【摘 要】
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黑杨派（Section Aigeiros）杨树是人工栽培的主要杨树树种,具有重要的经济价值和遗传学价值。泰格林纸集团有限责任公司国家杨树种质资源库中收集的黑杨派无性系种质主要来源于少数美洲黑杨（Populus deltoides）、欧洲黑杨（P.nigra）及其杂交后代的优良无性系,形态特征差异很小,遗传基础较窄,因此,开展杨树种质资源库遗传多样性分析和无性系种质鉴定,已显得尤为重要。本学位论文以
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黑杨派（Section Aigeiros）杨树是人工栽培的主要杨树树种,具有重要的经济价值和遗传学价值。泰格林纸集团有限责任公司国家杨树种质资源库中收集的黑杨派无性系种质主要来源于少数美洲黑杨（Populus deltoides）、欧洲黑杨（P.nigra）及其杂交后代的优良无性系,形态特征差异很小,遗传基础较窄,因此,开展杨树种质资源库遗传多样性分析和无性系种质鉴定,已显得尤为重要。本学位论文以国家杨树种质资源库中部分黑杨派无性系为材料,基于简化基因组测序（Genotyping by sequencing,GBS）技术挖掘SNP位点,开发出竞争性等位基因特异性PCR（Kompetitive allele-specific PCR,KASP）标记,构建DNA指纹图谱,旨在为杨树无性系种质收集、鉴定和利用提供技术支撑。主要研究结果如下:（1）杨树SNP位点挖掘99份黑杨派无性系基于GBS测序,共获得191Gb数据、426936306条序列。利用Bowtie2软件将序列比对到毛果杨（P.trichocarpa）参考基因组,平均比对率为74.90%。采用Stacks软件开发了 148713个高质量SNP位点;SnpEff软件注释的结果表明,6 种单碱基突变中,C/T＞G/A＞A/T＞A/C＞G/T＞C/G,转换与颠换的比例为1.37:1。R语言分析SNP位点数目与染色体长度相关性的结果发现,SNP位点数目与染色体长度呈极显著线性正相关（r=0.84,p=1.97e-08）。（2）杨树核心KASP标记开发利用VCFtools软件,从148713个SNP位点中挑选出57个特异性位点,采用Kraken TM软件,设计出56对KASP引物。选用22份具有代表性的无性系对引物进行基因分型验证,从中筛选出16个KASP核心标记。利用PowerMarker软件对参试黑杨派无性系种质基因分型的结果表明,16对KASP引物的平均缺失率（RM）为0.023,多态性信息含量（PIC）、次要等位基因频率（MAF）和杂合位点比率（RH）变动幅度分别为0.550～0.700、0.250～0.458 和 0.000～0.310,平均值分别为 0.650、0.374 和 0.120,表明KASP核心引物多态性较高。基于148713个高质量SNP位点,利用IQ-tree软件中ML法选项进行聚类分析的结果显示,参试的杨树无性系种质可聚为4个类群;基于16对核心KASP引物的分型结果,利用NTSYS-pc软件的UPGMA算法也把参试的杨树无性系种质聚为4类,且与基于SNP位点信息的聚类结果基本一致,表明开发的KASP标记可靠性高。（3）遗传多样性分析与指纹图谱构建基于148713个SNP标记对参试的杨树种质遗传多样性分析的结果显示,等位基因数目（NA）、有效等位基因数目（NE）、观测杂合度（HO）和期望杂合度（HE）分别为4.200、4.000、0.413和0.397;基于KASP核心标记对参试的杨树种质遗传多样性分析的结果显示,NA、NE、香农信息指数（I）、HO和HE分别为4.000、3.000,0.077、0.401和0.434。两种结果都表明,参试的杨树无性系种质遗传多样性较高。采用GenALEx软件分析两两无性系种质遗传相似系数的结果显示,中汉17-1杨与中汉17-2杨遗传相似系数为1,这表明,这两个无性系很有可能是同一种质。利用基因分型结果构建杨树种质资源指纹图谱,为每份种质编制了唯一的指纹图谱二维码。本研究表明,基于GBS测序开发SNP标记方法可靠性高,参试的杨树种质具有较丰富的遗传多样性,开发的杨树KASP核心标记,可为杨树遗传多样性分析和指纹图谱构建提供新的技术手段。
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