基于全基因组关联与QTL作图解析梅花垂枝性状遗传变异
发布时间：2022-12-03 20:11
梅花（Prunus mume Sieb.et Zucc.）属于蔷薇科（Rosaceae）李属（Prunus）植物,具重要的文化和经济价值。垂枝梅是一类枝条下垂的梅花品种群,深受人们的喜爱,但垂枝性状的遗传变异仍不清楚。解析垂枝性状遗传变异,有利于加快培育垂枝型梅花新品种。本研究以214个梅花品种和342个子代的双亲群体为研究材料,综合利用全基因组关联（Genome-wide associated study,GWAS）、QTL（quantitative trait locus）作图以及RNA-seq分析方法,以期解析梅花垂枝性状的遗传变异。主要研究结果如下:（1）表型性状观察实验发现,梅花垂枝性状独立自主的发生于茎分生组织,不受来自砧木和直枝梅花信号分子交流的影响;生长素IAA（3-indoleaceticacid）对处理垂枝梅花茎的远轴侧能够显著恢复垂枝梅枝条向上生长;茎伸长区组织学观察发现,垂枝梅韧皮部发育异常,缺少韧皮纤维结构。巢式表型分型法获得的7个亚性状呈显著正相关,能够代表垂枝性状表型特征。（2）双亲群体的QTL分析,鉴定了 6个主效QTLs位于7号连锁群69.25-76....
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 梅花及其研究概况
1.2 木本植物株型性状研究进展
1.2.1 树木株型遗传规律研究
1.2.2 树木株型性状生理生化及形态解剖研究
1.2.3 树木株型分子遗传研究
1.2.4 李属植物垂枝条性状研究进展
1.3 SNP标记的开发及潜在应用
1.3.1 酶学法
1.3.2 芯片法
1.3.3 测序法
1.3.4 质谱法
1.4 转录组测序在树木株型中的研究及应用
1.4.1 标记开发
1.4.2 基因差异表达模式研究
1.4.3 功能基因的分析与挖掘
1.4.4 基因结构及进化研究
1.5 基因组选择分析研究进展
1.6 全基因组关联分析及其在梅花中的应用
1.7 本研究的立题依据及意义
1.8 本研究的主要内容及技术路线
2 垂枝梅花表型性状观察与测量
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 侧芽生长动态观察
2.1.3 GA3与IAA处理枝条上下侧
2.1.4 石蜡切片观察垂枝梅花与直枝梅花生长区茎组织结构
2.1.5 表型性状的测量与相关性分析
2.2 结果与分析
2.2.1 侧芽生长习性观察
2.2.2 直枝梅与垂枝梅枝条生长动态观察
2.2.3 垂枝梅对IAA、GA3的响应
2.2.4 伸长区茎组织形态解剖观察
2.2.5 表型性状相关性分析
2.3 讨论
2.3.1 垂枝梅侧枝生长习性及激素响应
2.3.2 垂枝性状量化分析
2.4 小结
3 梅花垂枝性状QTL分析
3.1 材料与方法
3.1.1 试验材料
3.1.2 表型性状测量
3.1.3 基因组DNA提取和检测
3.1.4 基因型数据
3.1.5 QTL分析
3.2 结果与分析
3.2.1 表型性状统计分析
3.2.2 基于完备区间作图法开展梅花垂枝性状QTL分析
3.2.3 QTL-QTL、Marker-QTL及Marker-Marker互作效应分析
3.2.4 QTL区间差异表达基因及功能注释
3.3 讨论
3.3.1 梅花垂枝相关性状遗传变异
3.3.2 梅花垂枝性状QTL作图
3.3.3 QTL区间差异表达基因
3.4 小结
4 梅花垂枝性状全基因组关联分析
4.1 材料与方法
4.1.1 试验材料
4.1.2 表型数据的采集
4.1.3 DNA的提取
4.1.4 基因分型
4.1.5 群体结构与亲缘关系分析
4.1.6 垂枝性状全基因组关联分析
4.1.7 群体选择分析
4.2 结果与分析
4.2.1 表型性状描述性统计分析及相关性分析
4.2.2 群体结构和主成份分析
4.2.3 梅花垂枝性状全基因组关联分析
4.2.4 垂枝梅花与直枝梅花群体选择分析
4.3 讨论
4.4 小结
5 基于显著关联的SNPs验证及关键候选基因精细定位
5.1 材料与方法
5.1.1 试验材料
5.1.2 DNA和RNA提取
5.1.3 SLAF标记克隆及SNP位点的鉴定
5.1.4 质谱法基因分型检测
5.1.5 候选区间差异表达基因鉴定
5.1.6 候选基因表达模式分析
5.2 结果与分析
5.2.1 SNP标记验证
5.2.2 主效候选区间确定及关键基因预测
5.2.3 Pm024213基因的注释与膜结构预测
5.2.4 RT-qPCR验证Pm024213表达模式
5.3 讨论
5.3.1 显著关联SNP标记验证
5.3.2 候选基因的预测与功能
5.4 小结
6 梅花垂枝性状转录组分析及共表达调控网络构建
6.1 材料与方法
6.1.1 试验材料
6.1.2 RNA提取、检测和建库测序
6.1.3 文库质量检测和上机测序
6.1.4 测序数据质量评估
6.1.5 测序数据的比对与分析
6.1.6 差异表达分析
6.1.7 共表达趋势分析
6.1.8 梅花关键基因的共表达调控网络构建
6.2 结果与分析
6.2.1 BSR-seq测序材料评估
6.2.2 RNA-seq及数据质量评估
6.2.3 Unigene功能注释
6.2.4 样品相关性分析
6.2.5 差异表达基因筛选
6.2.6 差异表达基因功能分析
6.2.7 基因与基因上位性互作网络构建
6.2.8 梅花垂枝性状调控通路预测
6.3 讨论
6.3.1 梅花垂枝性状转录组分析
6.3.2 候选基因及调控通路预测
6.4 小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 本研究特色和主要创新点
7.3 展望
参考文献
附录
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]SNP检测方法的研究进展[J]. 许家磊,王宇,后猛,李强. 分子植物育种. 2015(02)
[2]梅花垂枝性状次生木质部解离研究[J]. 王富廷,杨炜茹,郝瑞杰,王涛,张启翔. 广西植物. 2014(03)
[3]梅遗传多样性的SRAP分析[J]. 张俊卫,毛庆山,包满珠. 园艺学报. 2011(01)
[4]垂枝桃枝条发育形态和内源激素的关系[J]. 沈向,李亚蒙,康鸾,邹岩梅,束怀瑞. 园艺学报. 2008(03)
[5]金坪矮垂栗有性后代性状表现[J]. 涂淑萍,邱富兴. 园艺学报. 2007(03)
[6]Genetic Relationships among Prunus mume var. pendula Using AFLP Markers[J]. Ming Jun1* Zhang Qixiang2 Ru Guangxin3 Mao Qingshan4 Yan Xiaolan4 Lan Yanping5 1Department of Horticulture, Hubei Agricultural College, Jingzhou 434025, P. R. China 2College of Landscape Architecture, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China 3Department of Forestry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450000, P. R. China 4The Research Center of China Mei Flowers, Wuhan 430000, P. R. China 5Institute of Plant Nutrition and Resource, Beijing Academy of Agriculture and Forestry, Beijing 100091, P. R. China. Forestry Studies in China. 2003(04)
[7]梅花垂枝性状遗传研究初报[J]. 吕英民,陈俊愉. 北京林业大学学报. 2003(S2)
博士论文
[1]梅花高密度遗传图谱构建及部分观赏性状QTL分析[D]. 张杰.北京林业大学 2016
硕士论文
[1]梅花垂枝性状形态解剖、激素生理和基因分子水平研究[D]. 王富廷.北京林业大学 2014
本文编号：3706894
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 梅花及其研究概况
1.2 木本植物株型性状研究进展
1.2.1 树木株型遗传规律研究
1.2.2 树木株型性状生理生化及形态解剖研究
1.2.3 树木株型分子遗传研究
1.2.4 李属植物垂枝条性状研究进展
1.3 SNP标记的开发及潜在应用
1.3.1 酶学法
1.3.2 芯片法
1.3.3 测序法
1.3.4 质谱法
1.4 转录组测序在树木株型中的研究及应用
1.4.1 标记开发
1.4.2 基因差异表达模式研究
1.4.3 功能基因的分析与挖掘
1.4.4 基因结构及进化研究
1.5 基因组选择分析研究进展
1.6 全基因组关联分析及其在梅花中的应用
1.7 本研究的立题依据及意义
1.8 本研究的主要内容及技术路线
2 垂枝梅花表型性状观察与测量
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 侧芽生长动态观察
2.1.3 GA3与IAA处理枝条上下侧
2.1.4 石蜡切片观察垂枝梅花与直枝梅花生长区茎组织结构
2.1.5 表型性状的测量与相关性分析
2.2 结果与分析
2.2.1 侧芽生长习性观察
2.2.2 直枝梅与垂枝梅枝条生长动态观察
2.2.3 垂枝梅对IAA、GA3的响应
2.2.4 伸长区茎组织形态解剖观察
2.2.5 表型性状相关性分析
2.3 讨论
2.3.1 垂枝梅侧枝生长习性及激素响应
2.3.2 垂枝性状量化分析
2.4 小结
3 梅花垂枝性状QTL分析
3.1 材料与方法
3.1.1 试验材料
3.1.2 表型性状测量
3.1.3 基因组DNA提取和检测
3.1.4 基因型数据
3.1.5 QTL分析
3.2 结果与分析
3.2.1 表型性状统计分析
3.2.2 基于完备区间作图法开展梅花垂枝性状QTL分析
3.2.3 QTL-QTL、Marker-QTL及Marker-Marker互作效应分析
3.2.4 QTL区间差异表达基因及功能注释
3.3 讨论
3.3.1 梅花垂枝相关性状遗传变异
3.3.2 梅花垂枝性状QTL作图
3.3.3 QTL区间差异表达基因
3.4 小结
4 梅花垂枝性状全基因组关联分析
4.1 材料与方法
4.1.1 试验材料
4.1.2 表型数据的采集
4.1.3 DNA的提取
4.1.4 基因分型
4.1.5 群体结构与亲缘关系分析
4.1.6 垂枝性状全基因组关联分析
4.1.7 群体选择分析
4.2 结果与分析
4.2.1 表型性状描述性统计分析及相关性分析
4.2.2 群体结构和主成份分析
4.2.3 梅花垂枝性状全基因组关联分析
4.2.4 垂枝梅花与直枝梅花群体选择分析
4.3 讨论
4.4 小结
5 基于显著关联的SNPs验证及关键候选基因精细定位
5.1 材料与方法
5.1.1 试验材料
5.1.2 DNA和RNA提取
5.1.3 SLAF标记克隆及SNP位点的鉴定
5.1.4 质谱法基因分型检测
5.1.5 候选区间差异表达基因鉴定
5.1.6 候选基因表达模式分析
5.2 结果与分析
5.2.1 SNP标记验证
5.2.2 主效候选区间确定及关键基因预测
5.2.3 Pm024213基因的注释与膜结构预测
5.2.4 RT-qPCR验证Pm024213表达模式
5.3 讨论
5.3.1 显著关联SNP标记验证
5.3.2 候选基因的预测与功能
5.4 小结
6 梅花垂枝性状转录组分析及共表达调控网络构建
6.1 材料与方法
6.1.1 试验材料
6.1.2 RNA提取、检测和建库测序
6.1.3 文库质量检测和上机测序
6.1.4 测序数据质量评估
6.1.5 测序数据的比对与分析
6.1.6 差异表达分析
6.1.7 共表达趋势分析
6.1.8 梅花关键基因的共表达调控网络构建
6.2 结果与分析
6.2.1 BSR-seq测序材料评估
6.2.2 RNA-seq及数据质量评估
6.2.3 Unigene功能注释
6.2.4 样品相关性分析
6.2.5 差异表达基因筛选
6.2.6 差异表达基因功能分析
6.2.7 基因与基因上位性互作网络构建
6.2.8 梅花垂枝性状调控通路预测
6.3 讨论
6.3.1 梅花垂枝性状转录组分析
6.3.2 候选基因及调控通路预测
6.4 小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 本研究特色和主要创新点
7.3 展望
参考文献
附录
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]SNP检测方法的研究进展[J]. 许家磊,王宇,后猛,李强. 分子植物育种. 2015(02)
[2]梅花垂枝性状次生木质部解离研究[J]. 王富廷,杨炜茹,郝瑞杰,王涛,张启翔. 广西植物. 2014(03)
[3]梅遗传多样性的SRAP分析[J]. 张俊卫,毛庆山,包满珠. 园艺学报. 2011(01)
[4]垂枝桃枝条发育形态和内源激素的关系[J]. 沈向,李亚蒙,康鸾,邹岩梅,束怀瑞. 园艺学报. 2008(03)
[5]金坪矮垂栗有性后代性状表现[J]. 涂淑萍,邱富兴. 园艺学报. 2007(03)
[6]Genetic Relationships among Prunus mume var. pendula Using AFLP Markers[J]. Ming Jun1* Zhang Qixiang2 Ru Guangxin3 Mao Qingshan4 Yan Xiaolan4 Lan Yanping5 1Department of Horticulture, Hubei Agricultural College, Jingzhou 434025, P. R. China 2College of Landscape Architecture, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China 3Department of Forestry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450000, P. R. China 4The Research Center of China Mei Flowers, Wuhan 430000, P. R. China 5Institute of Plant Nutrition and Resource, Beijing Academy of Agriculture and Forestry, Beijing 100091, P. R. China. Forestry Studies in China. 2003(04)
[7]梅花垂枝性状遗传研究初报[J]. 吕英民,陈俊愉. 北京林业大学学报. 2003(S2)
博士论文
[1]梅花高密度遗传图谱构建及部分观赏性状QTL分析[D]. 张杰.北京林业大学 2016
硕士论文
[1]梅花垂枝性状形态解剖、激素生理和基因分子水平研究[D]. 王富廷.北京林业大学 2014
本文编号：3706894
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