茶树游离氨基酸的QTL定位与遗传解析

摘要

茶树起源于中国，是一种重要的经济作物。游离氨基酸是茶叶的重要内含物质，其含量的高低直接影响着茶叶品质的优劣。茶树游离氨基酸含量是复杂的数量性状，遗传机制尚不明确，对其开展数量性状位点(Quantitative trait loci，QTL)定位，解析遗传特性和调控机理，明确控制游离氨基酸积累的功能基因，可加速开发相应的分子育种技术，促进高氨基酸茶树育种进程。本研究以遗传背景和氨基酸含量差异大的亲本杂交所得F1分离群体为研究对象，对其进行连续两年的春季新梢游离氨基酸含量测定，分析其表型的变异规律;同时在该群体内对茶氨酸合成酶(Theanine synthetase，TS)基因和谷氨酰胺合成酶(Glutaminesynthetase，GS)基因开展单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism，SNP)鉴定;结合茶树高密度遗传图谱，对游离氨基酸组分含量和TS基因分别进行QTL定位和基因定位。主要研究结果如下:
　　1.对作图亲本和F1分离群体进行连续两年的游离氨基酸组分含量检测，结果显示，母本的各项游离氨基酸组分含量和氨基酸总含量(AA)均大于父本。在F1分离群体中，茶氨酸(THN)含量最高，约占总含量的57％-75％。谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、精氨酸(Arg)、天冬氨酸(Asp)等分别占总含量的7％-14％、4％-14％、2％-12％、3％-5％。对亲本和F1群体氨基酸组分进行比较，发现部分单株具有超亲现象。AA含量、THN含量、Glu含量、Gln含量、Asp含量均呈近似正态分布，Arg含量稍偏离正态分布，6种氨基酸性状（AA、THN、Glu、Gln、Arg、Asp）都呈现连续变异的特点，适合做QTL分析。六种游离氨基酸组分相关性分析表明两两之间呈极显著性相关，其中AA和Glu之间的相关性系数最高(r=0.732，p＜0.01)，其次是AA与THN的相关性系数(r=0.661，p＜0.01)。
　　2.基于该分离群体构建的高密度遗传图谱，结合两年氨基酸表型数据，采用复合区间作图法进行QTL作图。结果显示，6个氨基酸性状(AA、THN、Glu、Gln、 Arg、Asp)共定位到19个QTL，分布在7个连锁群上(LG01，LG03，LG04，LG07，LG08，LG09，LG10)。其中连锁群LG01上共检测到6个QTL，LG03上共检测到4个QTL，LG04上检测到2个QTL，LG07上共检测到3个QTL，LG08上检测到1个QTL，LG09上检测到2个QTL，LG10上检测到1个QTL。AA、Asp、Glu、Gln分别定位到了两个QTL，Arg定位到了4个QTL，单个QTL的表型贡献率为11.1％-20.2％; THN定位到了7个QTL，分布在LG01、LG03、LG04、LG07、LG09、LG10号连锁群上，单个QTL的表型贡献率最小值为8.4％，最大值为11.7％。
　　3.克隆亲本及F1分离群体内TS和GS基因的cDNA序列，挖掘它们的SNP位点。结果显示，TS基因在两个亲本间存在3个SNP，其中SNP735为杂合位点，并将此位点成功转化为衍生酶切扩增多态性标记(Derived cleaved amplified polymorphic sequence，dCAPS)，该标记在子代中的基因型分离比为1∶1;而GS基因在亲本间没有差异。利用茶树高密度遗传图谱对TS基因进行遗传定位，将dCAPS标记定位在了连锁群LG03上，相邻的两个标记为Marker4551和Marker7860。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 文献综述

1．1 茶树游离氨基酸变异及影响因素

1．1．1 游离氨基酸组成

1．1．2 茶树游离氨基酸含量的变异及其影响因素

1．2 茶树游离氨基酸遗传机制研究

1．2．1 功能基因鉴定研究

1．2．2 QTL鉴定研究

1．2．3 关联分析在茶树中的应用

1．3 本研究目的意义与主要研究内容、研究方案

1．3．1 本研究的目的意义

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 研究方案

第二章 游离氨基酸组分的QTL定位

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 游离氨基酸含量测定方法

2．1．3 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 F1分离群体游离氨基酸组分变异分析

2．2．2 游离氨基酸组分含量QTL定位

2．3 讨论

第三章 茶氨酸合成酶基因的SNP挖掘和定位

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 TS基因的克隆与SNP鉴定

3．2．2 GS基因的克隆与SNP鉴定

3．2．3 dCAPS标记的转化与在F1中的分离

3．2．4 基因定位

3．3 讨论

4．1 结论

4．1．1 游离氨基酸表型数据的鉴定

4．1．2 游离氨基酸组分的QTL定位

4．1．3 茶氨酸合成酶基因(TS)的SNP挖掘和基因定位

4．2 展望

参考文献

致谢

作者简历