论文部分内容阅读
大麻属于雌雄异株的异花授粉植物,具有栽培价值的通常包括纤维型、籽用型和药用型。探究籽用大麻种质资源亲缘关系、开发性别位点连锁标记并进行基因定位可为苗期植株性别鉴定、杂种优势利用和全雌品种选育提供理论依据。本研究以籽用大麻地方农家品种为材料,先利用Genome Survey技术,评估了雌雄籽用大麻的基因组,并利用设计的SSR引物对93份大麻种质（包括籽用型和纤维型）进行亲缘关系分析;再选定2个代表性籽用大麻品种探究其性别遗传特点;继而开发出稳定的性别连锁SACR标记,并针对籽用大麻雌雄性状进行集群分离分析法（BSA）分析,筛选出性别相关的候选基因。研究结果如下:1.为了分析中国地方籽用大麻种质资源的群体结构,选用代表性种质籽用型榆社麻的雌雄单株进行survey测序,得到籽用大麻雄性基因组大小为776.71Mb,雌性基因组为810.64Mb,比已经公布的纤维用大麻和毒品大麻基因组草图略小。基于Survey测序结果和大麻参考基因组,开发并筛选出15对SSR标记,再结合前人发表的15对标记,对93份中国地方大麻种质进行遗传多样性分析。30对引物共检测出993个等位基因数,主基因频率在0.04～0.53之间,基因多样性指数范围是0.65～0.98,多态性信息含量指数在0.60～0.98之间。根据聚类图分析,在相似系数0.64处,93份种质资源被分成纤维品系和籽用品系两个大类;在相似系数0.66处,进一步被分为山西及以南地区的纤维品系、中国山西以北地区的纤维品系和籽用品系三个亚类。2.为了研究中国籽用大麻性别的遗传特点,利用籽用大麻代表性种质进行了性别分离比例及激素敏感性分析。2个中国代表性地方籽用大麻（汾麻3号和榆社麻）进行性别分离比例的研究表明,不同籽用大麻品种在不同种植环境下,雌性单株多于雄性单株,其性别分化雌雄比值偏离1:1。为了探索性别激素敏感性,选定榆社麻为试验材料,研究了2种激素（赤霉素和乙烯利）对3叶期籽用大麻幼苗性别分化的影响。结果表明,不同浓度乙烯利（30、60、100mg/L）对籽用大麻皆是促雌效应,推断出促雌最佳浓度可能在60mg/L。赤霉素在籽用大麻中是促雄效应,在不同梯度浓度（50、100、200mg/L）下,只有高浓度（200mg/L）赤霉素处理会使籽用大麻雌雄比例显著下降;此外赤霉素处理后的籽用大麻幼苗,其茎部长度要显著长于对照组,且雄性花器官明显发育不良。3.为了开发出稳定的性别连锁SACR标记,本研究利用已经公布的性别连锁标记RAPD标记OPB-07、OPD-05,以汾麻3号和榆社麻为试验材料,鉴定雌、雄性特异的条带。对特异条带进行回收、克隆和测序,得到雌性特异片段292bp,雄性特异片段956bp。根据序列开发成性别特异的SCAR标记,雌、雄SCAR标记分别命名为SCAR292、SCAR500,这两个标记在试验材料中只显示单一条带,可准确检测大麻性别。4.为了进一步开发与籽用大麻性别连锁标记,筛选性别决定候选基因,以榆社麻雌、雄单株各50份建立极端混池,进行高通量测序。检测结果显示:数据经过滤后,以0.83为阙值,筛选出455个显著富集关联位点的contig;性别连锁标记集中分布在10号染色体的7527066-9950366之间,推断大麻的雄性相关区域在MADC5与MADC6之间的2.42Mb内;进一步在KEGG、GO、NR、Swiss Prot和COG数据库中进行基因注释,发现GO注释到3个生殖发育相关的基因。本研究不仅评价了中国籽用大麻种质资源的遗传多样性,而且分析了籽用大麻性别的遗传特点。开发的性别特异标记及筛选出的性别候选基因,对籽用大麻全雌品系选育、性别早期鉴别、性别发育相关基因的分离有着重要的参考价值。后续研究应收集雌雄同株材料,尝试并优化多重PCR的性别鉴定体系,验证性别发育相关候选基因,进一步在分子水平上探究籽用大麻的性别决定机制。