茶树黄化品种‘白鸡冠’色素及游离氨基酸特异性状的QTL定位

摘要

黄化茶树作为一类珍稀的茶树叶色突变体，主要表现出特异的新梢芽叶色泽以及高水平的氨基酸含量，具有很高的经济价值。茶树叶色性状及游离氨基酸含量性状均属数量性状，遗传机制较为复杂，通过构建遗传图谱，对黄化相关性状进行数量性状位点(Quantitative trait loci，QTL)定位，对丰富黄化茶树品种遗传理论研究，加快黄化、白化茶树新品种选育均有重要意义。本研究以叶色黄化品种‘白鸡冠’为父本，正常叶色品种‘龙井43’为母本构建茶树F1分离群体，采用简化基因组测序(Genotyping-by-sequencing，GBS)技术，结合‘拟测交’策略构建茶树高密度遗传图谱，连续两年测定F1群体的新梢色素物质及游离氨基酸组分含量，进而结合遗传图谱对叶绿素、类胡萝卜、素及游离氨基酸组分等性状进行QTL定位，主要研究结果如下:
　　1.利用简化基因组测序技术对亲本及166个子代单株进行测序，共获得8亿左右的reads。经聚类分析后获得165.6万个单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms，SNP)标记，其中具有多态性的标记数目为590，259个，占总数的35.6％;进一步对获得的多态性标记进行筛选，过滤父母本信息缺失、完整度过低及严重偏分离的多态性标签，最终获得30，971个有效的SNP位点进入连锁性分析。最后采用‘拟测交’策略构建茶树遗传图谱，图谱共包含15个连锁群，与茶树染色体数一致，上图标记2688个，总遗传距离为1846.32cM，平均图距为0.69cM，连锁群长度范围在93.41cM-171.28cM之间。
　　2.连续两年春秋两季对120个F1群体单株及作图亲本的叶绿素、类胡萝卜、素等色素物质含量进行测定，结果表明亲本间差异显著，F1群体单株整体色素组分含量较为接近，春季色素含量总体水平略低于秋季水平，整个群体内色素含量变异系数较大，在31％-79％之间。检测到的色素性状均呈现出连续变异特点，且部分单株表现出超亲现象。结合已构建的高密度遗传图谱，采用复合区间作图法(Composite interval mapping，CIM)对叶绿素、类胡萝卜素等2个性状进行QTL作图，共定位到10个QTL，分布于LG03、LG04、LG06、LG11等4个连锁群上，能解释的表型贡献率在18.2％-72％，均为主效QTL。其中Chl与Car分别在LG03连锁群0.18cM-15.49cM区间内定位到一个QTL，峰值位点相同，推测可能是同一QTL。
　　3.对游离氨基酸组分含量测定以THN、Asp、Glu、Gln、Arg和AA等六种氨基酸为主，秋季游离氨基酸含量显著低于春季水平，各游离氨基酸组分均呈现出近似正态分布，适合进行QTL定位分析。对2017年色素与游离氨基酸含量的相关性分析表明，所有检测性状两两之间均表现出极显著的相关性(p＜0.01)，其中色素含量与游离氨基酸组分含量表现出极显著负相关(p＜0.01，r＜0)。对游离氨基酸的QTL定位结果显示，6个性状共定位到25个QTL，分布在9个连锁群上(LG01、LG03、LG04、LG06、LG08、LG11、LG13、LG14、LG15)。游离氨基酸组分定位结果虽较为分散，但均能在LG03连锁群的0.18cM-15.49cM区间内定位到一个相同QTL，重复性较好;这与Chl和Car定位的基本结果一致。

目录

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摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 茶树叶色变异研究进展

1．1．1 黄化、白化类型

1．1．2 黄化、白化茶树种质特性

1．1．3 茶树黄化、白化生理生化与遗传研究进展

1．2 黄化相关基因的鉴定研究

1．3 本研究目的意义与主要研究内容、研究方案

1．3．1 本研究的目的及意义

1．3．2 研究目标

1．3．3 研究内容

第三章 SNP遗传图谱的构建

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 茶树基因组DNA提取

2．1．3 基于简化基因组测序技术的SNP标记挖掘

2．1．4 逮传图谱连锁群的构建

2．2 结果与分析

2．2．1 测序结果及多态性分析

2．2．2 SNP标记筛选及基因分型

2．2．3 遗传图谱构建结果

2．3 讨论

2．3．1 简化基因组测序技术在茶树遗传作图中的应用

2．3．2 茶树遗传图谱的相关应用

第三章 叶绿素、类胡萝卜素等色素的QTL定位

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 叶绿素及类胡萝卜素测定方法

3．1．3 数据处理

3．2 结论与分析

3．2．1 F1群体色素物质含量的变异分析

3．2．2 色素性状的QTL分析

3．3 讨论

第四章 游离氨基酸的QTL定位

4．1 材料与方法

4．1．1 实验样品制备方法

4．1．2 游离氨基酸含量测定方法

4．1．3 数据处理

4．2 结论与分析

4．2．1 F1群体游离氨基酸含量的变异分析

4．2．2 色素性状与游离氨基酸性状的相关性分析

4．2．3 游离氨基酸性状的QTL分析

4．2．4 色素及游离氨基酸QTL定位结果总结

4．3 讨论

5．1 全文结论

5．1．1 SNP遗传图谱的构建

5．1．3 游离氨基酸的QTL定位

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简历