基于RNA-Seq的苜蓿萌发期耐盐性状全基因组关联分析

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苜蓿(Medicago L.)被誉为“牧草之王”,盐害是其主要非生物胁迫因素之一,而种子萌发性是其在盐碱地推广利用的重要因素。本研究以119个苜蓿品种(系)为试验材料,以13个萌发性状为研究对象,对其进行萌发耐盐分析;利用高通量测序技术对苜蓿品种群体进行测序和多态性位点开发,结合表型和分子数据进行苜蓿耐盐全基因组关联分析(GWAS)。研究结果如下:(1)苜蓿耐盐表型分析以119个苜蓿品种群体为试验材料,对其萌发期13项鉴定指标进行方差分析,结果表明所有鉴定指标在不同材料间均存在显著或极显著差异;13项耐盐性鉴定指标不同处理下分布直方图显示,所有指标均呈正态分布,说明该表型数据可以用于后续GWAS分析。13项鉴定指标的耐盐系数相关性表明,萌发性状之间全部呈极显著正相关,萌发性状与苗期性状之间也多呈显著正相关。根据供试苜蓿种质材料的D值,采用K-均值聚类法对供试苜蓿种质进行聚类分析,119份苜蓿种质材料可分为高耐盐(11份)、耐盐(26份)、中等(38份)、敏盐(34份)和高敏盐(10份)5个类群。(2)转录组数据分析与标记开发全长转录组三代测序表明,苜蓿的序列总长度为148458528bp,其序列长度(reads)分布于139bp6943bp之间,集中于1500bp5500bp,序列个数为52005,序列长度在5000bp左右的序列数量最多。其中最长转录本长度为6943bp,最短为139bp,中位数为2725bp,N50长度为3102bp,平均长度为2854bp,GC含量为38.15%。转录组二代测序,一共得到937597条转录本,序列总长度为449080794bp,其中最长转录本长度为16671bp,最短为201bp,N50长度为536bp,中位数为322bp,平均长度为478bp,GC含量为36.74%。将转录组二代和三代测序结果进行拼接组装,建立了紫花苜蓿的参考转录组,转录本条数为989620,序列总长度为597539277bp,其中最长转录本长度为16671bp,最短为139bp,N50长度为868bp,中位数为332bp,平均长度为603bp,GC含量为37.09%。基因组比对分析表明,此参考基因组比对率平均为90.43%,可用于下一步GWAS分析。119个苜蓿品种的RNA-Seq数据共筛选出195425个SNPs和70699个Indels。利用SNP标记对萌发耐盐性状进行关联分析,共检测到单个关联位点243个,其中蒸馏水和盐胁迫中分别检测到47和196个位点,合并位点数为36个,这36个标记位点可解释表型变异率(R2)范围为17.671%(根鲜重的Snp77281470位点)-64.986%(总干重的Snp15807289位点)。关联标记性状最多的为苗干重(57个),最少的为苗高(1个)。关联性状最多的标记为Snp77281470(10个性状),其次为Snp214981449(9个性状)与Snp159874144(9个性状)。
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