楊梅全基因組測序和雌雄性別控制遺傳分析.pdf

1、楊梅是我國南方重要的商業(yè)化種植的亞熱帶水果，擁有豐富的楊梅種質資源。由于基因組信息匱乏，楊梅相關分子生物學研究起步較晚，現(xiàn)主要集中在果實品質和雌株栽培品種間遺傳多樣性研究。栽培楊梅為二倍體(2n=16)雌雄異株植物，有關雄株遺傳多樣性、雌雄性別分化研究較少。在生產中偶爾出現(xiàn)雌花突變?yōu)樾刍ìF(xiàn)象，但是其轉變機制還未得到闡述。為此本研究利用Illumina Hiseq2000和PacBio測序平臺對楊梅進行全基因組測序、從前期鳥槍法對全基因組

2、測序序列中開發(fā)SSR引物以及利用RAD-seq測序技術構建了楊梅高密度遺傳連鎖圖譜;分析了雌、雄品系群體間的遺傳群體結構、利用small RNA測序分析了荸薺雌花、荸薺突變雄花和雌雄同花間差異表達的miRNA。研究結果如下:
　　1)基于楊梅全基因組鳥槍法測序數(shù)據(jù)，開發(fā)了107對新的SSR標記，用于遺傳多樣性分析、品種鑒定和遺傳圖譜構建。在測試的45份楊梅品系材料上，共擴增出828個等位基因，平均每個標記有8個等位基因。有效等位基

3、因數(shù)(Ne)范圍為1.22到10.41，平均為4.08。標記多態(tài)性信息含量范圍為0.13至0.89，平均為0.63。107對SSR標記在青楊梅和蠟楊梅的擴增率為96.2％和88.8％，在近緣種青楊梅和蠟楊梅通用性較高。共有78個位點在品種‘荸薺’或者‘東魁’為雜合狀態(tài)，可選用于構建‘荸薺’x‘東魁’的遺傳連鎖圖譜。利用鄰接法分析了45份楊梅材料的親緣關系，鑒定優(yōu)選單株‘Y2010-70’和‘Y2012-145’為楊梅新品系，以及無性系材

4、料‘Y2012-140’審定為新品種‘夏至紅’?！甕2012-145’的純合度較高，適于開展全基因組測序。
　　2)以水晶楊梅優(yōu)系‘Y2012-145’為材料對其進行全基因組測序，同時對根、莖、葉、花和果實進行轉錄組測序。測序結果顯示楊梅基因組大小為322.7Mb，基因組組裝得到962條scaffold和2939條contig(＞2k)，scaffold N50和contig N50長度分別為:635.18kb和192.56kb，

5、平均GC含量為36.9％，平均覆蓋深度達到300X以上。楊梅基因組的重復序列大小為110Mb，占拼接基因組的35.4％，其中轉座因子占重復序列的95.6％。楊梅基因組預測有29，414個基因，其中能注釋功能的有26，316個，占89.47％。楊梅全基因組共鑒定了13，432個基因家族，其中特有的家族962個。共鑒定出50條MADS-box基因家族，其中14條在花芽中大量表達。
　　3)利用RAD-seq測序原理，通過生物信息學分析

6、，在兩個親本‘荸薺’、‘東魁’和101個F1代個體中共檢測到8461個多態(tài)性SNP位點。經過卡方檢驗后有4441個SNP標記符合孟德爾分離比率(P＜0.05)，利用JoinMap4.1作圖軟件構建楊梅高密度遺傳連鎖圖譜，包含8條連鎖群，總遺傳距離為563.01cM，有1132個SNP和38個SSR標記，標記間平均距離為0.48cM。
　　4)利用84個SSR標記對來自6個省市的213份楊梅材料（包括99份雄株113份雌株以及1份雌

7、雄同株材料）和3份近緣種進行遺傳多樣性分析。鄰接法(Neighbour-joining)聚類分析結果將楊梅種與3個近緣種區(qū)分開，同時將楊梅雄株與雌株分開。STRUCTURE結果分析將213份楊梅材料劃分為兩個亞群:雄株為主種群（98份）、雌株為主種群(80份)。二次群體結構分析可將雄株為主種群進一步劃分為4個群體:混合雄株群、混合性別群、浙江雄株群和東魁品種群。雌株種群可進一步劃分為荸薺品種群和粉紅品種群兩個群體。浙江省楊梅具有廣泛的遺

8、傳多樣性，‘荸薺’、‘東魁’和‘粉紅’品種分別被劃分到不同的品種群中，筆者推斷浙江省是楊梅栽培起源中心。雌株群體遺傳多樣性指標比雄株群體的稍高，但沒有顯著差異。在95％置信度水平上，發(fā)現(xiàn)2個SSR位點ZJU062和ZJU130的Fst值（遺傳分化系數(shù)）為0.455和0.333，這兩個位點導致雌雄性別群體的遺傳結構分離，因此推斷ZJU062和ZJU130與性別相關。ZJU062和ZJU130分別定為于LG5的scaffold_1004和L

9、G2的scaffold_91上。本研究為楊梅雌雄株遺傳多樣性研究提供基礎同時也為性別控制基因組位置和楊梅育種提供相關參考信息。
　　5)對楊梅品種‘荸薺’的雌花、‘荸薺’突變的雄花和雌雄同株花序中表達的sRNA進行高通量測序和降解組測序。3個sRNA文庫中分別獲得測序數(shù)量為12104480條，12242575條和11911476條。共鑒定出194條保守的miRNA，隸屬于32個miRNA家族，以及預測出33條新的miRNA。5個保