茄子遗传多样性研究与遗传连锁图谱构建

发布时间：2016-11-10 13:17

  本文关键词：茄子遗传多样性研究与遗传连锁图谱构建，由笔耕文化传播整理发布。

《河北农业大学》 2015年

茄子遗传多样性研究与遗传连锁图谱构建

陈雪平  

【摘要】：Solanum melongena L.作为最重要的茄子栽培种在亚洲、欧洲中南部和地中沿岸等地得到广泛种植,其年生产量和生产值均已跃居于世界蔬菜生产的前十位。但目前茄子遗传育种的研究水平与其作为世界性大宗蔬菜的生产地位不相称,严重制约着茄子生产的发展与产品的质量水平。分析可能造成这种局面的原因,主要有以下几点:一是茄子栽培种内遗传背景狭窄,直接制约着遗传研究和育种实践水平;二是茄子数量性状遗传的研究手段仍局限于传统方法;三是茄子重要经济性状的关联标记开发和基因挖掘严重滞后。在目前关于茄子遗传育种的研究中,主要体现在遗传多样性研究所用资源的地理来源的丰度不高,用于遗传多样性研究的分子标记资源有限,已构建的遗传图谱分子标记的饱和度不够,鉴定的与重要经济性状相关的QTL及与其紧密连锁的可用于分子标记辅助育种(marker-assisted selection,MAS)和基因组选择育种(genomic selection,GS)的分子标记较少。针对上述问题与不足,本研究以来自5个洲33个国家的茄子种质资源为试材,利用SSR和SRAP两种分子标记,结合形态学表型性状鉴定,采用关联作图的方法对其进行遗传多样性及性状关联标记的研究;同时,以存在多个性状差异的高代自交系为亲本获得F1及F2代分离群体,利用高通量简化基因组测序技术开发高多态性的新型分子标记,构建高密度的茄子遗传图谱,开展目标性状的QTL定位研究。主要研究结果如下:1.对133份茄子及其近缘种的27个形态学性状进行遗传多样性分析表明,研究群体内存在着丰富的形态变异,Shannon多样性指数H'和均一度值J的总体平均值分别为2.110和0.753;与育种密切相关的性状中果形指数、果长、果色、萼下果色和果形等变异系数较大;叶刺、果萼刺和果棱的变异系数最高,可作为植物学分类的重要依据。依据因子分析结果对供试材料进行形态学聚类分析,可将其清晰划分为7个组,命名为GⅠ-GⅦ,GⅠ组进而分为4个亚组,命名为sub G1-sub G4。2.利用5对SSR引物和25对SRAP引物对133份材料进行遗传多样性分析表明,引物多态性条带率99.24%,各位点PIC值范围为0.015-0.500,平均值0.312;有效等位基因数范围1.2905-1.7459,平均值为1.5114;Nei's多样性指数H范围为0.1701-0.4056,平均值为0.2992;Shannon指数I范围为0.02661-0.5855,平均值为0.4550。相似系数范围0.024-0.968,平均值0.764,反映出群体内分子水平的遗传多样性不高,遗传背景较为狭窄。利用PIC0.25的位点聚类,可将材料划分为M1-M6六个类别。S.melongena和S.dasyphyllum、S.integrifolium、S.aethiopicum、S.macrocarpen、S.viarum及S.anguivi之间的平均相似系数依次为0.837、0.828、0.822、0.767、0.589和0.541。3.利用Structure2.3.4和Tassel3.0对供试材料分子标记0、1数据矩阵进行群体结构分析和关联分析表明,Structure将供试材料划分为A1、A2和A3三个亚群,各亚群内Q值0.6的个体材料所占比例依次为89.66%,91.30%和70.69%,表明供试群体血缘较为单一,尤其是A1和A2两个亚群遗传基础较贫乏。通过Tassel作关联分析找到了28个标记位点与供试材料的14个性状在R20.05和P0.001水平上相关,其中4个位点与性状关联度极高(P10-4),即GA34SA11-2(R20.1)和OD3SA16-5与花冠直径、GA34SA11-4与株型和FC8ME7-3与花柱长度;此外,有9个性状分别同时与2个以上标记关联。4.以茄子高代自交系609和749及二者F2群体为试材,利用基于简化基因组深度测序的SLAF-seq技术,构建了由120,925个SLAF标签组成的文库,亲本平均测序深度24.40×,子代平均测序深度为4.09×;共获得多态性SLAF标签6883个;以拟南芥为对照材料,按照与供试材料相同的程序建立SLAF标签文库,监控试验过程准确性和有效性,结果表明双端比对效率在79.19%,酶切效率为96.74%,绝大多数reads插入片段的长度分布于414bp-464bp预期范围内。通过对亲本和子代进行2等位基因编码,筛选出5543个满足aa×bb类型的多态性SLAF标签,占开发文库SLAF标签总量的4.38%。5.据测序深度、SNP数量和亲本基因型纯合等原则,从5543个多态性SLAF标签中筛选出1782个作为上图标记(Marker),利用High Map软件对各连锁群内的Markers进行遗传距离估算和线性排列,获得茄子高密度遗传图谱NHE2015,包含12个连锁群,总图距为1,454.63c M,平均图距0.82 c M,最大间隙5.42c M。Markers平均测序深度32.73×,父本和母本平均测序深度分别为49.72×和42.32×,子代平均测序深度为6.17×;群体材料间各连锁群内的单体来源一致,图谱Markers重组关系图对角线呈现出一条清晰的黄线,排图准确可靠。6.通过CIM算法检测到9个QTL,其中6个与果形指数相关,fs11.1、fs11.2、fs11.3、fs11.4和fs11.5位于11连锁群的Marker1404739-Marker14859之间,标记区间大小在1.0-2.4c M之间,贡献率均在20%以上,为主效QTL。fs8.1位于第8连锁群上Marker565746-Marker1200185之间,标记区间大小为3.2c M,贡献率为7.26%,表现为微效QTL。检测到3个与萼下果色相关的QTL,命名为cuc6.1、cuc6.2和cuc6.3,位于第6连锁群的Marker1661695-Marker591764之间,QTL大小在1.1-3.0之间。该组QTL的贡献率均在10%以上,表现为主效QTL。

【关键词】：
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S641.1
【目录】：

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