中国香菇核心种质资源库的构建及其重要农艺性状的关联分析

摘要

香菇（Lentinula edodes）是世界上仅次于双孢蘑菇（Agaricus bisporus）的第二大食用菌，是我国最重要商业化栽培的食用菌之一。在中国，人工栽培历史已有800多年，自然变异和人工选择产生了大量的种质资源。为提高香菇种质资源的利用效率、节省种质资源管理成本，本研究首次构建了香菇核心种质资源库。考察了其重要农艺性状特征，并利用SSR和InDel标记对遗传多样性进行分析，结合表型和基因型数据进行标记-性状的关联分析。本研究为进一步有效利用香菇种质资源奠定了基础。主要研究结果如下：
　　1．基于SRAP和ISSR标记构建栽培香菇核心种质资源库
　　利用9个SRAP标记和9个ISSR标记对89个栽培香菇菌株进行基因组扫描，采用PowerCore软件和多次聚类位点优先取样法，初步构建了2个核心种质Core1（21个）和Core2（18个）。Core1和Core2的等位基因保留比例分别为99.61％和97.65%，原始种质与两个核心种质在等位基因数（Na）和有效等位基因数（Ne）上没有显著差异，表明核心种质具有原始种质大多数等位基因。在Nei’s多样性系数（H）与Shannon信息指数（I）系数上，两个核心种质都显著高于原始种质（p<0.05），表明栽培香菇核心种质有较高的多样性。因此，两个核心种质均能够较好代表原始种质。而Core1具有更丰富的表型特征，最终选择Core1为栽培香菇核心种质资源库。
　　2．基于SRAP标记构建野生香菇核心种质资源库
　　利用11个SRAP标记对96个野生香菇菌株进行基因组扫描，采用PowerCore软件和多次聚类位点优先取样法，初步构建了两个核心样本Core3（35个）和Core4（29个）。Core3和Core4的等位基因保留比例分别为100%和94.68%，在H与I两个参数上，两个核心种质极显著高于原始种质（P<0.01），表明野生香菇核心种质有较高的多样性。原始种质与两个核心种质之间在Na和Ne参数上没有显著差异，表明核心种质包含原始种质的大多数等位基因。为了保留整个野生资源的最大的遗传多样性，最终选择Core3作为野生核心种质资源库。
　　3．香菇核心种质重要农艺性状与分子标记的关联分析
　　（1）基于Core1和Core3种质资源库中的56个香菇菌株开展栽培试验，对其15个重要农艺性状进行统计学分析，结果显示，菇数与鲜菇总重成极显著正相关（0.548），菇数与鲜菇单重成极显著负相关（-0.495）；菌丝木屑长速分别与原基期（-0.505）、采菇期（-0.494）成极显著负相关；菌盖重量、菌柄重量、菌盖直径、菌盖厚度和菌柄直径之间均成极显著正相关，菌柄长度分别与菌盖重量、菌柄直径成显著正相关，与菌柄重量、菌盖直径、菌盖厚度成极显著正相关，相关性系数介于0.296到0.920之间。
　　（2）基于筛选出的101对多态性较高的SSR及InDel引物，对供试菌株进行遗传多样性分析、群体结构分析和LD分析。结果表明，（1）核心种质资源库有较高的遗传多样性；（2）56个香菇菌株被划分为2个亚群（Q1和Q2），Q1含有29个菌株，其中包括20个栽培菌株；Q2含有27个菌株，仅有1个栽培菌株；（3）对101个标记形成的5050个组合位点进行LD分析，结果表明，当r2<0.10时，有4279个位点组合处于较低水平连锁不平衡状态。
　　（3）结合表型和基因型数据，利用TASSEL软件中的MLM进行关联分析，检测到8个性状和15个位点显著关联（P<0.001）。其中与原基期显著关联的位点有4个，可解释66.99%的变异；与菇数显著关联的位点有3个，可解释2.98%的变异；与木屑长速显著关联位点有3个，可解释15.80%的变异；与菌盖直径/菌柄长度显著关联的位点有2个，可解释38.32%的变异。
　　（4）分析与15个农艺性状显著关联位点的优异等位变异，并挖掘其典型材料。共检测出了30个控制8个农艺性状的优异等位变异，获得了18个携带优异等位变异的典型菌株材料。

目录

声明

缩略词表

第1章 文献综述

1.1 香菇概述

1.2 核心种质资研究进展

1.3 关联分析

1.4 研究目的及意义

第2章 栽培香菇核心种质资源库的构建

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

第3章 野生香菇核心种质资源库的构建

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

第4章 基于SSR及InDel标记香菇重要农艺性状的关联分析

4.1 前言

4.2 材料与方法

2.5 ng

4.3 结果与分析

4.4 讨论

第五章 全文结论

参考文献

附录1 引物列表

附录2 核心种质农艺性状

附录3 部分香菇出菇照片

附录4 攻读硕士学位期间发表的论文

致谢