基于高通量测序的石刁柏基因组SSR标记的开发
石刁柏是一种可食用的雌雄异株植物，具有较高的经济价值。在生产栽培上，雄株产量显著高于雌株产量，但是现有种质资源混杂，遗传背景不清。其次，在基础研究方面，石刁柏也是研究植物性染色体演化及性别决定机制的模式材料之一。因此，从分子水平上对石刁柏种质资源的遗传多样性进行研究有助于新种质资源的培育，也能为石刁柏性别决定及分化机制的研究提供基础资料。基因组中广泛存在的简单串联重复序列(simple sequence repeat，SSR)标记具有多态性高、位点丰富、重复性高等优点，能够用于遗传多样性研究、分子标记辅助育种、基因定位、种质资源评价等方面。因此，本研究采用重复序列测序技术首次对石刁柏基因组中SSR分布特点进行分析，并在此基础上对石刁柏主流杂交种的遗传多样性及性别连锁标记进行分析。主要研究结果如下: 1.石刁柏基因组的SSR种类非常丰富，对衔接的scaffolds进行SSR挖掘，共发现13497个SSR位点。重复碱基包括二、三、四、五、六、七、八、九和十核苷酸共九种重复类型，但各类型出现的频率相差较大。石刁柏基因组SSR种类中二核苷酸和三核苷酸重复类型最多，占总SSR的87％，且二核苷酸明显重复数量明显大于三核苷酸，分别含7315个和4427个，占SSR总数的54.2％和32.8％。其次是四核苷酸重复1321个，占9.79％。五核苷酸和六核苷酸较少，分别为238个和165个，分别1.76％和1.22％。而七核苷酸、八核苷酸、九核苷酸和十核苷酸重复最少，分别为24个、4个、1个、2个，共占0.23％。石刁柏SSR重复次数主要集中在5-11次较低重复次数，共9656个SSRs，占总数的71.54％，在石刁柏基因组SSRs中占主要部分。12-23次重复为较高重复次数，共3407个SSRs，占总数的25.24％。其余重复次数共434个，仅占总数的3.22％。 2.用22个SSR分子标记对40个石刁柏不同雌雄单株进行扩增，共得到175个扩增位点，其中多态性位点有150个，多态位点百分率（PPB）为85.71％。扩增多态性条带最多的引物为ssr-41，有16条。开发的22个分子标记中，平均每个位点的观测等位基因数(Na)为1.2758。平均有效等位基因数(Ne)为1.1912。Nei's基因多样性(He）平均值为0.1082。Shannon信息指数（I)平均为0.1588。Nei's基因多样性（He）与Shannon信息指数(I)在品种内的变化趋势大体上基本一致。Shannon信息指数(I)与多态性位百分比在品种内的的变化趋势大体一致。品种间的遗传分化系数为0.5324，表明总的变异中有53.24％的变异发生在品种间，而品种内不同单株间发生的变异为46.76％。品种间的基因流Nm=0.4392＜1，说明在石刁柏的十个品种中，遗传漂变为影响遗传结构的主导因素。根据popgene32得出石刁柏品种间的遗传距离在0.078-0.183之间。根据Nei's遗传距离进行UPGMA聚类分析，用MEGA6软件建立聚类分析树发现可以分为四支:UC309和UC157各为一支，TD818、Grande和UC308为一支，Jersey Giant、Apollo、UC800、U88、MLJZ为另一支。这说明本研究中的石刁柏的种质资源具有一定的遗传多样性。 3.对石刁柏不同品种的雌雄单株进行UPGMA聚类分析发现，39个单株表现出较为特殊的聚类模式，主要表现在:1）雌雄性别在不同品种间的聚类模式存在差异，如UC309和UC157的雌雄单株聚为一支，其他的品种雌雄单株未聚在一起。2）聚类结果中出现雌雄特异的聚类模式，即有多个品种的10个雄株聚在一起，9个雌株聚在一起。这种现象说明石刁柏品种间的遗传背景较为复杂。 4.初步的SSR标记分析也发现了引物ssr-56在不同品种中扩增出雌雄性别连锁的4个连锁标记，经过重复验证发现其中3个标记不能稳定出现，且表现出明显的品种特异性，进一步说明石刁柏种质资源遗传背景的复杂。
石刁柏;高通量测序;SSR标记;遗传多样性;基因组学
河南师范大学
硕士
遗传学
高武军
2015
中文
S644.9;Q943.2
67
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）