三色堇与角堇重要性状的遗传分析及QTL定位

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三色堇(Viola tricolor)和角堇(V.cornuta)是世界知名的花坛花卉,解析其重要性状的遗传基础并开发紧密连锁的分子标记对该类性状的遗传改良具有重要的指导意义。然而,目前此方面的研究较为缺乏。本研究以二倍体三色堇自交系(08H)和角堇自交系(JB-1-1-5)及其F1、F2和F2:3代群体为试验材料,采用主基因+多基因混合遗传模型解析了其重要性状的遗传规律;通过specific-locus amplified fragment sequencing(SLAF-seq)简化基因组测序技术,构建了三色堇与角堇的种间高密度遗传连锁图谱;进一步采用复合区间作图法对F2群体和F2:3家系的14个重要数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)进行定位,以期为三色堇和角堇分子标记辅助选择育种奠定基础。主要研究结果如下:(1)构建了以角堇自交系(JB-1-1-5)为母本,三色堇自交系(08H)为父本的359株的F2代分离群体及195个F2:3家系。株高、株幅、节间长等14个重要性状在F2群体和F2:3家系均表现出较大的变异(变异系数8.09%~47.75%),其中花数的变异最大,花纵径的变异最小。(2)主基因+多基因混合遗传模型分析结果显示,14个重要性状在F2代群体的遗传模型分为5类,其中株高和花数为A-1模型,由1对加性主基因控制;株幅、分枝角、叶长、叶宽、叶面积和叶绿素含量为B-4模型,由2对等加性主基因控制;节间长、分枝数和花梗长为B-3模型,由2对加性主基因控制;花纵径和叶柄长为B-6模型,由2对等加性-显性主基因控制;花横径为E-4模型,由2对加性主基因和加性-显性多基因控制。在F2:3家系中,株高、株幅、分枝角、叶柄长、花横径、花纵径、花梗长和花数为A-0模型,由多基因控制;叶长、叶宽、叶面积、叶绿素、节间长和分枝数为B-1,为2对加性-显性-上位主基因控制。(3)以F2群体200个单株为作图群体,利用SLAF-seq技术构建了三色堇与角堇种间高密度遗传图谱,该图谱含有13个连锁群,3396个SNP标记,总图距1767.54 c M,标记间平均距离0.52 c M。卡方检验结果显示有593个标记偏分离,偏分离比为17.46%。(4)利用复合区间作图法,在F2代群体中共检测到与14个性状相关的QTLs位点45个,LOD值在2.52~8.86之间,解释表型变异1.29~17.11%。获得与QTLs位点紧密连锁的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记211个。株高、花横径、花梗长和叶面积分别检测到一个主效QTL,分别解释表型变异的14.09%、10.44%、11.35%和17.11%。在F2:3代中共检测到24个QTLs,LOD值在2.02~7.14之间,解释表型变异1.07~14.96%。株高、株幅、花纵径、花梗长和叶宽分别检测到1个主效QTL,分别解释表型的遗传变异为10.05%、11.12%、14.66%、14.96%和10.20%。获得与QTLs位点紧密连锁的SNP标记100个。本研究获得的QTLs及连锁的SNP标记可为三色堇和角堇重要性状的遗传基础解析及标记辅助选择育种奠定了基础。
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