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油葵苗期抗旱相关性状的QTL定位及候选基因筛选

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西北植物学报 2022年第8期42卷 1420-1429页

作者：石慧敏侯建华苏飞燕王艳霞李丹丹周佳岭内蒙古农业大学农学院呼和浩特010019

干旱是限制向日葵生长发育的重要因素之一。为探究向日葵苗期抗旱性分子机制,该研究以向日葵K55与K58杂交构建的150个F重组自交系群体为材料,对其在正常浇水和干旱胁迫两种水分处理条件下的叶片相对电导率、叶绿素含量、叶面积、叶片相... 详细信息

干旱是限制向日葵生长发育的重要因素之一。为探究向日葵苗期抗旱性分子机制,该研究以向日葵K55与K58杂交构建的150个F重组自交系群体为材料,对其在正常浇水和干旱胁迫两种水分处理条件下的叶片相对电导率、叶绿素含量、叶面积、叶片相对含水量、根长进行表型测定,利用前期建立的SNP、SSR分子标记遗传连锁图谱,通过复合区间作图法对5个抗旱相关的性状进行QTL定位。结果表明:(1)共定位到向日葵QTL位点11个,其中正常浇水条件下5个,干旱胁迫条件下6个,表型贡献率为0.768%~7.547%,且5号连锁群上定位到的QTL位点最多(3个)。(2)QTL置信区间内共筛选到62个与干旱相关的候选基因,包括位于qLA-8-1上的rna23019、rna23004、rna22661、rna22193、rna23294、rna22783和位于qCC-13-1上的rna40140,这些基因可作为后续基因克隆及功能研究的重点候选基因。该研究结果为向日葵抗旱性研究及其遗传改良奠定了基础。

关键词：向日葵苗期干旱胁迫 QTL定位候选基因筛选

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烟草青枯病抗性相关候选基因筛选与鉴定

烟草青枯病抗性相关候选基因筛选与鉴定

作者：李世斌中国农业科学院

学位级别：硕士

烟草青枯病是由青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)侵染引起的一种土传细菌性病害,在世界范围内广泛发生,严重危害烟草农业生产。相对于农业、生物、化学等防治措施,抗病品种选育是更为基本、首要的防治方法,而烟草青枯病抗性基因的... 详细信息

烟草青枯病是由青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)侵染引起的一种土传细菌性病害,在世界范围内广泛发生,严重危害烟草农业生产。相对于农业、生物、化学等防治措施,抗病品种选育是更为基本、首要的防治方法,而烟草青枯病抗性基因的筛选对于抗病品种选育至关重要。目前,与烟草青枯病抗病相关的基因还知之甚少。鉴于此,本研究在前期烟草青枯病抗性QTL定位和全基因组关联分析的基础上,利用转录组测序数据,结合基因功能注释,qRT-PCR筛选可能与烟草青枯病抗性相关的候选基因,并利用基因过表达和基因家族分析的方法鉴定烟草青枯病抗性相关候选基因的功能。主要研究结果如下:1、本研究基于烟草青枯病抗性QTL定位和全基因组关联分析结果,结合转录组数据,共筛选出10个可能与青枯病抗性相关的基因。通过qRT-PCR验证其在抗感材料中受青枯菌及外源激素诱导的表达调控特征。结合基因功能信息,初步预测9个可能与烟草青枯病抗性相关的基因。根据9个基因在激素诱导下的表达特征,预测Nt REM、Nt CAP、Nt LYK、Nt LRX、NtMCU可能参与烟草青枯病的抗病过程。2、利用过表达转基因技术,对目的基因进行功能验证。通过qRT-PCR、苗期接种青枯菌等方法,检测转基因株系中目的基因的过表达情况及青枯病抗性的变化。通过研究发现Nt CAP、Nt LYK的过表达T代植株与对照相比,青枯病病情指数显著降低,而Nt REM、Nt LRX的过表达T代植株与对照相比没有显著变化。结合基因功能信息,推测Nt CAP、Nt LYK可能正向调节烟草青枯病抗性。3、在本研究中,从烟草的全基因组序列中鉴定了11个MCU基因,并分析了它们的系统进化、理化性质、结构特征和转录调控。此外,利用qRT-PCR数据分析了NtMCUs在不同组织、青枯菌侵染期间以及在外源激素处理下的表达模式。在青枯菌侵染期间,亚族I成员主要在侵染后的3 h被诱导,而亚族II成员在3、9、24和48 h被显著诱导。NtMCUs的鉴定和分析有助于了解它们在青枯菌防御反应中的潜在功能,为进一步研究提供支持。

关键词：烟草青枯病抗病性候选基因筛选功能验证 MCU基因家族分析

水稻白条纹突变体基因的遗传分析与候选基因筛选

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水稻白条纹突变体基因的遗传分析与候选基因筛选

江苏省遗传学会2016年学术年会

作者：袁泽张启军肖恩星夏士健宗守余吕川根江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心

水稻叶片光合作用的能力决定了水稻的生物产量和经济产量。研究水稻叶色突变体光合作用的相关机制对提高水稻光合效率和培育高光效水稻品种提供了可能;同时,叶色突变体作为一种性状标记已在杂交育种中广泛运用。水稻叶色突变体性状明显... 详细信息

水稻叶片光合作用的能力决定了水稻的生物产量和经济产量。研究水稻叶色突变体光合作用的相关机制对提高水稻光合效率和培育高光效水稻品种提供了可能;同时,叶色突变体作为一种性状标记已在杂交育种中广泛运用。水稻叶色突变体性状明显,易于观察,是功能基因组学研究的重要材料;对阐明叶绿素代谢合成途径、叶绿素发育的分子遗传机理也具有重要意义。本研究对一份来源于籼稻品种9311的叶色突变体,进行了图位克隆研究,研究结果表明:(1)该叶色突变体从播种伊始就表现为白化或者白绿相间,三叶期后白化叶片开始逐渐转成白绿相间的条纹,叶缘呈现白色,从叶缘向中脉白条,绿条相间排列,叶鞘也呈白条纹状,低温条件下叶片白化现象更明显。整个生长过程中,叶片白色部分相比绿色部分逐渐减少。抽穗期直至蜡熟前,颖壳也出现白化现象。(2)突变体与野生型9311杂交,F1表现为正常绿色,F2群体叶色出现分离。遗传分析表明,F2突变植株与正常植株的比例为1:3,表明该突变体白条纹性状由一对隐性核基因控制。(3)利用集群分离分析法(BSA)对9311与突变体杂交F2代隐性单株进行突变基因定位,将该基因初步定位于第6号染色体SSR标记RM136与RM19715之间,再进一步利用白条纹突变体与粳稻品种02428杂交获得的1300株F2代隐性单株进行基因精细定位,在水稻第6号染色体设计微卫星(SSR)以及Indel标记,通过构建的基因池进行多态性标记的筛选,共筛选出11对有多态性的标记,对这些标记在F2代隐性单株中的带型进行统计发现,距离目标基因最近的两个标记分别是Y27和RM19732,并分别检测出9和1个重组个体。两分子标记之间的物理距离为75 kb。(4)利用测序手段和生物信息学分析,共发现该区域有11个注释基因。对可能与突变体性状相关的候选基因进行测序比对发现基因LOCs06g14620(核糖核苷二磷酸还原酶小亚基)的外显子从起始密码子碱基在内共有400多bp碱基缺失,且在起始密码子5,端也缺失100多bp碱基。推测控制该突变体的基因是st1的等位基因。(5)文献研究表明,在大田条件下,st1突变体在4叶期或者5叶期前,叶片都是绿色的,此后整个分蘖期大部分叶片完全白化,其中间隔少量绿色条纹。到抽穗期基本恢复绿色,而本实验突变体的大田性状与st1突变体有明显区别,st1只是在编码区119碱基处发生单碱基突变(A→G),但仍然能够翻译出完整的蛋白质。而该突变体虽然缺失起始密码子在内的前半部分碱基,但保留的后半部分仍然存在起始密码子,可能翻译出有部分功能的蛋白,有关其功能验证正在进行中。

关键词：水稻白条纹基因定位候选基因筛选

来源： cnki会议评论

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蔷薇科植物类黄酮合成相关候选基因的筛选

蔷薇科植物类黄酮合成相关候选基因的筛选

作者：黄沙沙华中农业大学

学位级别：硕士

玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)是蔷薇科重要观赏植物,以其独特的造型、绚丽多彩的花色及抗逆性强等特征在园林中被广泛应用。且玫瑰作为精油提取的重要材料,蕴藏巨大的经济价值。类黄酮类化合物是植物体内重要的次生代谢产物,对植物的色泽... 详细信息

玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)是蔷薇科重要观赏植物,以其独特的造型、绚丽多彩的花色及抗逆性强等特征在园林中被广泛应用。且玫瑰作为精油提取的重要材料,蕴藏巨大的经济价值。类黄酮类化合物是植物体内重要的次生代谢产物,对植物的色泽形成有着重要的影响。类黄酮类化合物具有较强的抗氧化性,在植物的抗逆、响应极端外界环境变化等方面具有积极的作用。此外,有报道花青素,原花青素等类黄酮类代谢物具有消炎、活血、抗氧化等作用,还可以避免冠心病、炎症、癌症等疾病的发生,对人类的身体健康有着重要的意义。目前,有关类黄酮合成代谢路径的研究比较清晰,但仍然有些谜团尚未解开。玫瑰的研究也主要以传统育种为主,分子方面的研究报道较少。随着玫瑰转基因体系的成熟,利用现代生物技术与传统育种手段相结合提高玫瑰品质成为可能。本课题组前期通过构建蔷薇科不同物种花青素代谢途径相关的同源结构基因共表达网络和蛋白质-蛋白质互作网络分析,初步找出28个保守基因集,进而从拟南芥中挑选出与这28个基因集中最同源的且与花色相关的35个候选基因。之后,本课题以拟南芥35个候选基因的突变体材料为研究对象,通过系列试验筛选影响类黄酮代谢的相关基因,探究其功能,并进一步研究玫瑰中同源基因功能,更深层次的探究类黄酮代谢路径的分子调控机制,为玫瑰的育种奠定基础。主要研究结果如下:1.通过纯合突变体表型观测发现288突变体及95突变体表型明显,与对照组差别较大。其中288突变体莲座叶表现出叶片宽、叶柄短,节间分支多等表型;而95突变体表现出则株型矮小,叶片圆厚、革质,花瓣数多,荚果呈短棒状等表型。2.通过DMACA、DPBA染液对拟南芥突变体不同组织的原花青素和黄酮醇积累进行原位快速染色分析,发现212、272、288、404、494、550、6506、0653等突变体黄酮醇含量较低。3.通过高效液相色谱法(HPLC)测定拟南芥突变体花序中黄酮醇含量,结果显示,与对照组相比,272、288、404、494、550、6506拟南芥突变体花序中黄酮醇含量大量减少,呈极显著性差异;288、403突变体花序中的黄酮醇含量明显减少,呈显著性差异;0653突变体花序中黄酮醇的含量则与对照组差别不大。4.0.5μM IAA和0.5μM NAA生长素处理拟南芥突变体,发现在0.5μM IAA处理的情况下,494、550、272、403突变体根长有极显著性差异,6506有显著性差异;在0.5μM NAA处理的情况下,550、288、403、6506突变体根长呈极显著性差异,272呈显著性差异。5.生物信息学方法分析候选基因在拟南芥、玫瑰中同源基因的同源一致性及保守结构域分析,发现候选基因高度同源,且高度保守。在拟南芥和“紫枝”玫瑰基因组中分析这些基因在不同组织部位的表达情况及表达趋势分析,发现候选基因与类黄酮代谢路径中部分关键酶基因表达趋势一致。

关键词：玫瑰类黄酮花青素原花青素拟南芥突变体同源基因候选基因筛选

基于QTL定位和全基因组关联分析筛选甘蓝型油菜株高和一次有效分枝高度的候选基因

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作物学报 2020年第2期46卷 214-227页

作者：霍强杨鸿陈志友荐红举曲存民卢坤李加纳西南大学农学与生物科技学院/油菜工程研究中心重庆400715 西南大学现代农业科学研究院重庆400715

株高和一次有效分枝高度是与甘蓝型油菜结荚层厚度、收获指数紧密关联的重要农艺性状,有关株高的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)和全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)已有很多报道,但对一次有效分枝高... 详细信息

株高和一次有效分枝高度是与甘蓝型油菜结荚层厚度、收获指数紧密关联的重要农艺性状,有关株高的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)和全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)已有很多报道,但对一次有效分枝高度的QTL和GWAS定位以及候选基因筛选的研究报道较少。本研究利用已构建的高密度遗传连锁图对2016和2017年2个环境的186个株系组成的重组自交系群体株高和一次有效分枝高度及其最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction,BLUP)值进行QTL定位共检测到8个株高的QTL,分别位于A03、A04和A09染色体,单个QTL解释4.60%~13.29%的表型变异,其中位于A04染色体上的QTL(q-2017PH-A04-2和q-BLUP-PH-A04-2)在2017年和BLUP中均被检测到;检测到9个一次有效分枝高度QTL,分别位于A01、A02、A05、A09、C01和C05染色体上,单个QTL解释5.12%~19.10%的表型变异,其中q-2017BH-A09-1、q-BLUP-BH-A09-2和q-BLUP-BH-A09-3有重叠区段。同时,利用课题组前期完成的588份重测序自然群体进行全基因组关联分析,2年共检测到与株高显著关联的50个SNP位点和与一次有效分枝高度显著关联的12个SNP位点;根据SNP的物理位置,筛选出参与细胞增殖、细胞扩增、细胞周期和细胞壁活动的13个株高候选基因,以及参与赤霉素、亚精胺等合成代谢途径、核糖体组成和在光合、萌发等过程中有一定作用的一次分枝高度的11个候选基因,并利用荧光定量PCR技术验证候选基因在极端材料中的表达情况。本研究结果将为油菜株型改良及后续基因的功能研究提供理论依据。

关键词：甘蓝型油菜株高一次有效分枝高度基因定位候选基因筛选

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进行性多形性常染色体显性先天性白内障家系相关基因的定位和筛选

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进行性多形性常染色体显性先天性白内障家系相关基因的定位和筛选

铝毒胁迫下甘蓝型油菜种子萌发期相关性状的QTL定位

2005年浙江省眼科学术会议

作者：汤霞靖姚克申屠形超浙江大学医学院附属二院眼科中心

目的报道及明确一个延续5代有进行性多形性表型的常染色体显性遗传性白内障中国家系的基因缺陷。方法记录病史以及临床表现,并用裂隙灯记录白内障表型。利用41个STR标记物对已知常染色体显性先天性白内障位点扫描和连锁分析;用直接测序... 详细信息

目的报道及明确一个延续5代有进行性多形性表型的常染色体显性遗传性白内障中国家系的基因缺陷。方法记录病史以及临床表现,并用裂隙灯记录白内障表型。利用41个STR标记物对已知常染色体显性先天性白内障位点扫描和连锁分析;用直接测序法以及限制性内切酶分析对候选基因进行突变检测。结果基因扫描和连锁分析发现,D22S420,D22S539以及D22S315引物在最大重组率为0时, 其两点最大LOD值均>3,提示与该家系连锁。对人类BB2晶状体蛋白基因(BB2 crystallin,CR YBB2) 的6个外显子进行突变检测发现,此家系患者CRYBB2基因第6外显子存在1个C→T突变,此突变导致终止密码子提前出现(Q155X)。结论此家系中进行性多形性表型与C→T无义突变的CRYBB2基因密切相关,且此表型明显不同于其他家系相同突变的表型。相同的基因缺陷引起的不同种族白内障混浊出现不同的形态表现, 其发病机制仍需进一步研究。

关键词：白内障常染色体显性遗传基因扫描候选基因筛选

来源： cnki会议评论

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作物学报 2020年第6期46卷 832-843页

作者：王瑞莉王刘艳叶桑郜欢欢雷维吴家怡袁芳孟丽姣唐章林李加纳周清元崔翠西南大学农学与生物科技学院重庆400715

随着土壤酸化的日益加重,铝毒已成为影响作物种子萌发质量以及作物产量的重要胁迫因子之一。作物耐铝相关性状的QTL定位和候选基因筛选已有许多报道,但铝胁迫下甘蓝型油菜萌发期相关性状的QTL定位报道较少。本文以80μg mL^-1的铝胁迫... 详细信息

随着土壤酸化的日益加重,铝毒已成为影响作物种子萌发质量以及作物产量的重要胁迫因子之一。作物耐铝相关性状的QTL定位和候选基因筛选已有许多报道,但铝胁迫下甘蓝型油菜萌发期相关性状的QTL定位报道较少。本文以80μg mL^-1的铝胁迫浓度处理重组自交系(10D130×中双11号)群体进行种子萌发试验,处理3 d时调查发芽势,7 d时调查发芽率,测定其根长、芽长和干重,并计算各性状相对值。基于6K SNP芯片,结合高密度遗传连锁图谱对油菜萌发期的5个性状进行QTL定位,共检测到23个QTL。其中与相对发芽势、相对发芽率、相对根长、相对芽长和相对干重相关的QTL分别有9个、1个、4个、5个和4个,覆盖了A、C基因组,LOD值介于3.00~5.26,可解释的表型变异为7.70%~13.10%。根据各QTL置信区间序列筛选,与铝胁迫相关的候选基因共30个。ALMT1基因和MATE基因与有机酸的合成和分泌有关,主要通过苹果酸、柠檬酸和草酸等有机酸的分泌来增强植物的耐铝性;STOP1基因、NAC基因和RAP2.4基因均属于转录激活因子,通过诱导耐铝基因的表达增强植株的抗性;ABC转运蛋白、膜蛋白转运体、GDSL脂肪酶通过减少有毒物质在质膜上的积累或将有毒物质排出体外等途径增强植物的耐铝性;过氧化物酶和细胞色素P450均属于氧化胁迫相关基因,具有防止植物细胞氧化损伤、抵御逆境胁迫的功能;另外,还有部分编码逆境蛋白的基因,均在各种胁迫反应中起重要作用。本研究的结果将为培育耐铝油菜品种及后续基因的功能研究提供理论依据。

关键词：甘蓝型油菜萌发期单核苷酸多态性铝胁迫 QTL 候选基因筛选

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白及悬浮培养细胞合成酚酸类化合物及其衍生物的基因调控机制分析

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白及悬浮培养细胞合成酚酸类化合物及其衍生物的基因调控机制分析

作者：刘厚伯遵义医科大学

学位级别：硕士

目的:1.建立并优化应用白及悬浮细胞高效合成酚酸类化合物及其衍生物的培养体系。2.筛选调控酚酸类化合物及其衍生物合成的关键基因,分析并验证基因间的互作机制。3.探索白及ARF基因家族对于酚酸类化合物及其衍生物合成的调控机制。方法... 详细信息

目的:1.建立并优化应用白及悬浮细胞高效合成酚酸类化合物及其衍生物的培养体系。2.筛选调控酚酸类化合物及其衍生物合成的关键基因,分析并验证基因间的互作机制。3.探索白及ARF基因家族对于酚酸类化合物及其衍生物合成的调控机制。方法:1.在前期研究基础上,以酚酸类化合物及其衍生物的含量为主要监测指标,利用正交试验设计方法对各关键因素的参数进行优化,在培养40天之后计算悬浮细胞的诱导率。随后挑选出疏松、嫩黄色的悬浮细胞,接种于同种增殖培养基上。在第2次继代和第4次继代时称重,计算愈伤组织的增殖率。在继代培养60 d后进行高效合成酚酸类化合物及其衍生物的培养,接种于15种优化增殖培养基上。在高效培养30天后,利用高效液相色谱法对对羟基苯甲醇（HBA）、Dactylorhin A、Militarine和Coelonin进行含量测定。2.采用方法1中的悬浮细胞材料,利用二代和三代测序技术对酚酸类化合物及其衍生物合成的关键节点的细胞进行转录组测序分析。3.根据方法2中的转录组测序结果,利用生物信息学软件对测序结果进行功能聚类、LncRNA、SSR等分析,并根据KEGG通路挑选出影响酚酸类化合物及其衍生物合成的主要代谢通路。4.根据方法3中的结果,对白及悬浮培养细胞的每两个发育时期进行比较,结合含量变化,对其中8个时间点（3Dpi、18 Dpi、27 Dpi、30 Dpi、33 Dpi、36 Dpi、39 Dpi、42 Dpi）的相关差异基因进行了分析。利用R语言筛选出与酚酸类化合物及其衍生物合成相关的关键基因,应用实时荧光定量PCR技术分析不同时间点以及不同材料的基因表达量变化,并对酚酸类化合物及其衍生物相互关系进行分析。5.采用生物信息学方法对白及悬浮细胞ARF基因家族进行鉴定和序列分析,并对其与拟南芥和铁皮石斛的ARF蛋白进行系统发育分析。利用R语言对白及ARF基因家族及与酚酸类化合物及其衍生物合成相关基因的表达水平进行Pearson相关性分析。结果:1.高效合成酚酸类化合物及其衍生物的白及细胞悬浮培养体系构建与优化以白及种子为外植体,利用正交试验方法,获得白及悬浮培养细胞诱导培养的优化培养基为 MS+1.0 mg/L 6-BA+2.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/LNAA+30 g/L 蔗糖。继代培养的优化培养基为 1/2MS+1.0 mg/L 6-BA+3.0 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L NAA+30 g/L蔗糖。随后,添加不同的前体和有机物,结果显示1/2 MS+1.0 mg/L 6-BA+3.0 mg/L 2,4-D+30 g/L蔗糖+50 mg/L苯丙氨酸培养基中培养出的悬浮培养细胞的HBA及Coelonin含量比其它方案组高（p＜0.05）;MS+1.0 mg/L 6-BA+3.0 mg/L 2,4-D+30 g/L蔗糖+20 mg/L苯丙氨酸中培养出的悬浮培养细胞的Dactylorhin A及Militarine含量比其它方案组高（p＜0.05）。2.全长转录组测序及生物信息学分析采用Illumina技术和PacBio SMRT技术对白及悬浮培养细胞的全转录本进行了测序,构建了白及全长转录组数据库,对得到的unigenes进行功能注释及相关生物信息学分析。总共得到了 100,276个高质量的全长转录本,平均长度为2,530 bp,N50为3,302 bp。约52%的转录本获得了功能注释,其中52,018个unigenes映射到GO的不同功能条目;53,316个unigenes获得KOG注释,并分为26个功能分类;80,020个unigenes获得了 KEGG注释,映射到363条信号通路。并预测到15,133个1ncRNA,68,996条unigenes包含SSR位点。对其中30对SSR位点引物进行扩增,获得了稳定的条带。3.白及悬浮培养细胞关键节点间差异表达基因分析比较不同时间点的白及高通量转录组测序数据,发现含有差异表达基因最多的是高效培养第3天（3 Dpi）和第42天（42 Dpi）的比较组,包含7,006个差异表达基因,其中上调基因3,894个,下调基因3,112个。对酚酸类化合物及其衍生物合成相关的代谢途径进行分析,发现苯丙素的生物合成、蔗糖和淀粉代谢、糖异生和糖酵解的代谢通路的关键基因在每两个时间点比较中均有显著差异表达。表明这4个代谢途径在每两个时间点中的差异积累与其关键基因差异表达有关,可能是白及悬浮培养细胞主要次生代谢产物不同积累含量形成的首要原因。4.调控酚酸类化合物及其衍生物合成的目的基因筛选与表达量关联分析对酚酸类化合物及其衍生物的化学结构及含量分析发现,从33 Dpi开始,HBA和Dactylorhin A的含量开始下降,而Militarine和Coelonin的含量呈指数上升,

关键词：白及细胞悬浮培养酚酸类化合物及其衍生物全长转录组测序候选基因筛选 ARF基因家族

苎麻纤维产量性状全基因组关联分析及候选基因挖掘

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苎麻纤维产量性状全基因组关联分析及候选基因挖掘

作者：白雪花中国农业科学院

学位级别：硕士

苎麻是中国第二大纤维作物,其种植面积和纤维产量仅次于棉花。探究苎麻纤维产量性状遗传基础并挖掘候选基因,对高效精准培育高纤维产量苎麻品种具有重要意义。本研究构建了301份苎麻优质种质资源关联群体,基于3年田间试验获得表型数据,... 详细信息

苎麻是中国第二大纤维作物,其种植面积和纤维产量仅次于棉花。探究苎麻纤维产量性状遗传基础并挖掘候选基因,对高效精准培育高纤维产量苎麻品种具有重要意义。本研究构建了301份苎麻优质种质资源关联群体,基于3年田间试验获得表型数据,以青叶苎麻基因组为参考,采用重测序的方法开发高密度SNPs标记。利用GWAS的方法对表型数据与分子标记进行关联分析及候选基因挖掘,并对3个候选基因进行了拟南芥转基因功能验证研究。主要研究结果如下:1.调查了301份苎麻种质6个纤维产量性状表型,结果表明,性状直方图正态分析结果展现出较好的正态分布;性状变异系数的范围为16.33%-69.00%,呈现出很大的变异幅度,可见种质资源具有丰富的遗传多样性;相关性分析表明,6个纤维产量性状间呈显著或极显著正相关性的;主成分分析表明干麻重和鲜皮重可以作为衡量苎麻种质资源纤维产量性状的重要表型性状指标。2.以青叶苎麻基因组为参考,301份资源重测序开发得到高质量SNP标记5,951,826个。群体结构分析表明群体无明显分层现象。LD分析表明,LD衰减距离仅在0.65 kb-1.3 kb范围内,远大于SNPs平均覆盖密度45.45 bp,分子标记SNP密度足以捕获群体中所有的遗传变异。因此本研究群体适合进行关联分析。3.利用高效混合模型对该群体的6个纤维产量性状进行关联分析,3个环境共检测到129个显著关联SNPs信号。共鉴定出与干麻重相关的基因21个,鲜皮重相关基因13个、鲜皮出麻率相关基因8个、皮厚相关基因9个、株高相关基因10个和茎粗相关基因7个。纤维细胞次生壁未开始生长的上部茎皮(TPS)和次生壁加厚的中部茎皮(MPS)组织样本转录组分析发现了7个与纤维产量性状相关的差异表达基因。选择消除性分析在173个可能的选择消除区共鉴定出10个差异表达基因,包括4个与GAs相关的基因、一个赤霉素受体GID1c基因、1个NAC基因和4个MYB基因。4.对3个候选基因进行基因克隆和功能验证,结果表明候选基因Bnt05G007257促进纤维细胞的发育和次生细胞壁加厚,Bnt09G014694负调控纤维细胞数量增长,Bnt02G003447促进细胞数量和大小增加,正调控茎部生长。

关键词：苎麻纤维产量 GWAS 群体结构候选基因筛选