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寒地秋子梨种质资源果实多样性评价及主要性状全基因组关联分析
发布时间: 2024-12-23 浏览量:6
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项目基本情况Basic information of the project
本成果为黑龙江省自然基金地区联合引导基金研究结果。以往秋子梨资源的农艺性状及品质性状,往往是人们主要关注的指标。这些性状大多为复杂的数量性状,且高度杂合,阻碍了影响秋子梨的遗传改良进程,而分子标记辅助育种可以加速秋子梨资源的良种化进程。秋子梨由于东北独特气候条 件而具有酸甜可口、酥脆多汁的独特口感,果实不同风味及口感是由不同基因型 决定的,梨的许多重要品质性状极为复杂,一般受到多基因加环境的多重控制和影响,基因与环境互作效益不能忽视,挖掘秋子梨果实特异基因对秋子梨优良品种选育具有重要意义。为了使现有的育种水平得到持续的提高,加速秋子梨良种化进程,进一步扩大育种基础,本研究以103份秋子梨资源为材料,包括栽培品种、优良品系、地方品种、野生资源。从表型水平、生理水平和分子水平对东北秋子梨种质资源进行评价,深入解析秋子梨重要品质性状的遗传多样性。同时以改良秋子梨果实品质性状为目的,采用SNP分子标记展开与其重要性状的全基因组关联分析。期望能够挖掘出秋子梨主要性状形成的关键基因,为今后秋子梨相关性状的分子标记辅助育种和遗传改良提供实验依据;第一有利于提高梨的果品品质,满足市场需求,从而提高梨的经济价值;第二为秋子梨种质资源的保护及特定区域适宜种植品种和杂交亲本的选择提供重要参考;第三通过关联分析以期了解东北秋子梨地方品种的遗传差异和群体结构,为秋子梨种质创新、遗传改良等提供理论依据。本成果从表型性状、果实品质、花粉微观形态以及 SNP 分子标记上全面对东北秋子梨种质资源的遗传变异、遗传结构及多样性进行了系统的研究,并构建核心种质,为秋子梨种质改良和开发利用提供依据。对秋子梨种质资源不同类群矿质元素全面分析,研究结果首次表明秋子梨是一种非常有价值的高K水果。采用重测序获得的 SNP 数据,深入挖掘出与枝条、果实和花粉相关的重要功能基因。主要研究结论如下:
(1)秋子梨种质资源枝、花、叶、果表型性状多样性丰富,数量性状和质量性状大部分性状的CV值均>10%,数量性状遗传多样性指数高于质量性状,种质间的变异是表型多样性的主要来源。
(2)不同种质间果实性状存在较大变异,可滴定酸变异系数达70.10%,可作为秋子梨资源果实品质评价的主要指标。矿质元素含量遗传多样性丰富,果皮中变异系数最大的是Na元素,果肉中变异系数最大的是Ca元素。本研究结果首次表明,秋子梨是一种非常有价值的高K水果。
(3)供试秋子梨资源花粉均具3条萌发沟,外形呈长球形或超长球形,极面观包含钝三角形、三裂圆形和三裂三角形,赤面观包含窄椭圆形和椭圆形。外壁纹饰类型包含脑状纹饰和条状纹饰,外壁条纹存在细微差异,各种质间的花粉外观形状差异不大。
(4)基于表性性状、果实品质、花粉形态和SNP分子标记秋子梨资源均被分为两个类群,聚类结果并不完全一致,对不同类群资源的合理开发利用提供理论依据。
(5)秋子梨种质资源进行全基因组重测序,获得669,279个高质量SNP标记。主成分分析和遗传结构分析结果完全一致(100%),和进化树分析结果也有很好的一致性(95.15%),但是和表型一致性(39.81%)较差。
(6)基于高质量SNP 数据,按照30%比例筛选(覆盖度CV超过99%),构建31份秋子梨核心种质,保留原种质全部遗传多样性。
(7)根据候选基因功能注释结果筛选出与枝条性状相关重要基因6个(Pdr9g013850.1、Pdr10g008570.1、Pdr16g023720.1、Pdr16g023710.1、Pdr2g006840.1、Pdr13g010270.1),果实相关重要基因9个(Pdr10g014600.1、Pdr13g000880.1、Pdr12g010330.1、Pdr17g007490.1、Pdr3g018310.1、Pdr7g010740.1、Pdr8g001800.1、Pdr17g000250.1、Pdr15g000820.1),花粉相关重要基因3个(Pdr15g014250.1、Pdr7g005000.1、Pdr17g013620.1)。
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