青海云杉半同胞优良家系选择及重要性状全基因组关联分析

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengliming33645
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青海云杉是中国特有树种,是祁连山地区主要森林再生树种,也是西北地区主要用材林。青海云杉目前的遗传改良还处于初级阶段,无法满足日益增长的青海云杉良种需求,亟需开展青海云杉良种升级换代工作。此外,青海云杉分子遗传学研究基础薄弱,缺少其基因组信息及特有分子标记,极大阻碍了青海云杉分子育种工作的进程。因此,本研究对来自甘肃省张掖龙渠青海云杉无性系种子园99个15年生和20年生的青海云杉半同胞家系进行了树高、当年高生长量、地径和冠幅生长性状的遗传变异分析,利用布雷金多性状综合评定法筛选出了优良家系;并且对种子园中106个青海云杉无性系(包含有半同胞子代的99个亲本无性系),采用SLAF-seq技术,开发了全基因组上分布的SNP分子标记,并基于开发的SNP标记,开展了与青海云杉17个材性性状、7个针叶性状以及生长性状育种值的全基因组关联分析,获得了与表型性状、育种值显著关联的SNP分子标记,为青海云杉分子标记辅助选择的开展以及高世代种子园的建立奠定基础。主要研究结果如下:(1)通过方差分析发现各生长性状在15年生和20年生的青海云杉半同胞家系间均存在极显著的差异,家系间各生长性状的表型变异系数均较大,变化范围在8.37%~19.54%。15年生和20年生时各生长性状的家系遗传力均较高,变化范围在0.545~0.856,受到中度以上的遗传控制。相关性分析显示,同一年份和不同年份的各生长性状之间均达到了极显著的正相关水平,相关系数范围在0.095~0.905。(2)运用布雷金多性状综合评定法筛选出7个在15和20年生时均表现良好的优良家系,他们分别是49号、51号、60号、64号、108号、123号、132号家系,这些优良的家系在20年生时的平均树高、当年高生长量、地径和冠幅分别为209.40、20.71、6.33和141.87cm,平均遗传增益分别为14.12%、2.07%、8.01%和10.42%,与利用一般配合力筛选出来的家系一致。(3)通过SLAF-seq技术,开发了全基因组水平分布的高质量SNP标记。共开发了4,058,883个SLAF标签,其中多态性SLAF标签有1,573,899个,占SLAF标签总量的38.78%,标签的平均测序深度为21.21x,共开发了12,275,765个SNP标记。(4)基于开发的SNP标记,与17个材性性状和7个针叶性状进行了全基因组关联分析。利用GLM,共得到84个与生长轮宽度、晚材宽度、晚材管胞长度、晚材管胞壁腔比、晚材管胞长宽比、晚材管胞腔径比、针叶鲜重、针叶干重和针叶厚度显著关联的SNP分子标记(P<1.11E-07),每个标记位点可解释表型变异比率分别为24.34%~50.30%,并且获得7个相关候选基因。(5)基于开发的SNP标记,与4个生长性状育种值进行了全基因组关联分析。利用GLM,与生长性状育种值显著关联的SNP标记检测到111个(P<1.06E-07),每个标记位点可解释表型变异比率分别为25.53%~65.78%;利用MLM,与生长性状育种值显著关联的SNP标记检测到18个(P<9.88E-08),每个标记位点可解释表型变异的比率分别为34.98%~61.78%。总共有18个SNP标记在GLM和MLM中均被检测到,并且获得10个相关候选基因。
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