基于RAD-SNPs的四川核桃良种资源遗传多样性研究

摘要

四川地区孕育着丰富的核桃种质资源，但缺乏系统地研究其遗传背景及遗传结构，严重制约着此地区的核桃育种发展。本试验利用RAD测序技术结合SNP标记，研究了核桃良种种质资源的遗传背景和遗传多样性及类群间的遗传结构和遗传关系。本研究所取得的主要结果如下:
　　(1)以核桃嫩叶为试材，采用改进的宝生物试剂盒获得了高质量的基因组DNA，利用三对SSR引物和1对SNP引物对部分品种进行扩增，得到了清晰的目标条带。同时利用RAD-seq技术对42个品种基因组进行文库构建，取得了较好的效果，同时每个材料的测序量都在1Gb以上，共获得70G clean data，建立了以Illumina HiseqTM自动测序仪为平台，测序策略为Illumina PE150，适合核桃亲缘关系分析、遗传多样性研究及遗传结构分析的RAD-SNP技术体系。
　　(2)本研究通过RAD-seq技术对42份核桃良种种质资源进行测序，并以核桃品系'Chandler'为参考基因组序列进行比对，共获得7360659个SNPs，Q30平均为96.3％，经过滤后，共获得160309个高一致性的群体SNPs，其中有6357个测序深度在所有样品中都至少超过10×，样本测序深度在23×～64×之间。
　　(3)以160309个高质量SNPs通过遗传多样性及亲缘关系分析，表明42个核桃良种不仅可分为此前认定普通核桃（33个品种）和泡核桃（9个品种）两大遗传类群，且可各自细分为纯血统和混杂血统两大亚群，且修正了威薄01、石棉巨核和白龙1号等三个品种的类群认定;42个核桃良种种质资源的核苷酸多样性(Pi(π))和期望杂合度（He）分别为0.029和0.286，显示该批核桃种质资源具较为丰富的遗传多样性，其中泡核桃类群的遗传多样性要略高于普通核桃类群。
　　(4)用6357个核心SNPs对36个良种以地理区划的川东类群（ES，26个）与川西南类群（SS，10个）的遗传结构进行研究，并结合5个北方良种(NC)探究三组之间的遗传关系。SS类群大体上单独聚为一类，基因流的主要方向为NC到ES到SS并大于反向，其中NC与ES之间的基因交流最密切且样本间的遗传距离最小;ES与SS两类群具较高的遗传分化，SS类群样本间的平均遗传距离最高，且具更快的LD衰变速率。因此，基因流主要方向大体上从北至南，通过长期的自然选择和人工定向选择形成了川东地区独特的稳定血缘结构。川西南亚群受选择压力更小，表现出更丰富的遗传多样性和更大的开发改良潜力。
　　综上，基于RAD-SNPs体系适合核桃亲缘关系分析、遗传多样性研究及遗传结构分析。研究结果表明该批核桃具有较为丰富的遗传多样性，基本符合此前的认定，分为普通核桃和泡核桃两大遗传类群，且泡核桃类群的遗传多样性略高于普通核桃类群的遗传多样性;同时该批种质中川西南类群受选择压力更小，表现出更大的开发改良潜力，基因流主要方向由北至南，相对于川西南类群，川东类群与北方种质基因交流更多，亲缘性更紧密，并出现一些定向选择特征，形成本地特有的血缘结构。本研究帮助我们基本掌握了良种资源的遗传结构和遗传多样性状况，并对个别品系的遗传类群建议修正，为四川更好地进行核桃种质资源的保存提供了理论依据，同时可以为未来四川核桃杂交育种工作的进一步开展提供科学指导。

目录

声明

摘要

引言

1文献综述

1．1四川地方品种的形成及种植区域规划

1．1．1核桃的起源与传播

1．1．2四川地方核桃品种的形成

1．1．3四川核桃种植区域划分

1．2四川核桃的生产和育种状况

1．2．1四川核桃生产现状

1．2．2核桃育种面临的问题

1．3核桃种质资源研究

1．3．1核桃种质资源现状

1．3．2核桃遗传多样性

1．3．3核桃种质资源分子标记研究现状

1．4 SNP技术

1．4．1 SNP技术的原理及特点

1．4．2 SNP检测方法

1．5 RAD测序技术

1．5．2RAD-seq的应用

2研究目的与意义

3研究内容与技术路线

3．1研究内容

3．2技术路线

4核桃RAD-SNP体系的建立

4．1．1试验材料

4．1．2试验方法

4．2 DNA检测

4．2．1 DNA浓度及纯度检测

4．2．2 PCR扩增检测

4．2．3基因组DNA酶切建库鉴定

4．3结果与分析

4．4小结

5核桃良种种质资源遗传多样性

5．1材料与方法

5．1．1试验材料

5．1．2试验方法

5．1．3 SNP标记开发

5．1．4遗传结构分析

5．1．5遗传多样性分析

5．2结果与分析

5．2．1测序数据质量

5．2．2多态性SNP标记分布

5．2．3核桃遗传结构及特点

5．2．4核桃遗传多样性分析

5．3讨论

5．4小结

6川东亚区和川西南区域核桃遗传结构

6．1试验材料与方法

6．1．1试验材料

6．1．2试验方法

6．1．3 SNP标记开发

6．1．4类群遗传结构分析

6．1．5基因流分析

6．2结果与分析

6．2．1遗传距离

6．2．2 ES与SS群体结构分析

6．2．3 LD分析

6．3讨论

6．4小结

7结论

8展望

参考文献

致谢

作者简历