【摘要】：林木具有世代周期長,遺傳結構復雜,不同的標記分離類型以及未知連鎖相等特點,近三十年來,林木QTL定位統(tǒng)計分析雖然有所發(fā)展,但是還存在著不少問題,特別是對多元性狀數據還沒有軟件可以直接使用。本文針對林木多元性狀數據,編寫了相關的軟件,并在楊樹的一個雜交群體中對樹高進行了QTL定位研究。首先考慮了標記各種可能的分離類型以及其連鎖相信息,建立了林木多變量QTL區(qū)間作圖統(tǒng)計分析模型,用R語言編寫了相應的計算軟件包mvqtlmap,其網址為http://www.bioseqdata.com/mvqtlmap/mvqtlmap.htm。其次,建立了林木多變量QTL復合區(qū)間統(tǒng)計分析模型,開發(fā)了相應的C++軟件mvqtlcim,該軟件的網址為https://github.com/tongchf/mvqtlcim,mvqtlcim允許許多參數選擇并使用并行計算來進行Permutaion以獲得QTL顯著性統(tǒng)計量的臨界值。通過大量的蒙特卡洛模擬以及在楊樹實際數據的計算分析,驗證了QTL作圖的精確性與效力。利用美洲黑楊和小葉楊雜交F_1代群體,對2014年5月29日至9月24日期間測量的6個時間點的樹高數據進行了QTL多變量區(qū)間作圖分析。結果有4個QTL定位在母本美洲黑楊的遺傳連鎖圖譜上,6個QTL分布在父本小葉楊的遺傳連鎖圖譜上,這些QTL分布在第1、5、7、9、11和19號染色體上,每個QTL可解釋表型變異的0.8%至6.7%。同時利用新建立的多變量QTL復合區(qū)間作圖分析方法對同樣的楊樹F_1代群體的6個時間點樹高數據進行了QTL定位。結果有10個QTL定位在母本美洲黑楊的遺傳連鎖圖譜上,這些QTL位于第1、2、5、9和14號染色體上;有2個QTL分布在父本小葉楊的遺傳連鎖圖譜上,分別位于第7和9號染色體上。這些可解釋表型變異的1.1%至27.4%。利用毛果楊的基因注釋數據庫,在每個QTL的物理區(qū)間里搜尋了候選的編碼基因。每個候選基因序列通過blast比對,然后用Blast2Go軟件在基因本體論(GO)上注釋,結果發(fā)現覆蓋一個QTL的基因組區(qū)域平均長度為801kb,并且包含7-247個基因,其中79%具有19.7個blast比對結果以及平均5.0個GO注釋結果。研究還發(fā)現Q1D14區(qū)間的兩個候選基因和QD5的一個基因與芽的形成或發(fā)育有關,胚胎或根發(fā)育的候選基因可以在側翼區(qū)域Q1D14、QD5、QD9、QS7和QS9中找到,與光合作用相關的候選基因位于區(qū)域Q1D2、Q2D2、Q1D14、QD5和QS9中。在母本美洲黑楊和父本小葉楊連鎖圖譜的兩個SNP數據集中,使用LASSO方法進行QTL分析,結果共識別出12個SNPs與樹高性狀有關,其中的一半來自于每個SNP數據集,有3個QTL同時被CIM和LASSO方法檢測到。研究結果表明不同的統(tǒng)計分析方法得到的結果有一些差別,因此對一些QTL研究結果需要進一步研究證實。本研究編寫的QTL定位軟件為在林木上使用多元性狀數據進行QTL定位提供了統(tǒng)計方法及計算工具,展示了它們在楊樹QTL作圖中的具體應用。該工具將有助于林木QTL定位的研究,從而加速林木分子育種計劃。
【圖文】：

父本小葉楊 P.simonii 采集于河南省洛陽市洛寧境內（圖2.1）。雜交試驗于 2009 年到 2011 年初春在泗陽農場進行，采集小葉楊的雄花枝，在20 C左右的溫室里水培，待雄花開放后收集花粉，用硫酸紙包好裝入干燥的硅膠器皿內，置于4 C 的冷庫中保存。2009 年 2 月在江蘇泗陽農場選取兩株生長健壯的美洲黑楊‘I-69’作為雜交母本，選用毛竹搭架，在 2009 年到 2011 年期間連續(xù) 3 年的初春對其進行人工授粉，，種子成熟后收集，將其播種到南京林業(yè)大學生物技術大樓溫室穴盤，這批種子一共獲得 400 余株子代樹苗，2012 年 4 月將該其移植到南京林業(yè)大學下蜀林場�，F大約有 300 個子代種植于南京林業(yè)大學下蜀林場(圖 2.2)。本研究以美洲黑楊‘I-69’為母本以及小葉楊為父本產生的雜交 F1代全同胞家系的 177株子代作為 QTL 作圖群體。

圖 2.2 美洲黑楊 小葉楊 F1代Fig.2.2 F1generation of P.deltoides and P.simon月 29 日、6 月 24 日、7 月 9 日、7 月 25 日、黑楊 P.deltoides 與小葉楊 P.simonii 雜交 F1代
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S792.11

【參考文獻】

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本文編號：2634207