本文關鍵詞：利用關聯(lián)作圖解析紫斑牡丹重要性狀的等位遺傳變異　出處：《北京林業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：牡丹(Paeonia sect. Moutan)是中國傳統(tǒng)名花,具有重要的觀賞、藥用和油用價值。常規(guī)雜交育種手段雖培育了許多優(yōu)良牡丹新品種,但存在育種周期長,效率低等問題,且牡丹基因組雜合度高,大部分重要性狀是數(shù)量性狀使得牡丹育種工作進展緩慢。分子標記輔助選擇育種(Marker-assisted selection, MAS)是利用分子標記與控制目標性狀基因緊密連鎖的特點,能夠快速準確篩選優(yōu)勢基因型,提高育種效率,是現(xiàn)代牡丹育種的發(fā)展方向之一。為此,本研究以我國牡丹家族中重要成員紫斑牡丹(Paeonia rockii)栽培群體為材料,在利用牡丹轉錄組序列開發(fā)微衛(wèi)星標記的基礎上,通過利用關聯(lián)群體分析和雜交群體驗證,首次開展了紫斑牡丹關聯(lián)作圖研究,獲得了與牡丹重要性狀顯著關聯(lián)的分子標記,并挖掘其優(yōu)異等位變異位點。主要研究結果如下：(1)SSR分子標記開發(fā)是本研究工作開展的基礎。通過對牡丹轉錄組59275條Unigenes序列分析,從3787條Unigenes序列中鑒定出4373個EST-SSRs,平均每9.24kb含有一個SSR位點,其中二核苷酸重復(46.26%)是最豐富的類型,其次是三、六、四和五核苷酸重復；利用Primer premier 5.0設計引物,選擇合成了788對SSR引物,其中373對引物(47.3%)成功擴增,149對引物(39.9%)在雜交群體的雙親中具有多態(tài)性。隨機選取30對引物檢測36個牡丹樣本的多態(tài)性和芍藥屬9個種間個體的通用性,多態(tài)性信息含量范圍從0.36到0.85,平均為0.69；通用性檢測發(fā)現(xiàn),95.3%的EST-SSR標記可在9個種中有效擴增。此外,利用30對標記分析了56個芍藥屬樣本的親緣關系,Neighbor-Joining (NJ)聚類分析表明主要集群與已知的譜系樹一致。研究結果表明新開發(fā)的EST-SSR標記為開展牡丹分子標記輔助育種提供了重要的遺傳資源。(2)關聯(lián)群體的選擇及評價是關聯(lián)分析的第一步,至關重要。本研究篩選了一個由462株紫斑牡丹個體組成的栽培群體,對其29個數(shù)量性狀進行了統(tǒng)計分析顯示,不同基因型間表型變異差異極顯著(P0.01),遺傳變異系數(shù)為9.52%-112.10%,且在群體中呈現(xiàn)出正態(tài)分布的規(guī)律,其中果實性狀平均遺傳變異最大(41.69%),其次為葉部性狀(24.17%),在不考慮花瓣數(shù)性狀的情況下,花部性狀平均遺傳變異最小(17.25%),相對比較穩(wěn)定；主成分分析表明表型變異在該群體內(nèi)均勻分布,無顯著的層次結構。6個質量性狀表型頻率分布,表明群體中質量性狀變異類型豐富。上述結果表明,本研究群體表型變異豐富,具有代表性,是關聯(lián)分析研究的合適群體。(3)群體遺傳多樣性及群體結構評價是開展關聯(lián)作圖的前提。利用40對EST-SSR標記對紫斑牡丹關聯(lián)群體的462株個體進行了遺傳多樣性評價,共確定了183個等位位點,等位基因數(shù)范圍為2-10,平均等位基因數(shù)為4.5,顯示了該群體具有中等遺傳多樣性水平。采用三種方法分析群體結構,結果表明,三種方法均將紫斑牡丹關聯(lián)群體劃分為3個亞群體(K=3)。(4)連鎖不平衡檢測發(fā)現(xiàn)紫斑牡丹關聯(lián)群體所用SSR標記間連鎖不平衡水平較低,大部分標記位點處于顯著的連鎖平衡狀態(tài)(r20.1；P0.001)。利用混合線性模型進行單標記關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)：確定了37個SSR標記與11個花部性狀組成的46個顯著關聯(lián),單標記可解釋表型變異的2.68%-23.97%,平均解釋率為5.50%；確定了21個SSR標記與6個葉部性狀組成的25個顯著關聯(lián),單標記解釋變異率范圍為2.19%-7.15%,平均解釋率為5.38%；確定了28個SSR標記與7個果實性狀組成的64個顯著關聯(lián),單標記解釋變異率范圍為2.21%-29.62%,平均解釋率為7.56%。(5)在關聯(lián)群體和雜交群體兩個作圖群體中同時出現(xiàn)的顯著關聯(lián)組合共計13個,其中與花部、葉部和果實性狀有關的顯著關聯(lián)分別有5、1和7個。在這兩個群體內(nèi),具有一致效應的顯著關聯(lián)組合共計9個(4個正效應和5個負效應),獲得了與外瓣寬、外瓣形狀、花色、單果種子干重、單果種子數(shù)和單果種子鮮重顯著關聯(lián)的標記,并進一步統(tǒng)計了顯著關聯(lián)標記的優(yōu)勢等位位點信息。綜上所述,本研究利用轉錄組序列開發(fā)的EST-SSR分子標記,首次開展了紫斑牡丹栽培群體的關聯(lián)分析研究,獲得了與重要性狀顯著關聯(lián)的標記,為牡丹相關性狀的基因定位及分子標記輔助育種工作奠定了重要的基礎。
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S685.11
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本文編號：1314382