基于SNP标记的番茄核心种质构建及白粉病抗性全基因组关联分析

来源 :宁夏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_zouzhi
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为了更好的了解番茄种质资源的遗传多样性,解决宁夏地区番茄种质资源遗传变异重复率高,利用效率低,优良品种选育难度高等问题。本研究运用KASP技术,利用筛选出分布于12条染色体的60对多态性较高的SNP引物,对收集的504份番茄种质资源进行遗传多样性分析、聚类分析、主成分分析及群体结构分析;以60对SNP引物对504份番茄的分型结果为基础,设置4个抽样比例(20%、15%、10%、5%),利用Corehunter软件进行核心种质的构建,通过t检验比较不同抽样比例构建的核心种质与原始种质的遗传参数(等位基因数、Shannon’s信息指数、多态性信息值、基因多样性)的差异性,确定最佳的抽样比例,利用GeneAIEx软件基于遗传距离对最佳抽样比例构建的番茄核心种质和原始种质进行主成分分析,判断最佳抽样比例构建核心种质的代表性和合理性;对最佳抽样比例构建的核心种质进行番茄白粉病室内苗期的抗病性鉴定,结合筛选的覆盖番茄全基因组的60个SNP分子标记利用混合线性模型MLM(Q+K)进行全基因组关联分析。主要研究结果如下:1.基于SNP标记的番茄种质资源遗传多样性分析:60个SNP分子标记共检测到181个等位基因,平均每个位点有3个等位基因,SNP标记的主要等位基因频率平均值为0.659,变幅为0.375~0.905,其中NDP7560最高,NDP7781最低;基因多样性在0.178-0.658之间,平均值为0.45;多态性信息值(PIC)变化范围 0.171~0.583,平均值为 0.381,NDP7723(0.554)、NDP7589(0.501)、NDP7529(0.551)、NDP7710(0.508)、DNP7625(0.577)、NDP7596(0.569)、DNP7661(0.537)、NDP7368(0.512)、DNP7781(0.583)共 9 个高度多态性的 SNP 标记;距离计算结果可知,各材料间的平均遗传距离为0.62;在遗传距离为0.36时,504份番茄材料划分为7个类群,第Ⅰ类包括2份材料,第Ⅱ类包括120份材料,第Ⅲ类包含8份材料,第Ⅳ类别包括72份材料,第V类和第Ⅵ类均包括2份材料,第Ⅶ类包含298份材料;主成分分析将群体分为三个类群;群体结构分析,在K=3时,将504份番茄种质资源划分为3类,第一类群包含79份,第二类群包含302份,第三类群包含123份。2.通过计算可得20%、15%、10%、5%四个不同取样比例下等位基因的保留比例分别为94%、96%、100%、92%,在对遗传参数进行t检验发现,平均多态性信息值PIC(20%抽样比例)、平均Shannon’s信息指数(15%抽样比例)、等位基因数(5%抽样比例)与原始种质存在显著差异(a=0.05),在10%抽样比例时,构建50份核心种质的基因多样性、等位基因数量、Shannon’s信息指数、等位基因保留率分别为45.5、181、1.23、100%,与原始种质各遗传参数在0.05水平无显著差异,确定10%的最佳抽样比例;对最佳抽样构建的番茄核心种质和原始种质进行主坐标分析,结果显示核心种质在整个番茄种质资源中均匀分布,聚类分析将50份核心种质划分为5类,第1类1份材料,第2类18份材料,第3类7份材料,第4类11份材料,第5类有13材料,均匀分布在原始种质聚类的第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ类群中,表明本研究在最佳就抽样比例为10%时所构建的50份番茄核心种质具有代表性,能够代替原始种质的遗传信息。3.对上述构建的核心种质进行番茄室内苗期白粉病抗病性鉴定,其中表现为中抗的有9份材料,为感病的有33份材料,极感的有8份材料,无免疫和抗病材料,结合前期筛选的60个SNP标记进行GWAS分析,检测到一个与番茄白粉病关联的SNP位点,对表型的贡献率为32.89%,通过SGN查找发现,预测基因SL2.50Ch02.path1.gene2036,位于关联标记下游位置。本研究结果可为下一步宁夏番茄的遗传育种、种质资源的收集、发掘以及核心种质构建提供理论和材料基础,且进一步说明了 SNP标记可作为番茄种质资源亲缘关系和指导亲本选配的有效工具,通过对番茄白粉病的全基因组关联分析,可为后续白粉病精准表型鉴定和基因功能的验证与开发奠定良好的基础。
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