【摘要】：林木具有世代周期長,遺傳結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不同的標(biāo)記分離類型以及未知連鎖相等特點(diǎn),近三十年來,林木QTL定位統(tǒng)計(jì)分析雖然有所發(fā)展,但是還存在著不少問題,特別是對多元性狀數(shù)據(jù)還沒有軟件可以直接使用。本文針對林木多元性狀數(shù)據(jù),編寫了相關(guān)的軟件,并在楊樹的一個(gè)雜交群體中對樹高進(jìn)行了QTL定位研究。首先考慮了標(biāo)記各種可能的分離類型以及其連鎖相信息,建立了林木多變量QTL區(qū)間作圖統(tǒng)計(jì)分析模型,用R語言編寫了相應(yīng)的計(jì)算軟件包mvqtlmap,其網(wǎng)址為http://www.bioseqdata.com/mvqtlmap/mvqtlmap.htm。其次,建立了林木多變量QTL復(fù)合區(qū)間統(tǒng)計(jì)分析模型,開發(fā)了相應(yīng)的C++軟件mvqtlcim,該軟件的網(wǎng)址為https://github.com/tongchf/mvqtlcim,mvqtlcim允許許多參數(shù)選擇并使用并行計(jì)算來進(jìn)行Permutaion以獲得QTL顯著性統(tǒng)計(jì)量的臨界值。通過大量的蒙特卡洛模擬以及在楊樹實(shí)際數(shù)據(jù)的計(jì)算分析,驗(yàn)證了QTL作圖的精確性與效力。利用美洲黑楊和小葉楊雜交F_1代群體,對2014年5月29日至9月24日期間測量的6個(gè)時(shí)間點(diǎn)的樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行了QTL多變量區(qū)間作圖分析。結(jié)果有4個(gè)QTL定位在母本美洲黑楊的遺傳連鎖圖譜上,6個(gè)QTL分布在父本小葉楊的遺傳連鎖圖譜上,這些QTL分布在第1、5、7、9、11和19號染色體上,每個(gè)QTL可解釋表型變異的0.8%至6.7%。同時(shí)利用新建立的多變量QTL復(fù)合區(qū)間作圖分析方法對同樣的楊樹F_1代群體的6個(gè)時(shí)間點(diǎn)樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行了QTL定位。結(jié)果有10個(gè)QTL定位在母本美洲黑楊的遺傳連鎖圖譜上,這些QTL位于第1、2、5、9和14號染色體上;有2個(gè)QTL分布在父本小葉楊的遺傳連鎖圖譜上,分別位于第7和9號染色體上。這些可解釋表型變異的1.1%至27.4%。利用毛果楊的基因注釋數(shù)據(jù)庫,在每個(gè)QTL的物理區(qū)間里搜尋了候選的編碼基因。每個(gè)候選基因序列通過blast比對,然后用Blast2Go軟件在基因本體論(GO)上注釋,結(jié)果發(fā)現(xiàn)覆蓋一個(gè)QTL的基因組區(qū)域平均長度為801kb,并且包含7-247個(gè)基因,其中79%具有19.7個(gè)blast比對結(jié)果以及平均5.0個(gè)GO注釋結(jié)果。研究還發(fā)現(xiàn)Q1D14區(qū)間的兩個(gè)候選基因和QD5的一個(gè)基因與芽的形成或發(fā)育有關(guān),胚胎或根發(fā)育的候選基因可以在側(cè)翼區(qū)域Q1D14、QD5、QD9、QS7和QS9中找到,與光合作用相關(guān)的候選基因位于區(qū)域Q1D2、Q2D2、Q1D14、QD5和QS9中。在母本美洲黑楊和父本小葉楊連鎖圖譜的兩個(gè)SNP數(shù)據(jù)集中,使用LASSO方法進(jìn)行QTL分析,結(jié)果共識別出12個(gè)SNPs與樹高性狀有關(guān),其中的一半來自于每個(gè)SNP數(shù)據(jù)集,有3個(gè)QTL同時(shí)被CIM和LASSO方法檢測到。研究結(jié)果表明不同的統(tǒng)計(jì)分析方法得到的結(jié)果有一些差別,因此對一些QTL研究結(jié)果需要進(jìn)一步研究證實(shí)。本研究編寫的QTL定位軟件為在林木上使用多元性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行QTL定位提供了統(tǒng)計(jì)方法及計(jì)算工具,展示了它們在楊樹QTL作圖中的具體應(yīng)用。該工具將有助于林木QTL定位的研究,從而加速林木分子育種計(jì)劃。
【圖文】：

父本小葉楊 P.simonii 采集于河南省洛陽市洛寧境內(nèi)（圖2.1）。雜交試驗(yàn)于 2009 年到 2011 年初春在泗陽農(nóng)場進(jìn)行，采集小葉楊的雄花枝，在20 C左右的溫室里水培，待雄花開放后收集花粉，用硫酸紙包好裝入干燥的硅膠器皿內(nèi)，置于4 C 的冷庫中保存。2009 年 2 月在江蘇泗陽農(nóng)場選取兩株生長健壯的美洲黑楊‘I-69’作為雜交母本，選用毛竹搭架，在 2009 年到 2011 年期間連續(xù) 3 年的初春對其進(jìn)行人工授粉，，種子成熟后收集，將其播種到南京林業(yè)大學(xué)生物技術(shù)大樓溫室穴盤，這批種子一共獲得 400 余株子代樹苗，2012 年 4 月將該其移植到南京林業(yè)大學(xué)下蜀林場�，F(xiàn)大約有 300 個(gè)子代種植于南京林業(yè)大學(xué)下蜀林場(圖 2.2)。本研究以美洲黑楊‘I-69’為母本以及小葉楊為父本產(chǎn)生的雜交 F1代全同胞家系的 177株子代作為 QTL 作圖群體。

圖 2.2 美洲黑楊 小葉楊 F1代Fig.2.2 F1generation of P.deltoides and P.simon月 29 日、6 月 24 日、7 月 9 日、7 月 25 日、黑楊 P.deltoides 與小葉楊 P.simonii 雜交 F1代
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S792.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2634207