基于转录组测序的四照花SSR分子标记开发及应用

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四照花属(Cornus)植物隶属于山茱萸科(Cornacease),多数种类为观赏价值极高的园林绿化树种,大花四照花、日本四照花和太平洋四照花等都因其奇特的苞片特征受到广泛关注,大花四照花更是因极高的观赏价值作为美国密苏里州、北卡莱罗纳州、华盛顿州等地的州花,极具开发利用价值。目前国内市场上四照花种质资源遗传背景不清,品种名称混乱,给鉴别造成一定困难,不利于种质资源推广、开发和利用。本研究以19份不同种及品种的四照花为试验材料,利用转录组测序对四照花的SSR分子标记进行开发,优化了 SSR-PCR反应体系,同时探讨了四照花不同种及品种之间的亲缘关系,并构建了品种的指纹图谱,为更好的利用四照花种质资源提供了依据。主要研究结果如下:(1)利用Illumina平台的RNA-seq技术对大花四照花进行了转录组测序,得到了丰富的转录组数据,利用生物信息学软件对获得的Unigene进行SSR位点的挖掘,共获得30 401个SSR位点,SSR的分布频率为22.90%,平均分布距离为2.88 kb。SSR位点的重复类型以单核苷酸重复和二核苷酸重复为主,各占所有位点的45.73%和37.98%。综合来看,转录组中SSR位点的数量和种类比较丰富,分布密度较大,具有潜在多态性,适合开发分子标记。(2)采用正交试验设计对SSR-PCR反应体系进行优化,确定了适用于四照花的最佳SSR-PCR扩增体系为:在25μL的总反应体系下,引物浓度为0.4 μμmol·L-1、DNA模板的含量为80ng、Premix Taq酶(TaKaRa)的含量为12.5 μL,其中对反应体系影响最大的是Premix Taq酶含量。(3)通过引物开发,设计的50对引物中有31对引物能够有效扩增,扩增效率为61%,其中18对引物具有多态性,占可扩增引物的58.06%。18对引物共检测出131个多态性片段,每个SSR位点可以检测出3~12个等位基因,平均每个位点可观测到等位基因数7.278个,表明这18对引物在供试材料中能表现出较好的多态性。(4)利用上述引物对19份四照花种质资源进行UPGMA聚类分析,经计算各种质资源间的遗传相似系数在0.6183~0.9160范围内。遗传相似系数在0.67水平上,可将19份材料分成两大类:第Ⅰ类包括除品种‘North Star’的所有北美四照花种质,第Ⅱ类包括栽培品种‘North Star’和所有东亚类四照花。聚类结果基本与传统分类学特征相符,可以体现种质间的亲缘关系。(5)利用18对引物对11个四照花品种进行PCR扩增,通过引物组合法构建了四照花品种的指纹图谱,18对引物可完全将11个四照花品种区分开,为品种鉴定提供依据。
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