瓠瓜核心SNP标记集与重要品种指纹图库的构建

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瓠瓜是葫芦科葫芦属的一个栽培种,是我国南方重要特色瓜类蔬菜之一。近些年来,随着瓠瓜种质资源整理保护工作不断推进,育成品种数量逐年增多。随之而来也产生了一些问题,同名异物、同物异名和知识产权纠纷时有发生。因此,迫切需要建立一种准确、简便、快速的瓠瓜资源或品种鉴定和纯度检测方法,并构建瓠瓜核心种质群体,解决因大量种质材料累积带来的资源冗余、保存管理工作不便等问题。如今,DNA分子标记技术给作物的遗传多样性研究以及品种鉴定等提供了新的选择。但目前尚未有过全面系统地对瓠瓜种质资源及重要品种的鉴定评价,也尚未有关于瓠瓜核心种质相关研究的报道。本研究在完成了瓠瓜全基因组测序和部分重要种质重测序的基础上,进一步利用SNP分子标记结合高通量分型技术构建了一套具有广泛代表性的核心SNP标记集,该SNP分子标记集是后续核心种质资源的构建以及资源或品种鉴定和纯度检测等的基础。主要的研究结果如下:1.高质量SNP位点的筛选与检测。基于课题组前期测序并组装的“杭州长瓜”基因组以及国内外首个瓠瓜专用多组学数据库平台Gourd Base(http://www.gourdbase.cn/),选取了共计1100个均匀覆盖瓠瓜染色体上的SNP位点。随后根据12份地理来源、表型差异较大的重要品种的重测序结果,筛选出220个多态性高的位点。设计引物将220个多态性高的SNP转化成KASP标记,最终开发出200个成功转化为KASP标记的SNP位点,即前核心SNP标记。选取22份已知的遗传距离较大的种质材料,检测前核心SNP标记后获得多态性较好的186个KASP标记,根据高通量分型结果,筛选出93个分型结果较好的高质量SNP位点。2.SNP核心标记的开发以及瓠瓜群体遗传结构分析。利用筛选获得的93个高质量SNP分子标记对206份瓠瓜种质材料进行基因型检测,对多态信息量、最小等位基因频率、观察杂合度、缺失率等进行了分析,饱和度曲线确定最后确定最佳SNP数目为22个,即核心SNP标记集,均匀分布于瓠瓜11条染色体,每个染色体2个。随后分别利用22个核心标记与93个高质量标记对206份材料的群体遗传结构进行分析,均将瓠瓜种质群体分为2个类群,进一步说明22个核心SNP标记集具有较高的代表性。3.构建了瓠瓜核心种质群体。综合206份瓠瓜种质材料在22个核心SNP分子标记集上的分型结果,利用Core Hunter软件构建了一个包含102份种质的有代表性的瓠瓜核心种质群体。通过对遗传距离以及遗传多样性指数的计算,综合PCA(主成分分析)结果,发现该核心种质群体与原始种质保持高度一致,等位基因覆盖率达100%。此外,考虑到核心种质群体大小、表型、地理分布等方面,最终增加了48份种质,构成包含150份材料的瓠瓜核心种质群体。4.建立了品种鉴定与纯度检测方法。基于核心SNP标记集,构建了206份种质材料和重要栽培品种的SNP指纹,并利用条码在线生成器(http://barcode.tec-it.com/barcode-generator.aspx))对指纹信息进行条形码、二维码的转换。利用指纹图库,进一步构建了品种鉴定与纯度检测方法,实现了瓠瓜亲子关系的快速鉴定。本研究结果有利于种质资源管理利用与品种保护及维权。
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