番茄重要农艺性状的全基因组关联分析及野生种质在栽培种的渐渗分析

发布时间：2016-11-04 18:46

本文关键词：番茄重要农艺性状的全基因组关联分析及野生种质在栽培种的渐渗分析，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业科学院》 2015年

番茄重要农艺性状的全基因组关联分析及野生种质在栽培种的渐渗分析

祝光涛

【摘要】：番茄(Solanum lycopersicum)是一种世界范围内广泛种植的蔬菜作物,也是研究果实发育的典型模式植物,具有重要的经济和科研价值。近年来,番茄基因组序列的解读和群体遗传学的发展让我们能够能从基因组的角度加深对番茄的了解。本研究利用高密度的基因组数据对整个番茄群体的进化关系和群体结构进行了分析,在此基础上利用全基因组关联分析的方法对栽培种群体内的自然变异进行检测,并以抗病基因为标记对野生资源在栽培种的渐渗片段进行分析。本研究加深了对人类驯化和现代育种对栽培种番茄基因组影响的了解,相关结果和方法将为基因组指导的番茄育种提供了借鉴和思考,全文主要结果如下。1.利用全基因组20,111个SNPs对包括166份普通栽培种番茄、112份樱桃番茄、53份醋栗番茄、3份契斯曼尼番茄、3份秘鲁番茄、1份多毛番茄、1份多腺番茄、1份小花番茄和1份智利番茄的341份番茄材料构建了系统发生树,结果表明樱桃番茄(CER)处于醋栗番茄(PIM)到大果栽培种番茄(BIG)的中间进化阶段。对包含PIM、CER和BIG的群体进行了群体结构分析,整个群体可以分为两大亚群,亚群I包括PIM和部分南美洲来源的CER,亚群II包括BIG和部分非南美洲来源的CER。2.群体结构分析发现在栽培种群体内部出现了新的亚群,现代加工番茄亚群(K=3,4)。通过鲜食番茄和加工番茄群体间固定指数(Fst)分析发现在全基因组中有69,603(前1%)个高度分化的位点,其中63,009个(90.53%)集中的分布在5号染色体,此区域是加工番茄的一个基因组特征区域,进一步分析发现此区域含有SSC5.1、SSC5.2、SSC5.3三个控制可溶性固形物的位点和一个控制果实硬度的位点fir5.1。3.利用843,316个位点在253个栽培种亚群中对的果实颜色、果实重量、果形指数、心室数目和可溶性固形物5个性状进行关联分析,发现了11个明显的关联信号位点,其中1个果皮颜色位点、2个果形指数位点和2个心室数目位点和前人的研究结果一致,另外6个位点为新发现的位点。4.借助基因组重测序数据和分子生物学手段发现了控制番茄果皮颜色Y基因(Sl MYB12)的三种变异类型y-1,y-2和y-3。y-1是转录因子Sl MYB12启动子区域603-bp的缺失;y-2是Sl MYB12第二个外显子区域内1个碱基A的插入产生了终止密码子,最终导致了蛋白质翻译的提前终止;y-3是Sl MYB12第二个外显子区域内1个碱基C-T的替换产生了终止密码子,最终导致了蛋白质翻译的提前终止。5.通过栽培种番茄和野生番茄基因组相似性比较,发现抗病基因在栽培种中的应用导致了较大的外源渐渗片段。携带Ty-1基因的渐渗片段长度为30.9-32.5 Mb,携带Mi-1基因的渐渗片段长度为26.6-26.7 Mb,携带Tm-2a基因的渐渗片段长度为51.7-54.7 Mb,携带Ve基因的渐渗片段长度约为1.8 Mb,这些长片段在栽培种中的渗入可能会产生严重的连锁累赘。6.对17个商业品种的基因组框架分析发现,驯化区域为111.0 Mb,渐渗区域为92.2 Mb,杂合区域约为200 Mb。驯化区域和杂合区域共占据了26%的基因组空间,这些区域限制了番茄的进一步改良。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S641.2
【目录】：

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