控制桃节间长度Tssd基因的精细定位与候选基因分析

摘要

桃[Prunus persica(L.) Batsch]为多年生落叶果树，萌芽力强、生长量大。优化树体结构是解决上述问题的关键途径，其中株高是树体结构的重要组成部分，降低树体高度有助于高密栽培、提高单位面积产量、节约劳动力成本、提高桃树种植的经济效益。然而，控制桃株高的遗传和调控机理仍不清楚。本研究以温度敏感型半矮生桃(PpTssd)为研究材料，在明确遗传特征和表型响应温度的基础上,采用图位克隆的方法精细定位和克隆了候选基因，并建立了目标性状的分子鉴定体系,主要研究结果如下:
　　（1）研究发现普通生长型节间长度对温度不敏感，各温度处理间差异不显著。半矮生型植株对温度敏感。23℃以下时植株呈极度矮化状态,节间长度接近0mm；26℃和28℃时植株节间长度约为2.3mm，约为普通生长型的1/4；30℃和33℃时，植株节间长度接近普通生长型，约为8.4mm。通过对杂交后代遗传分析表明该性状为显性、单基因控制的质量性状；根据表型对温度的响应特征，将控制该性状的基因命名为PpTssd。
　　（2）系统研究了温度（23℃、26℃和30℃）对普通生长型和温敏半矮生型桃节间长度、节粗度、新梢生长速率、细胞大小和茎尖IAA激素水平的影响。普通生长型各温度处理间差异不显著，但温敏半矮生型各处理间差异达到极显著水平。23℃时温敏半矮生型节间长度和新梢伸长速率接近0 mm，呈极矮化状态，但节粗度最大（3.43 mm），同时细胞长度最小（12.89μm），IAA含量最低（23ng/g）；26℃时节间长度为2.64 mm，节粗度为2.49 mm，新梢生长速率为8.03 mm/3 day，IAA含量约是23℃时的2倍，细胞长度为17.24μm；30℃基本接近普通生长型，节间长度、节粗度、新梢生长速率和细胞长度分别为8.27 mm、1.72 mm、25.97 mm/3 d和30.86μm，IAA含量约为23℃时的4倍。
　　（3）采用基于二代测序技术的SLAF-seq，对目标性状进行了基因定位，共获得了3037个SLAF标记，包括SNP、Indel和SV等。通过关联分析初步将目标性状定位在桃基因组Scaffold3上，物理区间约750 Kb，并验证了定位区域。在初定位区域内开发SNP标记，并进行了相对精细定位，定位在500 Kb的物理距离区域内，包含69个转录本。建立了基于高分辨率熔解曲线（HRM）的SNP基因分型。明确了模板DNA和Mg2+是影响基因分型的关键因子；HRM分析可对由单个核苷酸变异引起的4种不同的SNPs（A/T、A/G、A/C和C/G）进行基因分型。HRM正确区分了普通生长型和温敏半矮生型桃。
　　（4）在相对精细定位区域内基于Sanger测序开发SNP标记，将目标性状定位在2.70 Mbp~2.97 Mbp的区域内，物理距离约为270 Kb，包含36个候选基因。采用Aa基因型单株进行67.99X测序，发现在精细定位区域内符合杂合（Aa）基因型且存在的基因有13个，其中与生长素相关的基因IAAd上游存在15bp的缺失，并在不同株系得到验证，是可能的候选基因。
　　（5）在精细定位区域内开发基因型和表型一致的SNP和Indel标记，成功对不同杂交组合完成了分子鉴定，鉴定成功率为100％，为分子辅助选种体系的建立奠定了基础。

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英文缩略表

第一章 文献综述

1.1引言

1.2果树树型种类和遗传特征

1.3桃基因组研究进展

1.4控制植物株高基因的研究进展

1.5 SNP技术研究进展

1.6目标性状的定位和克隆策略

1.7本研究目的和意义

1.8研究技术路线

第二章 温敏半矮生型桃节间表型和遗传特征

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.3讨论

2.4小结

第三章 植株响应温度的生物学效应研究

3.1研究材料和方法

3.2结果与分析

3.3讨论

3.4小结

第四章 PpTssd基因的定位

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3 讨论

4.4小结

第五章 PpTssd基因的精细定位与候选基因分析

5.1材料与方法

5.2结果与分析

5.3讨论

5.4小结

第六章Tssd分子标记辅助选种体系的建立

6.1材料与方法

6.2结果与分析

6.3讨论

6.4小结

第七章 全文结论

参考文献

致谢

作者简历