G.41×新疆野苹果遗传图谱构建及生长性状的QTL定位

摘要

中国是苹果属植物的主要起源中心之一，蕴藏着丰富的具有极大利用价值的苹果砧木资源。充分发挥我国苹果砧本资源所具有的优良特性，对于提高我国苹果生产水平，增强国际竞争力具有重要意义。传统的育种方式在面对苹果砧木生长周期长、占地面积大、基因高度杂合等缺点时显得费时、费力且费用较高。近年来，随着生物信息技术的发展，DNA分子标记技术在苹果属植物育种研究中得到大量应用，为苹果砧木育种研究提供了新的方法和手段。本研究以215株G.41和新疆野苹果(Malus sieversii)后代群体为材料，应用SSR标记技术，构建了该群体的遗传图谱，并对其植株节间长度与植株高度、接穗高度与接穗横截面积等4个生长相关性状进行了QTL定位分析。主要研究结果如下:
　　1.应用JoinMap4.0作图软件构建了基于SSR标记的G.41×新疆野苹果遗传图谱，该图谱包含有95个SSR标记，分别位于15个遗传连锁群，覆盖基因组总长度为897.2cM。平均每个连锁群所具有的SSR标记数目为2-18个，平均每两个SSR标记间遗传距离为9.2cM。
　　2.利用SPSS20.0和Excel2010软件对植株节间长度(IL)与植株高度(PH)、接穗高度(SH)与接穗横截面积(TCA)等4个性状进行了相关性分析。植株节间长度与其高度之间呈极显著的正相关性关系，接穗高度与接穗横截面积之间具有最大的极显著正相关关系，R=0.662(P＜0.01)。
　　3.利用MapQTL5.0软件的区间作图法对植株节间长度(IL)、植株高度(PH)以及接穗高度(SH)、接穗横截面积(TCA)等4个与植株生长相关性状进行了初步QTL定位，一共检测出6个与植株生长相关性状的QTL位点。与接穗横截面积性状相关的QTL位点TCA1，定位在5号连锁群SSR标记C13449和Hi09b04之间，LOD=33.28，解释的表型变异率为56.0％;与接穗横截面积性状相关的QTL位点TCA2，定位在5号连锁群SSR标记CH04g09和C21057之间，LOD=24.02，解释的表型变异率为55.3％。与接穗高度性状相关的QTL位点SH1，定位在5号连锁群SSR标记CH04g09和C21057之间，LOD=8.10，解释的表型变异率为24.0％;与接穗高度性状相关的QTL位点SH2，定位在5号连锁群SSR标记C12371和C13449之间，LOD=9.48，解释的表型变异率为22.9％。与植株节间长度性状相关的QTL位点PH1，定位在5号连锁群SSR标记C13449和CH03a09之间，LOD=3.84，解释的表型变异率为7.9％;与植株节间长度性状相关的QTL位点PH2，定位在5号连锁群SSR标记Hi21c08和CH05f06之间，LOD=3.65，解释的表型变异率为9.7％。其中，控制接穗横截面积、接穗高度以及植株高度等生长相关性状的QTL主要在5号连锁群上呈簇分布。在3、6号连锁群可能存在与植株生长相关性状的QTL，需要进一步研究。
　　4.根据苹果属基因组数据库中基因组序列信息，应用Microsatellite repeats finder寻找SSR位点，利用Primer Premier5.0软件共设计出51对SSR引物，其中18对SSR引物在G.41和新疆野苹果的后代群体中表现出多态性。通过新开发的18对SSR引物，对3、5号连锁群初步定位区域进行标记加密，将与接穗横截面积相关的QTL区域定位到SSR标记L05024和C13449之间，位于‘金冠’苹果5号染色体10.57-12.25Mb范围内，在该位点小于5cM范围内还有Hi09b04、L05020等SSR标记与之紧密连锁;与接穗高度相关的QTL区域定位到SSR标记Hi09b04和C13449之间，位于5号染色体4.52-5.78Mb范围内，在该位点小于3cM范围内还有L05024、L05020等SSR标记与之紧密连锁。根据GDR网站上的基因注释信息，筛选到与这两个性状相关的候选基因数目分别为36个和27个。
　　综上所述，本研究通过新开发SSR标记，并结合已有SSR标记，构建了G.41×新疆野苹果的遗传图谱，定位了与植株生长相关性状的QTL位点，并对该位点内候选基因进行了预测。研究结果为今后苹果砧木遗传与育种研究奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 分子遗传图谱的构建

1．1．1 构建遗传图谱的理论基础

1．1．2 遗传群体的创建

1．1．3 构建遗传图谱常用的分子标记

1．1．4 苹果遗传图谱研究进展

1．2 苹果QTL定位

1．2．1 QTL定位的基本原理

1．2．2 QTL定位分析方法

1．2．3 苹果QTL定位研究进展

1．3 研究目的和意义

第二章 G．41×新疆野苹果遗传图谱的构建

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．2．1 主要试剂

2．2．2 主要仪器

2．2．3 基因维DNA的提取和质量检测

2．2．4 SSR分子标记

2．2．5 遗传图谱的构建

2．3 结果与分析

2．3．1 DNA的提取及质量检测

2．3．2 引物筛选

2．3．3 SSR引物重复性检测

2．3．4 SSR标记分离类型分析

2．3．5 基于SSR分子标记的遗传图谱构建

2．4 讨论

2．4．1 遗传图谱构建

2．4．2 影响遗传图谱构建的因素

2．4．3 遗传标记的偏分离

第三章 G．41×新疆野苹果杂交后代生长相关性状的QTL初步定位

3．1 试验材料

3．2 试验方法

3．2．1 生长相关性状的调查

3．2．2 数据统计分析

3．2．3 生长相关性状的QTL定位

3．3 结果与分析

3．3．1 表型数据分析

3．3．2 生长相关性状的初步QTL定位

3．4 讨论

3．4．1 植株生长性状的相关性

3．4．2 苹果生长性状与QTL定位

第四章 G．41×新疆野苹果杂交后代生长相关性状的QTL精细定位

4．1 试验材料

4．2 试验方法

4．2．1 基于苹果基因组的SSR标记开发

4．2．2 遗传图谱构建与生长相关性状QTL定位

4．2．3 候选基因预测

4．3 结果与分析

4．3．1 SSR引物开发与筛选

4．3．2 遗传连锁图谱的构建

4．3．3 QTL精细定位结果

4．3．4 生长相关性状候选基因筛选

4．4 讨论

4．4．1 基因组SSR引物开发

4．4．2 高密度遗传连锁图谱

第五章 结论

5．3 G．41×新疆野苹果杂交后代生长相关性状的QTL精细定位

参考文献

附录

缩略词

致谢

作者简介