茄子遺傳多樣性研究與遺傳連鎖圖譜構(gòu)建
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《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年
茄子遺傳多樣性研究與遺傳連鎖圖譜構(gòu)建
陳雪平
【摘要】:Solanum melongena L.作為最重要的茄子栽培種在亞洲、歐洲中南部和地中沿岸等地得到廣泛種植,其年生產(chǎn)量和生產(chǎn)值均已躍居于世界蔬菜生產(chǎn)的前十位。但目前茄子遺傳育種的研究水平與其作為世界性大宗蔬菜的生產(chǎn)地位不相稱,嚴(yán)重制約著茄子生產(chǎn)的發(fā)展與產(chǎn)品的質(zhì)量水平。分析可能造成這種局面的原因,主要有以下幾點(diǎn):一是茄子栽培種內(nèi)遺傳背景狹窄,直接制約著遺傳研究和育種實(shí)踐水平;二是茄子數(shù)量性狀遺傳的研究手段仍局限于傳統(tǒng)方法;三是茄子重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)聯(lián)標(biāo)記開(kāi)發(fā)和基因挖掘嚴(yán)重滯后。在目前關(guān)于茄子遺傳育種的研究中,主要體現(xiàn)在遺傳多樣性研究所用資源的地理來(lái)源的豐度不高,用于遺傳多樣性研究的分子標(biāo)記資源有限,已構(gòu)建的遺傳圖譜分子標(biāo)記的飽和度不夠,鑒定的與重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的QTL及與其緊密連鎖的可用于分子標(biāo)記輔助育種(marker-assisted selection,MAS)和基因組選擇育種(genomic selection,GS)的分子標(biāo)記較少。針對(duì)上述問(wèn)題與不足,本研究以來(lái)自5個(gè)洲33個(gè)國(guó)家的茄子種質(zhì)資源為試材,利用SSR和SRAP兩種分子標(biāo)記,結(jié)合形態(tài)學(xué)表型性狀鑒定,采用關(guān)聯(lián)作圖的方法對(duì)其進(jìn)行遺傳多樣性及性狀關(guān)聯(lián)標(biāo)記的研究;同時(shí),以存在多個(gè)性狀差異的高代自交系為親本獲得F1及F2代分離群體,利用高通量簡(jiǎn)化基因組測(cè)序技術(shù)開(kāi)發(fā)高多態(tài)性的新型分子標(biāo)記,構(gòu)建高密度的茄子遺傳圖譜,開(kāi)展目標(biāo)性狀的QTL定位研究。主要研究結(jié)果如下:1.對(duì)133份茄子及其近緣種的27個(gè)形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析表明,研究群體內(nèi)存在著豐富的形態(tài)變異,Shannon多樣性指數(shù)H'和均一度值J的總體平均值分別為2.110和0.753;與育種密切相關(guān)的性狀中果形指數(shù)、果長(zhǎng)、果色、萼下果色和果形等變異系數(shù)較大;葉刺、果萼刺和果棱的變異系數(shù)最高,可作為植物學(xué)分類的重要依據(jù)。依據(jù)因子分析結(jié)果對(duì)供試材料進(jìn)行形態(tài)學(xué)聚類分析,可將其清晰劃分為7個(gè)組,命名為GⅠ-GⅦ,GⅠ組進(jìn)而分為4個(gè)亞組,命名為sub G1-sub G4。2.利用5對(duì)SSR引物和25對(duì)SRAP引物對(duì)133份材料進(jìn)行遺傳多樣性分析表明,引物多態(tài)性條帶率99.24%,各位點(diǎn)PIC值范圍為0.015-0.500,平均值0.312;有效等位基因數(shù)范圍1.2905-1.7459,平均值為1.5114;Nei's多樣性指數(shù)H范圍為0.1701-0.4056,平均值為0.2992;Shannon指數(shù)I范圍為0.02661-0.5855,平均值為0.4550。相似系數(shù)范圍0.024-0.968,平均值0.764,反映出群體內(nèi)分子水平的遺傳多樣性不高,遺傳背景較為狹窄。利用PIC0.25的位點(diǎn)聚類,可將材料劃分為M1-M6六個(gè)類別。S.melongena和S.dasyphyllum、S.integrifolium、S.aethiopicum、S.macrocarpen、S.viarum及S.anguivi之間的平均相似系數(shù)依次為0.837、0.828、0.822、0.767、0.589和0.541。3.利用Structure2.3.4和Tassel3.0對(duì)供試材料分子標(biāo)記0、1數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)分析和關(guān)聯(lián)分析表明,Structure將供試材料劃分為A1、A2和A3三個(gè)亞群,各亞群內(nèi)Q值0.6的個(gè)體材料所占比例依次為89.66%,91.30%和70.69%,表明供試群體血緣較為單一,尤其是A1和A2兩個(gè)亞群遺傳基礎(chǔ)較貧乏。通過(guò)Tassel作關(guān)聯(lián)分析找到了28個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)與供試材料的14個(gè)性狀在R20.05和P0.001水平上相關(guān),其中4個(gè)位點(diǎn)與性狀關(guān)聯(lián)度極高(P10-4),即GA34SA11-2(R20.1)和OD3SA16-5與花冠直徑、GA34SA11-4與株型和FC8ME7-3與花柱長(zhǎng)度;此外,有9個(gè)性狀分別同時(shí)與2個(gè)以上標(biāo)記關(guān)聯(lián)。4.以茄子高代自交系609和749及二者F2群體為試材,利用基于簡(jiǎn)化基因組深度測(cè)序的SLAF-seq技術(shù),構(gòu)建了由120,925個(gè)SLAF標(biāo)簽組成的文庫(kù),親本平均測(cè)序深度24.40×,子代平均測(cè)序深度為4.09×;共獲得多態(tài)性SLAF標(biāo)簽6883個(gè);以擬南芥為對(duì)照材料,按照與供試材料相同的程序建立SLAF標(biāo)簽文庫(kù),監(jiān)控試驗(yàn)過(guò)程準(zhǔn)確性和有效性,結(jié)果表明雙端比對(duì)效率在79.19%,酶切效率為96.74%,絕大多數(shù)reads插入片段的長(zhǎng)度分布于414bp-464bp預(yù)期范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)親本和子代進(jìn)行2等位基因編碼,篩選出5543個(gè)滿足aa×bb類型的多態(tài)性SLAF標(biāo)簽,占開(kāi)發(fā)文庫(kù)SLAF標(biāo)簽總量的4.38%。5.據(jù)測(cè)序深度、SNP數(shù)量和親本基因型純合等原則,從5543個(gè)多態(tài)性SLAF標(biāo)簽中篩選出1782個(gè)作為上圖標(biāo)記(Marker),利用High Map軟件對(duì)各連鎖群內(nèi)的Markers進(jìn)行遺傳距離估算和線性排列,獲得茄子高密度遺傳圖譜NHE2015,包含12個(gè)連鎖群,總圖距為1,454.63c M,平均圖距0.82 c M,最大間隙5.42c M。Markers平均測(cè)序深度32.73×,父本和母本平均測(cè)序深度分別為49.72×和42.32×,子代平均測(cè)序深度為6.17×;群體材料間各連鎖群內(nèi)的單體來(lái)源一致,圖譜Markers重組關(guān)系圖對(duì)角線呈現(xiàn)出一條清晰的黃線,排圖準(zhǔn)確可靠。6.通過(guò)CIM算法檢測(cè)到9個(gè)QTL,其中6個(gè)與果形指數(shù)相關(guān),fs11.1、fs11.2、fs11.3、fs11.4和fs11.5位于11連鎖群的Marker1404739-Marker14859之間,標(biāo)記區(qū)間大小在1.0-2.4c M之間,貢獻(xiàn)率均在20%以上,為主效QTL。fs8.1位于第8連鎖群上Marker565746-Marker1200185之間,標(biāo)記區(qū)間大小為3.2c M,貢獻(xiàn)率為7.26%,表現(xiàn)為微效QTL。檢測(cè)到3個(gè)與萼下果色相關(guān)的QTL,命名為cuc6.1、cuc6.2和cuc6.3,位于第6連鎖群的Marker1661695-Marker591764之間,QTL大小在1.1-3.0之間。該組QTL的貢獻(xiàn)率均在10%以上,表現(xiàn)為主效QTL。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:S641.1
【目錄】:
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【參考文獻(xiàn)】
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本文關(guān)鍵詞:茄子遺傳多樣性研究與遺傳連鎖圖譜構(gòu)建,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
,本文編號(hào):169924
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