基于分子标记及基因组重测序的‘梨橙’遗传特性分析

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甜橙[Citrus sinensis(L.)Osbeck]是世界范围内广泛种植的柑橘类型,同时也是柑橘育种中的重要亲本。‘梨橙’为‘锦橙’的变异,是我国特有的甜橙品种,有产生单胚种子的特性,是柑橘杂交育种的理想亲本。但截止目前,对‘梨橙’基因组及其遗传特性的研究还未见系统报道。本研究结合SSR标记、InDel标记和基因组重测序,对‘梨橙’基因组的遗传特性进行研究,分析其遗传规律,为利用‘梨橙’进行柑橘杂交育种提供参考。主要结果如下:1、从已报道的SSR分子标记中选取254个并进行筛选,获得‘梨橙’特异的杂合SSR位点18个,并对后代进行扩增,对标记的分离规律进行统计分析。结果显示,18对引物中发生偏分离(p<0.05)共计11对,占总标记数的61.11%,其中极显著偏分离(p<0.01)9对,占总标记数的50%。偏分离标记比例较大,说明‘梨橙’中存在偏分离现象。2、以甜橙基因组为参考,分析‘梨橙’基因组重测序数据。在全基因组范围内检测筛选出7173个杂合InDel位点,从这些位点中选取插入或缺失序列长度在10 bp及以上位点设计引物共735对,从中取192对引物进行验证,结果显示,192对引物均能扩增出目的条带,其中105对引物可检测出等位变异,且扩增产物大小与预测大小相吻合。从上述105对多态性InDel引物中随机选取30对引物对59株‘梨橙’后代中的单胚材料进行分析,30个位点在后代中均发生了分离,证实了这些材料来源于有性杂交。对这些多态性标记偏分离现象进行分析,经卡方检验发现,30对引物中偏分离标记(p<0.05)共计26对,占总标记数的86.67%,其中极显著偏分离(p<0.01)25对,占总标记数的83.33%。3、为验证‘梨橙’基因组偏分离情况并初步明确偏分离分布区域,对重庆市农科院资源圃中的‘梨橙’及其后代进行单株和混池的重测序,检测基因组中的InDel位点,并对杂合位点的分离情况进行分析。单株测序分析结果显示:1号染色体偏分离热点区域分布在600-800 Mbp、2200-2868 Mbp。其中在600-800 Mbp、2158-2540 Mbp区域偏向于变异基因型,在2545-2868 Mbp区域偏向于非变异基因型;4号染色体整体表现出较明显偏分离趋势,较显著区域主要分布在1-1284 Mbp,其中在1-90 Mbp区域偏向于非变异基因型,91-1284 Mbp区域偏向于变异基因型;5号染色体整体表现出较明显偏分离趋势,并且整体偏向于变异基因型;7号染色体偏分离热点区域分布在2500-2800Mbp,偏向于变异基因型;9号染色体整体表现出较明显偏分离趋势,整体偏向于非变异基因型。混合池测序结果也显示,混池测序的结果与单株测序的结果相同。这说明混池测序能较为准确地检测梨橙基因组的偏分离热点区域。将开发的分子标记与重测序(单株)结果中对应位点进行比对,卡方检验结果显示30个位点中29个位点测序结果与分子标记结果无显著差异(p>0.05),准确度高达96.67%,证明InDel标记结果与重测序结果吻合。4、为较为全面地了解‘梨橙’基因组的偏分离情况,于渝北、永川两处两个果园中取‘梨橙’及其后代建立混池进行基因组重测序,分析基因组中偏分离位点分布规律。结果显示,这2个地点的‘梨橙’后代也存在偏分离现象,并且与前述重庆市农科院‘梨橙’基因组的偏分离区域存在较多的相同之处,包括:1号染色体的600-800 Mbp区域偏向于变异基因型,2545-2868 Mbp区域偏向非变异基因型;2号染色体的1500-2600Mbp区域,偏向于非变异基因型;4号染色体的1-90 Mbp区域,偏向于非变异基因型,91-1000 Mbp区域,偏向非变异性基因型;9号染色体整体表现出较明显偏分离趋势,整体偏向于非变异基因型。可见不同地点混池测序结果中有关‘梨橙’基因组中的偏分离现象表现出较高的一致性。综上所述,本研究综合SSR标记、InDel标记和基因组重测序,发现‘梨橙’基因组中存在偏分离现象,并且通过基因组重测序的方式进行了验证并分析了‘梨橙’基因组的偏分离区域。本研究为以‘梨橙’为材料进行柑橘遗传育种研究提供了重要参考。
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