基于GBS技术开展柚类资源群体遗传评价并发掘酸含量相关基因

摘要：

[目的]弄清我国柚类种质资源的起源与演化、群体遗传结构和多样性水平,高效利用柚类自然资源群体发掘与果实重要品质性状相关的基因,为柚类种质资源群体的遗传结构研究、起源演化和柚类种质创新提供重要的理论及实践依据.[方法]利用国家果树种质重庆柑橘资源圃中保存的具有广泛遗传多样性和不同地理来源的282份柚类资源作为材料,采用EcoR I限制性内切酶消化基因组DNA后构建GBS文库,然后进行Illumina HiSeq PE150二代测序获得短读序列,通过BWA软件将序列映射到柚参考基因组上,利用SAMTOOLS软件鉴定SNP位点.依据SNP的基因分型结果,进行主成分分析和群体结构分析,并采用邻接法构建系统演化树,分析亚群的遗传多样性水平.选择23个低酸种质和32个高酸种质构成两个群体进行Fst、XP-CLR分析,同时利用282个柚类种质的基因型数据与果实可滴定酸含量的表型数据进行GWAS全基因组关联分析.[结果]利用GBS简化基因组测序技术对282份柚类种质进行测序,获得201.66 Gb的原始测序数据,每个样本的平均测序数据量为0.72 Gb,经过测序深度为5×次要等位基因频率>0.01、Miss0.2的筛选条件过滤,最终获得121726个高质量的SNP位点.主成分分析、群体结构分析和聚类分析均表明282份柚类资源可被分为6个亚群,其中柚与'清见'杂交群体、葡萄柚等橘柚杂种群体可明显区别于其他真正柚类种质.不同地理来源和特定类型的柚类种质在遗传水平上存在明显差异,来源于泰国、越南等东南亚国家的柚类资源形成了较为独特的类群,与国内的沙田柚类、文旦柚类、垫江柚类等群体能够明显区分开.在中国南方的大部分柚类种质中有来自于越南柚的基因渗入,表明越南是柚的原始起源中心.另外,一些来源不清的柚类种质也通过GBS技术得以准确鉴定.Fst、XP-CLR选择性清除分析发现在7号染色体上的强烈选择信号区域中包含有丙酮酸脱氢酶复合物二氢硫辛酰赖氨酸残基乙酰转移酶(PDH-E2)和铝激活苹果酸转运蛋白(ALMT9),涉及柠檬酸的合成和运输.GWAS全基因组关联分析在2号染色体上鉴定了一个与果实酸度高度关联的区域.[结论]GBS技术为研究柚的系统发育和演化提供了一种可靠和高效的方法.本研究表明人工杂交育种、长期人工选择和驯化、地理隔离是形成不同类型柚类种质的驱动力,同时也是导致柚类种质遗传分化和多样性增加的重要原因.通过Fst、XP-CLR选择性清除和全基因组关联分析鉴定了多个与柚类果实柠檬酸含量相关的候选基因,为柚类的遗传改良和育种提供了重要的基因资源.

关键词：GBS、柚系统演化、果实酸度调控基因、GWAS

所属期刊栏目：56

分类号：S917.4;R737.9;S551.7

资助基金：国家重点研发计划;国家重点研发计划;种质资源精准鉴定;江西科技计划项目

在线出版日期：2023-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1547-1560