论文部分内容阅读
我国是茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)的原产地,茶树种质资源丰富,茶树种质资源研究对茶树品种创新具有重要意义。闽粤相邻地区位于福建省和广东省的交界地带,茶树栽培历史悠久,但该地区茶树种质资源的遗传多样性缺乏系统地鉴定评价研究。本研究以闽粤相邻地区茶树种质资源为研究对象,利用SNP基因分型技术,构建闽粤相邻地区茶树资源SNP数据库,分析闽粤相邻地区茶树种质资源遗传多样性及亲缘关系;采用冷场发射扫描电镜和转录组测序技术首次对福建(漳南)秃房野生茶树种质的花器官微形态及关键差异基因进行了分析,初步阐明了闽粤相邻地区茶树种质资源之间的遗传关系,探明福建秃房野生种质特性,挖掘出了梁山大茶树1号、梁山大茶树2号等特异秃房野生种质,为该产区茶树种质资源的保护、评价和利用提供了参考。本研究主要结果如下:1.闽粤相邻地区茶树种质资源的SNP遗传多样性分析。为了揭示闽粤相邻地区茶树种质资源间的遗传多样性和遗传结构,本研究基于SNP分子标记技术对来自闽粤相邻地区及福建其它地区的140份茶树种质资源进行了遗传多样性分析。通过主成分和层级进化树分析将140份种质分为3个组群,组群1包括大部分漳南野生种质、部分粤东北地方种质和大田野生种质;组群2包括部分粤东北地方种质、云霄梁山野生种质、漳平野生种质和尤溪野生种质;组群3包括泉州地方种质、闽东地方种质和闽北地方种质。结果表明,闽粤相邻地区茶树种质资源遗传多样性较丰富,该地区的漳南野生茶树资源与粤东北茶树种质资源亲缘关系较近;该地区茶树种质资源与闽中野生茶种质之间的遗传距离相对福建栽培型茶树种质(泉州、闽东和闽北的地方种质)的遗传距离更近。2.利用SNP标记构建闽粤相邻地区茶树种质资源的分子身份证。以闽粤相邻地区茶树种质为材料,基于SNP分子标记技术对茶树种质资源进行的基因分型结果,用筛选出的24个最佳位点进行茶树种质资源分子身份证的构建。本研究构建了91份茶树种质的DNA指纹图谱;以“4位数字的茶树基本信息+24个基因型”为身份证编码标准,构建茶树种质资源的分子身份证,进而生成相应的条形码和二维码信息,可以快速进行扫码识别。本研究构建了闽粤相邻地区茶树种质资源的分子身份证,使得每一个茶树种质具有唯一的分子身份标识,对于地方特色茶树种质资源的鉴定、保护和利用具有重要意义。3.福建秃房野生茶种质资源新记录及其花器官微形态特征观察。本研究首次在福建发现秃房野生茶树群体种质资源,利用冷场发射扫描电镜对29份野生茶种质资源的子房微形态性状进行观察分析,并从中选取1份茸房种质和2份秃房种质,对其花瓣、花萼、花粉等花器官进行分析。结果表明:福建云霄县和诏安县的野生茶种质资源分为秃房资源和茸房资源2种类型,其中子房茸毛少、极少和秃房种质占72.4%,茸房种质子房茸毛密度存在差异且茸毛主要分布在子房上部;子房外壁纹饰分为凹陷型、平展型和凸起型3种类型,云霄种质子房外壁纹饰多为凹陷型,诏安种质子房外壁纹饰多为平展型。通过对该群体中部分秃房种质和茸房种质花器官的对比发现,两种类型的茶树种质在子房茸毛和花萼茸毛上存在明显的差异,该群体的茶树子房微形态特征具有明显的多样性,通过系统地描述部分种质的花器官微形态特征,可为福建秃房野生茶树群体的识别、鉴定提供参考。4.基于WGCNA的福建秃房野生茶花器官差异基因的挖掘。以福建秃房野生茶群体中的秃房种质和茸房种质为试验材料,对其花苞期和开放期进行转录组测序分析,以期探明两种不同类型茶树花器官在分子层面存在的差异。结果表明,秃房种质和茸房种质之间的差异表达基因为2086~4733个,这些差异基因主要涉及植物病原体的相互作用、类黄酮生物合成和谷胱甘肽代谢等途径。通过加权基因共表达网络(WGCNA)方法鉴定到18个模块,筛选出3个与茶树花器相关性最高的模块。通过计算模块内基因的连通性,挖掘网络中的核心基因并进行功能注释。结果表明,秃房和茸房种质花器官主要在应对胁迫和次生代谢产物的合成方面存在差异,秃房种质由于子房表皮无茸毛抵御逆境胁迫,从而通过调控GST(谷胱甘肽-S-转移酶)来提高自身应对胁迫的能力;Cs LTP(脂质转运蛋白)基因可能是调控茶树花子房茸毛发育起始的关键基因。本研究结果为了解秃房野生茶种质资源的特性及进一步探究茶树花子房茸毛性状差异形成的分子机理提供了参考依据。