将影响舌状花形态的关键性状——花冠筒基部合生程度(CTMD)定义为花冠筒长/舌状花长(CTL/RFL),并利用概率分级和判定系数对CTMD进行数量化分类,将其分为 3 类:平瓣(0≤CTL/RFL≤0.2),匙瓣(0.2CTL/RFL≤0.6)和管瓣(0.6CTL/RFL≤1.0)。然后,利用舌状花宽、开裂处弯曲姿态和先端性状等9个性状,基于Q聚类分析将这3种瓣类进一步分为3型:直型,曲型和畸型。最终构建了3类9型的菊花舌状花形态分类体系:分别为直平、曲平、畸平、直匙、曲匙、畸匙、直管、曲管和畸管。(2)基于对436个品种观测得到的24个叶片形态性状,将其中18个性状进一步转化得到13个叶形结构参数性状,结合剩余的4个叶脉角度和2个叶片形态定性性状(共计19个性状)对中国传统大菊叶片形态进行数量化分类分析。对上述19个性状进行变异系数分析发现,它们在品种内一致性较高(C.V15%),品种间差异明显(C.V为13.32-34.29%),可以作为菊花品种鉴定的辅助性状。基于相关性分析从中筛选出了 8个相对独立的性状,进而通过主成分分析筛选出了 5个关键性状:叶长/叶宽,叶片最宽处所在位置/叶长,右下裂片长/右下叶脉长,右下裂片长/右下裂片宽,叶柄长/全叶长。利用这5个关键性状对菊花叶片形态进行Q聚类分析,最终将菊花品种的叶片形态划分为16种类型。(3)利用定义的两个影响菊花花型的关键性状并以这2性状差异加大的亲本构建了 2对F1杂交群体:这两个性状分别为舌状花基部合生程度(CTMD)和舌状花相对数量(RNRF),后者定义为舌状花数量/头状花序上小花总数量(NRF/NF)。杂交群体的组合Ⅰ为父本为'红匙',母本为'388Q-76';组合Ⅱ父本为'225',母本为'Candy'。对上述挖掘到的18个重要花部性状、15个叶部性状、花色素含量进行混合遗传分析。结果表明,CTMD的遗传受2对加性-显性主基因控制(B-2),RNRF的遗传受2对加性-显性主基因控制(B-2),且主基因遗传率均大于50%;叶长/叶宽受2对加性-显性-上位性主基因控制(B-1),叶片最宽处所在位置/叶长受2对完全显性主基因控制(B-5),裂片长/叶脉长受1对加性-显性主基因控制(A-1),裂片长/裂片宽受2对加性-显性主基因控制(B-2),且主基因遗传率均大于40%;总花青素含量、总类胡萝卜素含量均受为2对加性-显性主基因控制(B-2),主基因遗传率分别为70.44%和86.03%。(4)基于(3)中的有性杂交组合Ⅱ获得的305个F1后代植株(hybrids),利用SLAF-seq技术,开发了 905,428个SNP标记,其中有26,085个多态性标记。最终构建了一张包含6452个SNPs标记的菊花高密度遗传连锁图谱。该图谱包含27条连锁群,总长度为4301.5 cM,连锁群长度范围为84.66 cM(LG18)-253.37 cM(LG9),连锁群的平均长度为159.315 cM。该图谱的平均图距为0.76 cM,连锁群上的标记数量从124(LG3)到528(LG2)不等。对这6452个标记在作图群体种的基因型数据进行卡方检验,检测结果显示有525个标记偏分离,偏分离比为8.14%。(5)基于(4)中获得的图谱,对(3)中得到的花部、叶部和花色各个性状进行QTL分析。采用区间作图法,共检测到了 136个与花部性状相关的QTLs,其中共检测到控制CTMD(CTL/RFL)的16个QTLs和3个主效QTLs;共检测到控制舌状花相对数量(RNRF)的34个QTLs和4个主效QTLs。共检测到了 51个与叶部性状相关的QTLs,其中控制叶长/叶宽的QTLs有2个;控制右下裂片长/右下裂片宽的QTLs有6个,控制右下裂片长/右下叶脉长的QTLs有12个。发现控制总花青素含量的3个QTLs,控制总类胡萝卜素含量的2个QTLs,均为主效QTLs。将这些关键QTL和菊科植物向日葵基因组和生菜基因组信息进行比对分析,筛选出了和这些重要性状相关的候选基因及相关序列。综上所述,对重新定义并挖掘到一些能够区分菊花品种的重要表型性状进行数量化分析,明确了这些性状对菊花品种分类的重要性,为多样性菊花品种的分类识别和数据库的建立提供重要且有效的数据信息。进而,基于F1杂交群体对这些性状进行遗传分析,最终挖掘到了影响这些性状的QTLs及主效QTLs,为菊花观赏性状改良的分子标记辅助育种、基因图位克隆和基于比较基因组学解析菊花重要观赏性状形成机理等研究提供了参考数据。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S682.11
【部分图文】：
图１－１观赏植物遗传图谱构建数量统计（来源于附表４）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｇｅｎｅｔｉｃ?ｍａｐｓ?ｉｎ?ｏｒｎａｍｅｎｔａｌ?ｐｌａｎｔｓ．?（Ｆｒｏｍ?ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?ｔａｂｌｅ?４）??ＢＩＬ?ＤＨ?＞３００??Ｉ．６８％＼?０．８４％?４＾１％?〇￣５〇??２００＾２５０?１?－ｒ°＇８６％??ＲＩＬ??ＩＩ．２０％??ＢＣ．?１．??８．００％??１５０－２００?Ａ：：?５〇＿１〇〇??Ｍ?＊?２３．２８％?ｒ?［?４９１４％??Ｆ２?５３．６０％?＃?４ｙａ４?／ｏ??２４．８０％??１００－１５０??１２．９３％??作图群体类型?作图群体数量??图１－２观赏植物遗传图谱使用的群体大小和类型（来源于附表４）。注：交重组自交系（ＢＩＬ）、??
酸多态性??统计观赏植物分子标记使用情况发现，使用频率较高的排名前６的标记有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（图１－３）。进而，以这６种标记类型为主，归纳了??构建遗传图谱较多的向日葵、月季和矮牵牛的标记使用及图谱构建情况。在观赏植物遗??传图谱构建中，最早使用的标记主要是随机扩增多态性ＤＮＡ标记（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性内切酶片段长度多态性标记（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。随着标记技术发展成熟，这些标记显现出了本身存在的??一些缺点，如ＲＦＬＰ虽然重复性好，但是检测过程复杂；而ＲＡＰＤ虽然操作简单，但重??复性较差。随后，被快速发展起来的扩增片段长度多态性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和简单重复序列标记（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等标记所??取代。其中从１９９３年到２０１８年这２５年期间，能够构建图谱的标记的种类在不断地丰??富
酸多态性??统计观赏植物分子标记使用情况发现，使用频率较高的排名前６的标记有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（图１－３）。进而，以这６种标记类型为主，归纳了??构建遗传图谱较多的向日葵、月季和矮牵牛的标记使用及图谱构建情况。在观赏植物遗??传图谱构建中，最早使用的标记主要是随机扩增多态性ＤＮＡ标记（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性内切酶片段长度多态性标记（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。随着标记技术发展成熟，这些标记显现出了本身存在的??一些缺点，如ＲＦＬＰ虽然重复性好，但是检测过程复杂；而ＲＡＰＤ虽然操作简单，但重??复性较差。随后，被快速发展起来的扩增片段长度多态性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和简单重复序列标记（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等标记所??取代。其中从１９９３年到２０１８年这２５年期间，能够构建图谱的标记的种类在不断地丰??富
本文编号：2886236
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S682.11
【部分图文】：
图１－１观赏植物遗传图谱构建数量统计（来源于附表４）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｇｅｎｅｔｉｃ?ｍａｐｓ?ｉｎ?ｏｒｎａｍｅｎｔａｌ?ｐｌａｎｔｓ．?（Ｆｒｏｍ?ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?ｔａｂｌｅ?４）??ＢＩＬ?ＤＨ?＞３００??Ｉ．６８％＼?０．８４％?４＾１％?〇￣５〇??２００＾２５０?１?－ｒ°＇８６％??ＲＩＬ??ＩＩ．２０％??ＢＣ．?１．??８．００％??１５０－２００?Ａ：：?５〇＿１〇〇??Ｍ?＊?２３．２８％?ｒ?［?４９１４％??Ｆ２?５３．６０％?＃?４ｙａ４?／ｏ??２４．８０％??１００－１５０??１２．９３％??作图群体类型?作图群体数量??图１－２观赏植物遗传图谱使用的群体大小和类型（来源于附表４）。注：交重组自交系（ＢＩＬ）、??
酸多态性??统计观赏植物分子标记使用情况发现，使用频率较高的排名前６的标记有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（图１－３）。进而，以这６种标记类型为主，归纳了??构建遗传图谱较多的向日葵、月季和矮牵牛的标记使用及图谱构建情况。在观赏植物遗??传图谱构建中，最早使用的标记主要是随机扩增多态性ＤＮＡ标记（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性内切酶片段长度多态性标记（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。随着标记技术发展成熟，这些标记显现出了本身存在的??一些缺点，如ＲＦＬＰ虽然重复性好，但是检测过程复杂；而ＲＡＰＤ虽然操作简单，但重??复性较差。随后，被快速发展起来的扩增片段长度多态性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和简单重复序列标记（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等标记所??取代。其中从１９９３年到２０１８年这２５年期间，能够构建图谱的标记的种类在不断地丰??富
酸多态性??统计观赏植物分子标记使用情况发现，使用频率较高的排名前６的标记有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（图１－３）。进而，以这６种标记类型为主，归纳了??构建遗传图谱较多的向日葵、月季和矮牵牛的标记使用及图谱构建情况。在观赏植物遗??传图谱构建中，最早使用的标记主要是随机扩增多态性ＤＮＡ标记（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性内切酶片段长度多态性标记（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。随着标记技术发展成熟，这些标记显现出了本身存在的??一些缺点，如ＲＦＬＰ虽然重复性好，但是检测过程复杂；而ＲＡＰＤ虽然操作简单，但重??复性较差。随后，被快速发展起来的扩增片段长度多态性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和简单重复序列标记（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等标记所??取代。其中从１９９３年到２０１８年这２５年期间，能够构建图谱的标记的种类在不断地丰??富
本文编号：2886236
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