本文關(guān)鍵詞：利用關(guān)聯(lián)作圖解析紫斑牡丹重要性狀的等位遺傳變異　出處：《北京林業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：牡丹(Paeonia sect. Moutan)是中國(guó)傳統(tǒng)名花,具有重要的觀賞、藥用和油用價(jià)值。常規(guī)雜交育種手段雖培育了許多優(yōu)良牡丹新品種,但存在育種周期長(zhǎng),效率低等問(wèn)題,且牡丹基因組雜合度高,大部分重要性狀是數(shù)量性狀使得牡丹育種工作進(jìn)展緩慢。分子標(biāo)記輔助選擇育種(Marker-assisted selection, MAS)是利用分子標(biāo)記與控制目標(biāo)性狀基因緊密連鎖的特點(diǎn),能夠快速準(zhǔn)確篩選優(yōu)勢(shì)基因型,提高育種效率,是現(xiàn)代牡丹育種的發(fā)展方向之一。為此,本研究以我國(guó)牡丹家族中重要成員紫斑牡丹(Paeonia rockii)栽培群體為材料,在利用牡丹轉(zhuǎn)錄組序列開(kāi)發(fā)微衛(wèi)星標(biāo)記的基礎(chǔ)上,通過(guò)利用關(guān)聯(lián)群體分析和雜交群體驗(yàn)證,首次開(kāi)展了紫斑牡丹關(guān)聯(lián)作圖研究,獲得了與牡丹重要性狀顯著關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記,并挖掘其優(yōu)異等位變異位點(diǎn)。主要研究結(jié)果如下：(1)SSR分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)是本研究工作開(kāi)展的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)牡丹轉(zhuǎn)錄組59275條Unigenes序列分析,從3787條Unigenes序列中鑒定出4373個(gè)EST-SSRs,平均每9.24kb含有一個(gè)SSR位點(diǎn),其中二核苷酸重復(fù)(46.26%)是最豐富的類(lèi)型,其次是三、六、四和五核苷酸重復(fù)；利用Primer premier 5.0設(shè)計(jì)引物,選擇合成了788對(duì)SSR引物,其中373對(duì)引物(47.3%)成功擴(kuò)增,149對(duì)引物(39.9%)在雜交群體的雙親中具有多態(tài)性。隨機(jī)選取30對(duì)引物檢測(cè)36個(gè)牡丹樣本的多態(tài)性和芍藥屬9個(gè)種間個(gè)體的通用性,多態(tài)性信息含量范圍從0.36到0.85,平均為0.69；通用性檢測(cè)發(fā)現(xiàn),95.3%的EST-SSR標(biāo)記可在9個(gè)種中有效擴(kuò)增。此外,利用30對(duì)標(biāo)記分析了56個(gè)芍藥屬樣本的親緣關(guān)系,Neighbor-Joining (NJ)聚類(lèi)分析表明主要集群與已知的譜系樹(shù)一致。研究結(jié)果表明新開(kāi)發(fā)的EST-SSR標(biāo)記為開(kāi)展牡丹分子標(biāo)記輔助育種提供了重要的遺傳資源。(2)關(guān)聯(lián)群體的選擇及評(píng)價(jià)是關(guān)聯(lián)分析的第一步,至關(guān)重要。本研究篩選了一個(gè)由462株紫斑牡丹個(gè)體組成的栽培群體,對(duì)其29個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析顯示,不同基因型間表型變異差異極顯著(P0.01),遺傳變異系數(shù)為9.52%-112.10%,且在群體中呈現(xiàn)出正態(tài)分布的規(guī)律,其中果實(shí)性狀平均遺傳變異最大(41.69%),其次為葉部性狀(24.17%),在不考慮花瓣數(shù)性狀的情況下,花部性狀平均遺傳變異最小(17.25%),相對(duì)比較穩(wěn)定；主成分分析表明表型變異在該群體內(nèi)均勻分布,無(wú)顯著的層次結(jié)構(gòu)。6個(gè)質(zhì)量性狀表型頻率分布,表明群體中質(zhì)量性狀變異類(lèi)型豐富。上述結(jié)果表明,本研究群體表型變異豐富,具有代表性,是關(guān)聯(lián)分析研究的合適群體。(3)群體遺傳多樣性及群體結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)是開(kāi)展關(guān)聯(lián)作圖的前提。利用40對(duì)EST-SSR標(biāo)記對(duì)紫斑牡丹關(guān)聯(lián)群體的462株個(gè)體進(jìn)行了遺傳多樣性評(píng)價(jià),共確定了183個(gè)等位位點(diǎn),等位基因數(shù)范圍為2-10,平均等位基因數(shù)為4.5,顯示了該群體具有中等遺傳多樣性水平。采用三種方法分析群體結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,三種方法均將紫斑牡丹關(guān)聯(lián)群體劃分為3個(gè)亞群體(K=3)。(4)連鎖不平衡檢測(cè)發(fā)現(xiàn)紫斑牡丹關(guān)聯(lián)群體所用SSR標(biāo)記間連鎖不平衡水平較低,大部分標(biāo)記位點(diǎn)處于顯著的連鎖平衡狀態(tài)(r20.1；P0.001)。利用混合線(xiàn)性模型進(jìn)行單標(biāo)記關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)：確定了37個(gè)SSR標(biāo)記與11個(gè)花部性狀組成的46個(gè)顯著關(guān)聯(lián),單標(biāo)記可解釋表型變異的2.68%-23.97%,平均解釋率為5.50%；確定了21個(gè)SSR標(biāo)記與6個(gè)葉部性狀組成的25個(gè)顯著關(guān)聯(lián),單標(biāo)記解釋變異率范圍為2.19%-7.15%,平均解釋率為5.38%；確定了28個(gè)SSR標(biāo)記與7個(gè)果實(shí)性狀組成的64個(gè)顯著關(guān)聯(lián),單標(biāo)記解釋變異率范圍為2.21%-29.62%,平均解釋率為7.56%。(5)在關(guān)聯(lián)群體和雜交群體兩個(gè)作圖群體中同時(shí)出現(xiàn)的顯著關(guān)聯(lián)組合共計(jì)13個(gè),其中與花部、葉部和果實(shí)性狀有關(guān)的顯著關(guān)聯(lián)分別有5、1和7個(gè)。在這兩個(gè)群體內(nèi),具有一致效應(yīng)的顯著關(guān)聯(lián)組合共計(jì)9個(gè)(4個(gè)正效應(yīng)和5個(gè)負(fù)效應(yīng)),獲得了與外瓣寬、外瓣形狀、花色、單果種子干重、單果種子數(shù)和單果種子鮮重顯著關(guān)聯(lián)的標(biāo)記,并進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了顯著關(guān)聯(lián)標(biāo)記的優(yōu)勢(shì)等位位點(diǎn)信息。綜上所述,本研究利用轉(zhuǎn)錄組序列開(kāi)發(fā)的EST-SSR分子標(biāo)記,首次開(kāi)展了紫斑牡丹栽培群體的關(guān)聯(lián)分析研究,獲得了與重要性狀顯著關(guān)聯(lián)的標(biāo)記,為牡丹相關(guān)性狀的基因定位及分子標(biāo)記輔助育種工作奠定了重要的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S685.11
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本文編號(hào)：1314382