‘鲁丽’ב红1#’苹果杂交群体全基因组KASP标记开发及验证

摘要

【目的】利用‘鲁丽’ב红1#’亲本及杂交后代,开发苹果叶片性状竞争性等位基因特异PCR(kompetitive allele-specific PCR,KASP)标记,为苹果光能高效利用育种提供参考。【方法】以‘鲁丽’和I型红肉苹果‘红1#’及其134个杂交后代的幼嫩叶片为材料,调查叶片性状表型(包括叶片长度、宽度、叶绿素含量、花青苷含量、光合参数和叶绿素荧光参数等)数据。采用Illumina HiSeq 2500测序平台进行全基因组重测序,通过短序列比对软件将测序序列(reads)回贴到苹果参考基因组,利用GATK软件工具包检测单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNP)标记。【结果】‘鲁丽’和‘红1#’及其134个杂交后代重测序得到有效reads数分别为164 776 660、149 482 876和3 927 370 200。与苹果参考基因组比对率分别为98.77%、98.89%和97.79%。共检测到6 445 766个SNP。经过滤后获得94 208个特异性强,准确性高的SNP位点。对每个SNP进行KASP引物设计,最终开发了5 802个苹果全基因KASP标记。这些KASP标记的多态性信息含量(polymorphism information content,PIC)平均值为0.31,PIC大于0.35的占30.13%。Simpson遗传多样性指数在0.01—0.67,平均每个位点遗传多样性指数为0.53。观测杂合度平均值为0.32。KASP标记所在基因的KEGG功能聚类分析显示,“叶酸介导的一碳代谢途径”是差异基因富集最显著的途径。通过对‘鲁丽’ב红1#’杂交群体24个叶片相关性状进行表型调查,结果显示亲本‘鲁丽’和‘红1#’在叶片净光合速率、气孔导度(Gs)等性状的表型值均存在显著差异。杂交后代表型变异幅度较大,各性状分离广泛。随后对杂交群体叶片性状表型值与KASP标记基因型进行相关性分析,结合KASP标记注释,筛选得到21个与叶片大小、Gs和色素含量性状显著相关的KASP标记。【结论】利用‘鲁丽’和‘红1#’及其134个杂交后代全基因组重测序数据开发了5 802个苹果全基因组KASP标记,获得21个与叶片性状显著相关的KASP标记,为开展标记辅助苹果光能高效利用育种提供了理论参考。