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马铃薯早熟性状的QTL定位与分析

马铃薯早熟性状的QTL定位与分析

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作者：李兴翠中国农业科学院

学位级别：硕士

本研究通过构建四倍体马铃薯F1代分离群体,基于高通量简化基因组测序2b-RAD技术结合BSA方法,挖掘控制植株熟性的遗传区段,并开发熟性相关分子标记,并利用群体分离后代及四倍体品种对开发的标记进行检测,获得与熟性紧密连锁的分子标记,... 详细信息

本研究通过构建四倍体马铃薯F1代分离群体,基于高通量简化基因组测序2b-RAD技术结合BSA方法,挖掘控制植株熟性的遗传区段,并开发熟性相关分子标记,并利用群体分离后代及四倍体品种对开发的标记进行检测,获得与熟性紧密连锁的分子标记,应用于马铃薯分子辅助育种。进一步构建该遗传区段所在染色体的遗传连锁图谱,结合群体表型鉴定结果,分析确定候选熟性相关基因位点。主要结果如下:1.构建了以早熟亲本“中薯3号”为父本和晚熟亲本“中薯19号”为母本的杂交分离群体,经连续2年鉴定,获得了生育期短于80天的早熟材料53份、生育期长于100天的晚熟材料63份以及生育期长介于80天和100天之间的中熟材料105份。2.从构建的分离群体中分别选取极端早熟与极端晚熟后代35份与33份,构建DNA混池,利用高通量简化基因组2b-RAD测序技术筛选马铃薯全基因组范围内的SNP位点,4个样品测序文库中含有BsaX I酶切位点的高质量reads均高于90%;将高质量reads利用SOAP软件mapping到参考基因组DM序列上,4个测序文库平均获得特异标签数目为125,556,平均测序深度约为42×;根据两个极端混池的特异标签分布,绘制出了特异标签在马铃薯12条染色体上的密度分布图,结果表明两池差异标签密度较大的区域主要集中在4、5、9号染色体上,其中5号染色体上4.0～4.2Mb的位置差异最为明显,且该区段与早熟性状有关。3.根据5号染色体上的熟性相关遗传区段内的差异标签并结合马铃薯参考基因组DM序列,设计了52对引物,共开发出8个多态性分子标记,其中有5个标记(SCAR 5-5、SCAR5-8、CAPS5-3-2、CAPS5-21-2、CAPS5-24)与熟性紧密连锁。利用分离群体53份早熟、63份晚熟后代以及70份四倍体马铃薯品种对开发的熟性分子标记进行检测,标记在分离群体和四倍体品种中的检测结果与性状鉴定结果总体吻合度分别达87.1%与81.4%,表明该标记可应用于马铃薯分子标记辅助育种4.利用前人及本实验开发的位于5号染色体上的151个SSR标记,共筛选出32个多态性SSR标记,整合本研究开发的8个分子标记,进一步利用四倍体作图软件TetraploidMap构建了5号染色体的遗传图谱。该图谱包含50个标记(包含11个SSR标记拆分成的25个单标记,遗传图距为223cM,标记之间的平均图距为4.46cM。结合群体性状鉴定结果,将早熟性状QTL定位于5号染色体(短臂上)140cM的位置,在分子标记SCAR5-8(SCAR5-5、CAPS5-3-2、CAPS5-21-2、CAPS5-24)附近,且该QTL位点的最大LOD值为16.492,贡献率为31.96%。结合高通量简化基因组测序数据,将早熟性状QTL定位在230kb的物理区间内。本研究从熟性分离群体中鉴定出早熟材料53份、中熟材料105份及晚熟材料63份;获得了与早熟相关的特异标签差异分布图,将熟性遗传区段定位在5号染色体上;开发了8个分子标记,其中5个标记与早熟性连锁,且可用于马铃薯标记辅助育种;构建了包含50个标记的5号染色体遗传图谱,覆盖长度为223cM,并将早熟性状QTL定位在140cM处SCAR5-8附近230kb的物理区间内,该位点贡献率31.96%,为下一步对熟性基因的克隆与功能验证奠定了基础。

关键词：马铃薯熟性遗传区段标记开发标记辅助育种遗传图谱

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