桉樹高密度遺傳圖譜構(gòu)建及生長和材性相關(guān)QTL解析.pdf

1、高密度遺傳圖譜和數(shù)量性狀位點(diǎn)(Quantitative trait locus，QTL)定位是基因組學(xué)和分子育種研究的有力工具。桉樹是全球范圍內(nèi)廣泛種植的闊葉樹種。本研究致力于桉樹遺傳圖譜構(gòu)建和重要性狀的QTL定位，作圖樹種為尾葉桉(Eucalyptus urophylla)和細(xì)葉桉(E.tereticornis)，作圖標(biāo)記包括多態(tài)性陣列技術(shù)(Diversity array technology, DArT)以及基于表達(dá)序列標(biāo)簽(Exp

2、ressed sequence tag，EST)的簡單序列重復(fù)(Simple sequence repeat, SSR，也稱微衛(wèi)星)、插入/缺失(Insert-Deletion，InDel)、切割擴(kuò)增多態(tài)性序列(Cleaved amplifiedpolymorphic sequence，CAPS)和單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphism，SNP)，QTL定位的性狀包括樹高、胸徑、木材基本密度和纖維素

3、含量。主要內(nèi)容如下:
　　(1)尾葉桉和細(xì)葉桉樹高、胸徑和木材密度的初步定位。對(duì)于樹高(10、23、32、44和56月生)、胸徑(23、32、44和56月生)和56月生木材密度，在課題組前期構(gòu)建的基于DArT標(biāo)記的兩樹種遺傳圖譜上，共有31個(gè)和22個(gè)QTLs分別定位于尾葉桉的9個(gè)連鎖群和細(xì)葉桉的4個(gè)連鎖群。有12個(gè)區(qū)域影響多個(gè)性狀，未重疊的獨(dú)立QTL區(qū)域共有27個(gè)，其中15個(gè)在尾葉桉連鎖群上、12個(gè)在細(xì)葉桉連鎖群上。每個(gè)表型性狀在

4、圖譜上都有1到4個(gè)QTLs， LOD范圍從3.4到7.1。這些QTL解釋了各自性狀表型變異的8.3％到18.9％。生長和木材密度的QTL通常是相互獨(dú)立的。對(duì)于56月生樹高、胸徑和木材密度，通過比較QTL的置信區(qū)間和巨桉(E.grandis)基因組序列，發(fā)現(xiàn)單個(gè)QTL有2-560個(gè)位置候選基因。
　　(2)利用GenBank中的桉樹EST序列新開發(fā)了144個(gè)EST-InDel標(biāo)記。在作圖親本尾葉桉和細(xì)葉桉的擴(kuò)增產(chǎn)物中，InDel的大

5、小范圍為2-44 bp，其中2 bp的數(shù)量最多、比例為37.3％。在跨種/亞屬擴(kuò)增中，擴(kuò)增率從方格皮桉(E.tessellaris)的62.5％到巨桉的99.3％，平均擴(kuò)增率為85.4％。共有121個(gè)(84.0％) EST-InDels標(biāo)記在12株無親緣關(guān)系的巨桉中具有多態(tài)性，各位點(diǎn)等位片段數(shù)(Na)、觀察雜合度(Ho)、期望雜合度（He）和多態(tài)性信息量(PIC)分別為2-12（平均4.0）、0.0-1.0(平均0.278)、0.083

6、-0.892(平均0.538)和0.077-0.841(平均0.465)。與巨桉基因組序列比對(duì)，143個(gè)(99.3％) EST-InDel標(biāo)記有確定的物理位置。并且，共有81個(gè)EST-InDels標(biāo)記被整合到之前的尾葉桉和細(xì)葉桉遺傳圖譜上，這些標(biāo)記的圖譜位置與巨桉基因組的共線性和同線性較好。
　　(3)利用GenBank中的EST序列，通過PCR產(chǎn)物重測序開發(fā)了2300余個(gè)EST-SNP標(biāo)記，其中1536個(gè)SNP位點(diǎn)用于定制Gol

7、denGate芯片。利用該芯片，進(jìn)行了尾葉桉×細(xì)葉桉作圖群體2親本和896個(gè)子代的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，以構(gòu)建高密度、高分辨率的轉(zhuǎn)錄子連鎖圖譜和定位重要經(jīng)濟(jì)性狀的QTLs。
　　成功分型的SNP標(biāo)記數(shù)量為1178個(gè)(76.7％)，結(jié)合之前的EST-SSR、EST-CAPS和EST-InDel標(biāo)記，構(gòu)建了2親本高密度、高分辨率的轉(zhuǎn)錄子連鎖圖譜。尾葉桉連鎖圖譜共有641個(gè)EST標(biāo)記（包括559個(gè)EST-SNP標(biāo)記），總圖距為1377.1 cM，包

8、含11個(gè)連鎖群，各個(gè)連鎖群的標(biāo)記數(shù)量為29(連鎖群Eu_LG7)-72個(gè)(Eu_LG3);連鎖群長度為80.3(Eu_LG7)-161.8 cM(Eu_LG8)，平均連鎖群長度為125.1 cM;平均標(biāo)記間距為2.2 cM，最大標(biāo)記間距為連鎖群Eu LG7上的26.9 cM、最小為連鎖群Eu_LG2上的0.04 cM。細(xì)葉桉連鎖圖譜共有699個(gè)EST標(biāo)記（包括623個(gè)EST-SNP標(biāo)記），總圖距為1304.6 cM，包含11個(gè)連鎖群，各

9、個(gè)連鎖群的標(biāo)記數(shù)量為38(連鎖群Et_LG9)-118(Et_LG6)個(gè);連鎖群長度為85.6(Et_LG9)-149.0 cM(Et_LG6)，平均連鎖群長度為118.6 cM;平均標(biāo)記間距為2.1 cM，最大標(biāo)記間距為Et_LG4上的27.4 cM、最小為Et_LG8上的0.03 cM。
　　與巨桉基因組序列比對(duì)，構(gòu)建的尾葉桉和細(xì)葉桉連鎖圖譜與之具有廣泛的共線性和同線性。所有的連鎖群均可對(duì)應(yīng)巨桉的11個(gè)主要染色體骨架。尾葉桉圖

10、譜和細(xì)葉桉圖譜分別覆蓋了巨桉基因組(605.8 Mb)的93.2％和93.8％。
　　(4)基于高密度、高分辨率的轉(zhuǎn)錄子連鎖圖譜的QTL定位。子代材料包括無性系(338個(gè))和實(shí)生苗(558株)兩類，數(shù)量性狀包括93月生樹高、胸徑、木材基本密度和纖維素含量。在尾葉桉和細(xì)葉桉連鎖圖譜上共檢測到影響無性系相關(guān)性狀的10個(gè)QTLs，LOD值為3.4-8.4，解釋的表型變異比例為3.4-11.5％。共檢測到影響實(shí)生苗相關(guān)性狀的15個(gè)QTLs