基于RNA-Seq的小麦高密度遗传图谱构建和产量性状QTL分析

摘要

小麦是世界上重要的粮食作物，是产量仅次于玉米、水稻的第三大粮食作物。小麦大部分产量性状为数量性状，绘制高密度遗传图谱是研究数量性状的重要手段；发掘重要性状的QTL，对分子标记辅助选择和基因克隆具有重要意义。本研究以RIL群体“山农0431×鲁麦21”176个家系为材料，进行RNA-Seq分析、构建遗传连锁图谱并进行产量相关性状QTL分析。主要结果如下： （1）山农0431测序得到66.09 Gb的Raw reads，经处理得到65.15 Gb的Clean reads，有参比对结果为85.74%，有参组装得到234641条转录本，平均转录本长度为1599.5 bp， N50长度为2229 bp，GC含量为50.82%，无参组装得到3910条序列；鲁麦21共获得65.24 Gb的Raw reads，经处理得到64.26Gb的Clean reads，有参比对结果为86.20%，有参组装得到228827条转录本，平均转录本长度为1590.89 bp，N50长度为2225 bp， GC含量为50.91%，无参组装得到3965条序列。 （2）共筛选得到188524个标记，其中172070个SNP位点，16454个INDEL位点；132240个标记被注释到了中国春Unigene上，49201个标记被注释到亲本Unigene上， 7083个标记未被注释；整合基因型后，188524个标记分属于45996个Unigene，以基因型0/0和1/1均大于20%进行筛选后得到18274个Unigene。 （3）对18274个Unigene整合筛选得到3848个BIN用于遗传图谱的构建，该图谱包括了63个连锁群，全长11421.27 cM，覆盖21条染色体。A同源群包含有1369个BIN，23个连锁群，全长3952.25 cM（34.6%），平均遗传距离为2.89 cM；B同源群包含有1819个BIN，22个连锁群，全长5177.14 cM（45.3%），平均遗传距离为2.85 cM；D同源群包含有660个BIN，18个连锁群，全长2291.88 cM（20.1%），平均遗传距离为3.47 cM。 （4）共检测到515个加性QTL，包括1031个单一性状-环境QTL，分布在除了3DS外的其他40条染色体臂上。230个QTL表现为正加性效应，表明其增加效应来源于山农0431，285个QTL表现为负加性效应，表明其增加效应来源于鲁麦21。在检测到的515个加性QTL中，有75个QTL为RHF-QTLs，分布于除1BS、1DL、2AS、2BL、3AS、3DS、4AS、4AL、4BS、5AS、5DS、7DS和7DL染色体臂之外的 28条染色体臂上，包含了千粒重（TGW），株高（PH），穗长（SL），基部不育小穗数（BSSS），总小穗数（TSS），可育小穗数（FSS），籽粒密度（FFD），粒长（GL），粒宽（GW）和籽粒长宽比（GLW）这10个性状，表型变异解释率范围为4.40-27.83%。31个RHF-QTLs加性效应表现为正值，表明增加效应来源于山农0431，44个RHF-QTLs加性效应表现为负值，表明增加效应来源于鲁麦21。检测到34个RHF-QTLs的平均表型变异解释率均大于 10%，为稳定的主效 QTL，包含了千粒重（TGW），株高（PH），穗长（SL），基部不育小穗数（BSSS），总小穗数（TSS），可育小穗数（FSS），粒长（GL），粒宽（GW）和籽粒长宽比（GLW）9个性状。

目录

声明

符 号 说 明

1 引言

1.1 高通量测序技术

1.2 小麦基因组测序

1.3 小麦遗传图谱构建

1.4 小麦产量和籽粒性状QTL分析

1.5 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 表型数据

2.3 RNA-Seq分析

2.4 转录组组装及变异分析

2.5 遗传图谱构建和QTL分析

3 结果与分析

3.1 亲本转录组组装

3.2 变异位点分析

3.3 遗传图谱构建

3.4 QTL分析

4 讨论

4.1 高密度遗传图谱构建

4.2 产量相关性状的QTL

5 结论

参考文献

附录

致谢