茶樹遺傳圖譜與品種指紋圖譜構(gòu)建及幾個(gè)重要性狀的QTL定位.pdf

1、茶是世界范圍內(nèi)最受歡迎的飲料之一，越來越多的證據(jù)表明飲茶可以改善人類健康。從20世紀(jì)60年代以來，世界茶葉的消費(fèi)量一直保持高速增長，茶產(chǎn)品類型日益豐富，茶樹的栽培面積和茶葉產(chǎn)量也隨之大幅增長。優(yōu)良的茶樹品種是茶葉生產(chǎn)中最關(guān)鍵的物質(zhì)資料，21世紀(jì)多元化的市場需求為茶樹良種選育工作帶來了新的挑戰(zhàn)。但由于其基因組復(fù)雜、育種周期長、多數(shù)經(jīng)濟(jì)性狀為多基因控制的數(shù)量性狀，茶樹的遺傳研究和優(yōu)質(zhì)品種選育均較為困難。
　　基于DNA分子標(biāo)記的遺傳圖

2、譜是研究數(shù)量性狀的有效工具，在此基礎(chǔ)上發(fā)展的標(biāo)記輔助選擇(marker assisted selection，MAS)育種技術(shù)可以大幅提高多年生作物的育種效率。本論文首先通過開發(fā)篩選大量簡單序列重復(fù)(simple sequence repeat，SSR)標(biāo)記，基于170株‘龍井43’ב白毫早’雜交一代(F1)作圖群體，構(gòu)建起一張高密度的茶樹遺傳圖譜。接著，連續(xù)兩年觀測或測定該作圖群體多個(gè)重要性狀的表型數(shù)據(jù)，利用所構(gòu)建的遺傳圖譜進(jìn)行數(shù)量

3、性狀位點(diǎn)定位分析(quantitative trait locimapping，QTL mapping)，得到了40余個(gè)QTL。另外，本論文還從大量已定位到遺傳圖譜的標(biāo)記中篩選出八個(gè)核心SSR標(biāo)記用于構(gòu)建中國主要無性系茶樹品種的DNA分子指紋圖譜。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　1.為獲得足夠的SSR分子標(biāo)記用于遺傳作圖，以‘龍井43’、‘白毫早’以及它們的六株雜交子代的基因組DNA為PCR模板篩選了711個(gè)SSR標(biāo)記，其中460個(gè)

4、是根據(jù)茶樹轉(zhuǎn)錄組序列薪開發(fā)而成，另外251個(gè)是從其他兩張茶樹遺傳圖譜上轉(zhuǎn)移而來。從這些標(biāo)記中共獲得342個(gè)(48.1％)在‘龍井43’ב白毫早’作圖群體中有多態(tài)性的SSR標(biāo)記，其中206個(gè)為本研究新開發(fā)。
　　2.用上述342個(gè)多態(tài)性標(biāo)記對‘龍井43'ב白毫早’作圖群體的170單株代進(jìn)行基因型分析。得到的基因型數(shù)據(jù)和已有的155個(gè)SSR標(biāo)記的數(shù)據(jù)合并，用于構(gòu)建遺傳圖譜。新構(gòu)建的雙親整合圖譜含有483個(gè)SSR標(biāo)記，分布在15條連

5、鎖群上，總遺傳圖距為1226.2 cM，相鄰標(biāo)記間平均間距為2.5 cM?；凇半p假側(cè)交”作圖理論分別構(gòu)建了兩個(gè)雜交親本各自的遺傳圖譜。母本圖譜（‘龍井43’）含有323個(gè)標(biāo)記，總圖距為1032.2 cM;父本圖譜（‘白毫早’）含有303個(gè)標(biāo)記，總圖距為1322.5 cM。與父本相比，母本圖譜上有更多的偏分離位點(diǎn)。
　　3.新建的‘龍井43’ב白毫早’雙親整合圖譜上有126個(gè)SSR標(biāo)記是與其他兩張茶樹圖譜共享的標(biāo)記位點(diǎn)。基于這些

6、共享位點(diǎn)，建立起了三張茶樹遺傳圖譜15條連鎖群的對應(yīng)關(guān)系。來自不同圖譜對應(yīng)連鎖群的遺傳圖距、共享標(biāo)記的位置基本一致，為比較、驗(yàn)證不同作圖群體中得到的QTL位點(diǎn)奠定了基礎(chǔ)。
　　4.連續(xù)兩年（2014和2015）觀測了‘龍井43’ב白毫早’作圖群體的春季發(fā)芽期(timing of spring bud flush，TBF)、新梢顏色(young shoot color, YSC)、成熟葉片長度(mature leaf length

7、，MLL)、寬度(mature leaf width，MLW)和葉形指數(shù)(leafshape index，LSI)等性狀。同時(shí)用高效液相色譜測定了該作圖群體兩年夏季新梢中七個(gè)兒茶素單體(catechines）和咖啡堿(caffeine，CAF)的含量。用上述表型數(shù)據(jù)結(jié)合所構(gòu)建的遺傳圖譜定位到43個(gè)QTL，其中2個(gè)與TBF相關(guān)、5個(gè)與YSC相關(guān)、5個(gè)與MLL相關(guān)、3個(gè)與LSI相關(guān)、2個(gè)與咖啡堿含量相關(guān)、20個(gè)分別與七個(gè)兒茶素組分含量相關(guān)，

8、還有6個(gè)與酯型兒茶素與非酯型兒茶素比值相關(guān)。共有14個(gè)QTL的LOD值達(dá)到全基因組極顯著水平（P＜0.01），且在兩年的數(shù)據(jù)中均檢測到。
　　5.為了將SSR標(biāo)記應(yīng)用于茶樹無性系品種鑒定，從已定位到遺傳圖譜的483個(gè)SSR標(biāo)記中篩選出30個(gè)高質(zhì)量、相互獨(dú)立的SSR標(biāo)記，結(jié)合高分辨率毛細(xì)管電泳檢測技術(shù)，分析了128個(gè)中國主栽的無性系茶樹品種。結(jié)果表明這些標(biāo)記具有很高的多態(tài)性，平均每個(gè)位點(diǎn)可以檢測到10.4條等位基因，平均多態(tài)性信息含

9、量(polymorphicinformation content，PIC)為0.704。統(tǒng)計(jì)顯示這些標(biāo)記也具有很強(qiáng)的品種辨別能力，根據(jù)四個(gè)位點(diǎn)的基因型即可完全區(qū)分這128個(gè)茶對品種?；诘任换虻姆植碱l率和不同等位基因條帶大小差異，進(jìn)一步篩選出八個(gè)核心SSR標(biāo)記用于構(gòu)建茶樹無性系品種DNA指紋圖譜。
　　6基于上述30個(gè)SSR位點(diǎn)的基因型數(shù)據(jù)，分析了128個(gè)無性系茶樹品種間可能存在的親子關(guān)系。結(jié)果共鑒定出47對可能的親子關(guān)系，其中