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大花序桉(Eucalyptus cloeziana)是重要的实木用材树种,被称作“澳洲大花梨”,原产于澳大利亚昆士兰州,其遗传改良刚刚起步,如何快速有效地提高遗传增益极为紧迫。分子育种是利用与性状相关的标记进行选育,对遗传背景复杂、杂合度较高以及易受环境影响的林木而言,可以提高早期选择的准确性以及加速育种的进程,遗传图谱作为遗传改良的重要工具,对解析遗传结构,分析基因进化及辅助基因组拼接、组装等提供重要帮助,而QTL定位则是研究性状与标记间遗传关系的最有效办法,对分子辅助育种有重要作用。本研究以大花序桉育种群体为实验材料,基于SSR分子标记技术,通过父本鉴定,确定大花序桉作图母本,并对大花序桉育种群体遗传特征及规律进行研究,筛选作图群体全同胞子代,基于GBS测序,开发SNP标记,构建大花序桉遗传图谱,并对苗期生长性状(节间数、地径、0.5年生苗高、1.5年生苗高、叶片长及叶片宽)进行QTL定位。主要研究内容和结论如下:(1)筛选大花序桉作图母本,解析育种群体遗传特征及规律。本研究以选取6株大花序桉作为母本树,利用前期多重荧光SSR分析体系组合,基于ABI3130 x L测序平台,对大花序桉6株母本树的433株子代群体进行父本鉴定,结果表明,在80%置信区间内,可以为84.6%(366株)的子代找到父本来源,其中鉴定率最高的是5-018家系(98.8%)。6株母本树由异交产生的子代数量范围在20~62株不等,其中5-018产生的异交子代数量最多(62株)。有9株父本树为5-018母本树提供主要花粉,并获得最大为22株的全同胞子代。特别的是,这6株母本树的子代群体均存在不同程度的近交现象。父本鉴定结果表明大花序桉自交率较低,异交是大花序桉的主要繁殖方式。最终筛选确定了父本鉴定比例最高、异交产生子代数量最多、潜在候选父本数量最少且生长良好、产种充裕的母本树5-018作为作图群体的母本,为后续图谱构建提供了物质材料。此外,大花序桉的有效花粉散布范围主要集中在100 m以内。对大花序桉异交率参数进行分析,其多位点异交率(tm)值为0.661,表明大花序桉主要通过异交产生种子;单位点异交率(ts)值为0.309,近交系数(tm–ts=0.352)大于0,说明存在一定程度的近交现象;多位点父本相关性(rp(m))和单位点父本相关性(rp(s))分别为0.857和0.640。在6个家系中,每个家系的tm值在0.847~0.962之间,ts值在0.221~0.603之间,且每个家系的近交系数均大于0,也说明这些家系均存在不同程度的近交现象。对其433株子代群体进行SSR基因分型,每个位点的等位基因数(Na)和有效等位基因数(Ne)平均分别为6.3和1.8,子代群体的观测杂合度(Ho)平均为0.403,期望杂合度(He)平均为0.659,香农指数(I)和多态性信息量(PIC)平均分别为0.676和0.605,固定指数(F)平均为0.025,表明遗传多样性水平较高。此外,大花序桉育种群体,每个位点的等位基因数(Na)和有效等位基因数(Ne)平均分别为10.5和1.9,观测杂合度(Ho)平均为0.431,期望杂合度(He)平均为0.681、香农指数(I)和多态性信息量(PIC)平均分别为0.673和0.654,固定指数(F)平均为–0.046,遗传多样性水平也较高,与子代群体遗传参数相比,虽然存在一定的差异性,但没有显著水平,表明大花序桉子代群体遗传多样性没有下降。经NJ法对育种群体结构分析,表明南部种源和北部种源的之间存在着主要的遗传分化,但个体间遗传分化不明显,遗传结构较弱。这些结论可以为抚育、间伐提供技术指导,并为避免近交衰退、合理规划设计、育种策略及有效保护遗传资源等提供重要理论基础。(2)鉴定大花序桉全同胞子代,提高常规育种效率。基于前期建立的多重荧光SSR标记分析体系,选取大花序桉5-018自由授粉的2589株子代进行父本鉴定、检测花粉的传播距离、分析全同胞群体中12个标记的分离比例(χ~2)、估算相应遗传参数及其与苗高生长的相关等,结果表明,所有标记可有效扩增和分型检测,共有1986株(76.6%)子代鉴定了明确的父本,子代140株以上的主要父本有6株、单个父本的子代数量为142~456个;花粉散布的距离较远,可达160 m,但有效花粉的散布距离主要在100 m以内。对子代数量10株以上的7个全同胞家系,12个标记均存在不同程度的偏离期望的孟德尔分离比例;Ho和He等多样性参数较低,其与苗高和苗高变异系数的相关均不显著,本实验未发现有自交现象。本研究通过对母本自由授粉的子代进行父本鉴定,获得全同胞子代,相比于常规育种策略,是一种较为快速且行之有效的办法,这些结果也为后续基于全同胞家系的遗传测定、遗传图谱构建和数量性状位点定位等研究提供了物质材料基础。(3)基于GBS技术,构建大花序桉遗传连锁图谱。以5-018为母本,4株父本及其441株子代为实验材料,对母本进行遗传图谱构建。利用GBS测序技术,开发SNP标记,总共获得617 Gb的原始测序数据,筛选后得到平均测序序列数为16599161的有效数据,平均测序覆盖度为29.94%,所有样品平均测序深度为4.23×,对比参考基因组,共获得78289条高可信度SNP数据,整个基因组的平均距离为6.80 kb/个。大花序桉遗传连锁图谱共划分为11条连锁群,上图标记共1783个,图谱总长度为1135.300 c M,平均每条连锁群的覆盖图距为103.209 c M,两个标记间的平均遗传距离为0.69 c M。大部分标记的遗传间距Gap<5 c M,表明图谱质量良好。这些结果可以为桉树属间比较基因组学研究提供帮助,并为基因组组装和拼接发挥重要作用。此外,遗传图谱的绘制还为感兴趣的性状进行QTL定位提供前提。(4)大花序桉苗期生长性状QTL定位分析。以大花序桉遗传连锁图谱为基础,对其苗期节间数、地径、0.5年生苗高、1.5年生苗高、叶片长和叶片宽等6个主要生长性状进行测定评价,结果均符合正态分布,经QTL定位分析,共检测到29个相关的QTL位点,主要分布在除lg6以外的其他所有连锁群上,但每个连锁群上分布并不均匀。与节间数有关的QTL有6个,分别是IN-lg2-1、IN-lg3-1、IN-lg9-1、IN-lg10-1、IN-lg11-1和IN-lg11-2,单个QTL可以解析的表型变异率的范围在2.2%~5.5%之间;定位到与地径有关的QTL是7个,分别是GD-lg3-1、GD-lg5-1、GD-lg5-2、GD-lg7-1、GD-lg7-2、GD-lg9-1和GD-lg9-2,可解析的表型变异率范围在2.2%~12.2%之间;与0.5年生苗高有关的QTL为5个,分别是0.5SH-lg1-1、0.5SH-lg3-1、0.5SH-lg7-1、0.5SH-lg7-2和0.5SH-lg11-1,可解析的表型变异率范围在2.4%~4.3%之间;与1.5年生苗高有关的QTL为4个,分别是1.5SH-lg2-1、1.5SH-lg3-1、1.5SH-lg7-1和1.5SH-lg10-1,单个QTL可以解析的表型变异率的范围在2.3%~3.7%之间;与叶片长有关的QTL有3个,分别是LF-lg3-1、LF-lg4-1和LF-lg11-1,单个QTL可解析的表型变异率分别是3.7%、4.5%和2.6%;与叶片宽相关的QTL有4个,分别是LW-lg3-1、LW-lg8-1、LW-lg8-2和LW-lg11-1,单个QTL可以解析的表型变异率的范围在2.4%~4.9%之间。这些结果可以为后续QTL精细定位、候选基因的发掘及标记和辅助育种等奠定基础,从而有助于大花序桉遗传改良。