白及属3个物种16份材料遗传多样性分析

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白及属(Bletilla Rchb.f.)为中国传统中药材,具有止血、抗菌、消肿、抗肿瘤、生肌敛疮等功效,同时具有兰科植物观赏特性,近年来受经济利益驱动,优良白及野生种质资源大量被采集,资源大量流失濒临灭绝。本文收集白及属3个物种包括白及[Bletilla striata(Thunb.ex A.Murray)Rchb.F]、小白及[Bletilla formosana(Hayata)Schltr]、黄花白及[Bletilla ochracea Schltr]共16份材料,分别进行了物候期和花叶形态调查,还利用特异性位点扩增片段测序技术(SLAF-seq)与荧光原位杂交(FISH)进行遗传多样性分析与评估,主要研究结果如下:收集云南与四川白及、小白及、黄花白及种质资源16份,定植于成都市农林科院,物候观察结果表明16份种质资源均能正常开花,病虫害较少,适宜当地生长条件,表观性状遗传多样性差异明显,且舌(唇)瓣具备明显遗传分化关系。16份材料叶型大小与花型大小具备一定负相关性,白及叶型较为宽大,小白及的叶型较为狭长。白及开花最早,3月左右开始陆续开花,白及花期平均51.2d,绿期221.6d;小白及开花一般在5月上旬开始,花期135d,绿期249d;黄花白及开花时间最晚,花期93.1d,绿期235.3d。16份白及属材料在表型与物候方面,具有丰富遗传多样性。利用特异性位点扩增片段测序技术(SLAF-seq),在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点,并过滤出一批高质量SNP位点用于白及属不同群体的遗传多样性分析。通过序列对比,共获得484,764个SLAF标签,其中具多态性的SLAF标签有283,972个,共开发得到4,612,941个白及群体SNP。利用SNP数据绘制系统进化树,得到4大类群:白色花系白及1份材料为I类群,四川地区紫色花系4份材料为II类群,云南地区紫色花系3份材料为III类群,黄色色块舌瓣花8材料为IV类群。这4大分类结果与材料的花舌瓣形状和地域分布相关。对16份材料开展群体结构分析,得到两个类群:所有黄色色块舌瓣材料为第I个类群,余下材料为第II个类群。群体结构分析结果表明所有包含黄色色块舌瓣材料来自同一个祖先。利用主成分分析法对16份材料遗传距离进行判断,结果表明曲靖黄花白及与内江白及遗传距离最远,二者适宜作为杂交组合。SLAF-seq分析表明白及属3个物种9份材料之间具有丰富得的遗传多样性。通过荧光原位杂交(FISH)技术分析得到白及4份材料与1份小白及材料染色体为2n=32,1份白及红花变种材料染色体为2n=34,3份黄花白及材料染色体为2n=34-36。所有材料染色体末端均观察到(AG3T3)3信号及2个5S r DNA信号。(AG3T3)3端部信号确保了染色体的完整性,从而保证了每份材料染色体数目统计的准确性。(AG3T3)3非端部信号在3个物种均有出现,信号强度和数量均匀差异。紫色花系白及出现(AG3T3)3非端部信号相对较弱,数量不易观察;白色花系白及出现2个强(AG3T3)3非端部信号;红色花系白及出现5个强(AG3T3)3非端部信号;小白及出现6个(AG3T3)3非端部信号,黄花白及出现6-10个强(AG3T3)3非端部信号。FISH核型分析表明白及属3个物种9份材料之间具有丰富得的遗传多样性。通过物候和表型观测、SLAF-seq、FISH对白及属3个物种16份材料进行遗传分析,结果均表明这16份材料具有丰富的遗传多样性。本研究结果,将为白及属植物研究提供形态学、分子细胞遗传学数据,可为白及属新品种良种选育提供参考,提高育种效率和成本。
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