基于分子生物学方法揭示枇杷属植物遗传关系和构建遗传图谱

摘要

枇杷属植物属于蔷薇科苹果亚科石楠族，目前已知至少有26个种（含变种和变型），新世纪以来，研究者们通过各种分子标记的方法对数量不等的枇杷属种质资源进行了亲缘关系研究，但是，由于受取材条件限制（不超过20种）等原因，至今尚未明了各个种之间的亲缘关系。而其分子遗传图谱，虽然有本课题组和西班牙瓦伦西亚农业研究所分别进行了初步研究，但图距均过大，需要有更密图距的图谱。本学位论文基于课题组的枇杷属种质资源积累研究以解放钟为材料的基因组测序，采用RAD-seq研究枇杷属植物的遗传关系，同时，以解放钟为母本，以栎叶枇杷为父本，杂交获得200多株的F1代，经SRAP分子标记鉴定，207株为真杂种，利用该F1真杂种群体，采用SLAF-seq和SSR两种方法构建枇杷分子遗传图谱。
　　主要研究结果如下：
　　1.在RAD-seq研究中，过滤去粗数据后，留下220.97百万的干净的reads用于进一步分析，采用邻接法利用42,526 SNPs构建起23种枇杷属植物和相邻属植物的亲缘关系树。在整个系统树中，中国原产的枇杷和越南原产的枇杷是随机分布的，说明基因型和地理分布的关系不明显。特别值得注意的是：叶片大小与聚类关系高度相关。枇杷属植物可以分成三组：小叶片（长度小于10厘米）的小叶枇杷和窄叶枇杷等归为一类；叶片大于20厘米的如普通枇杷、麻栗坡枇杷等归为一类，其他的大多数种，叶片介于10~20厘米的都归为一类。
　　2.通过基因组进行方案预测，选择RsaI和HinCII酶切组合进行酶切，SLAF标签长度选择在264-414bp，预测到266,539个SLAF标签，位于重复序列区的SLAF标签比例为6.89%，SLAF标签在基因组各染色体上分布基本均匀。测序共获得489,334,306 reads（97.76Gb）数据，平均Q30为89.75%，平均GC含量为38.66%，样本GC分布正常。Control数据的双端比对效率为82.82%，酶切效率为88.75%，成功地进行了SLAF建库。共获得415,739个SLAF标签，其中多态性SLAF标签有142,905个，可以用于遗传图谱构建的标签有11,270个，亲本的有效多态性为2.71%。共构建17个连锁群的，上图4,765个Marker，总图距为2,782.15 cM，上图标记完整度为96.82%，亲本测序深度为79.97X，子代为10.99X。
　　3.利用SSR标记探索构建分子遗传图谱。以?解放钟‘×栎叶枇杷F1代群体的150个单株为作图群体，从苹果亚科的160对SSR引物（苹果40对、梨120对）筛选出扩增稳定的92对枇杷SSR引物，对大群体进行分子标记分析，得到?解放钟‘×栎叶枇杷的分子遗传图谱。构建的?解放钟‘分子遗传图谱含240个标记，栎叶枇杷260个标记，后代群体的总标记数为47400，其中5850个具有多态性，仅占总数的12.34%。仅形成5个连锁群，覆盖总图距566.623cM，位点之间的平均遗传距离为14.528 cM；其中的第1和第2连锁群各有15个位点，其他的连锁群位点数更少。因此，本研究采用的SSR标记构建的枇杷分子遗传图谱的工作还仅仅是个开始，但为SLAF构建图谱的工作提供了初步的比较。

目录

声明

Chapter 1 General Introduction

1.1 Introduction

1.1.1 Situation of the Main Producing Countries

1.1.2 Cultivation

1.2 Breeding Objectives

1.2.1 Ploidy Manipulation

1.2.2 Hybridization and Selection

1.2.3 Biotechnology

1.3 The Origin and Evolution of the Eriobotrya

1.4 Genetic Mapping

1.4.1 Sturtevant Uses Crossing-Over Data to Construct the First Genetic Map

1.4.2 Mapping Genes Using Recombination Frequency

1.4.3 Deviations from Expected Results Revealed Genetic Interference

1.4.4 Complete and Incomplete Linkage

1.4.5 Principles of Genetic Mapping

1.4.6 Requirements for Genetic Mapping

1.4.7 Molecular Markers

1.4.8 Reference Genetic Linkage Maps

1.4.9 Mapping in Polyploids

1.5 Purpose of This Thesis

Chapter 2 Genetic Relationship by Genome-Wide RAD Sequence Data

2.1 Background

2.1.1 The RADSeq Method:Finding and Scoring Polymorphisms across the Genome RADSeq

2.1.2 Future Prospects:Maximizing Variation Detection with RADSeq

2.1.3 RAD-Seq:Poised To Change the Genetic Analysis Landscape

2.2 Materials and Methods

2.2.1 Materials

2.2.2 Methods

2.3 Results and Analysis

2.3.1 The Investigation of Leaf Length

2.3.2 RAD-tag Sequencing and SNPs Calling

2.3.3 Phylogenetic Relationship Revealed by RAD-seq Technique

2.4 Discussion

Chapter 3 Genetic Mapping of Loquat

3.1 SLAF-seq

3.1.1 Introduction

3.1.2 Materials and Methods

3.1.3 Results

3.1.4 Conclusion

3.2 SSR

3.2.1 Introduction

3.2.2 Materials

3.2.3 Methods

3.2.4 Results and Analysis

3.2.5 Discussion

Chapter 4 General Discussion and Conclusion

4.1 RAD-seq Solve the Problem of Eriobotrya Genus Classification

4.2 Comparison Effective Both SLAF and SSR in Loquat Genetic Mapping

致谢

参考文献