野生花生含油量与SSR标记的关联分析

【摘要】：花生(Arachis hypogara L.)是我国重要的油料作物之一,高油花生品种的培育已经成为我国花生育种的重要目标。但是,我国生产上应用的花生品种含油量不高,主要原因是栽培种资源中高油种质匮乏,对含油量的遗传机制研究较少,含油量受环境影响大致使育种中根据表型选择困难。国内外许多研究表明,野生花生拥有某些栽培种花生不具备的优良性状,如对叶部病害和病毒病的高度抗性甚至免疫。但是,国内外对野生花生的含油量研究较少。因此,有必要鉴定野生花生的含油量,发掘稳定高油的野生花生种质,探索利用野生花生资源来拓宽栽培种花生含油量的遗传基础,建立含油量的分子标记。关联分析和连锁分析是目前研究目标性状分子标记的主要方法。以自然群体为材料,通过基于连锁不平衡的关联分析方法,可以同时分析多个材料的目标性状,还可以同时对多个性状进行分析,特别适合于数量性状如含油量的分析。国内外许多研究表明,野生花生不同种间存在同源性,相互之间存在可交配性。因此,可以利用野生花生的自然群体进行关联分析。本研究以国家野生花生种质圃保存的野生花生为材料,多年多重复检测含油量,同时用SSR技术对这些野生花生材料进行多态性分析,应用关联分析方法,建立含油量的分子标记。主要研究结果如下: 1.利用GB/T14488.1-93和GB/T17377-1998方法,对86份野生花生资源(包括二倍体和四倍体)含油量及脂肪酸成分进行多年重复鉴定,明确了野生花生的含油量及其脂肪酸组成的遗传变异。研究结果表明,野生花生含油量的最低值、最高值和平均值分别为53.98%、63.74%和56.76%,均高于栽培种花生资源的对应值,棕榈酸、硬脂酸、花生酸和花生烯酸含量与栽培种相似,亚油酸和山嵛酸含量稍高于栽培种,而油酸含量稍低于栽培种。发掘出高油种质(含油量≥55%)81份,特高油种质(含油量≥58%)16份,分别占鉴定资源的94.19%和18.60%,其中含油量达63.74%的种质A. appressipila是目前所发现的野生花生资源中含油量最高的种质。 2.以20份高油野生花生为材料,用46对扩增条带清晰且多态性丰富的SSR引物对其基因组扩增,共扩增出425条多态性条带。每对引物扩增获得的条带数为2-21,平均9条。其中引物2E6的扩增效率最高,能将20份材料中的14份区分开。双引物组合2E6/PM403的鉴别能力最强,能将20份材料中的18份区分开。5组三引物组合能将20份材料完全区分,包括2E6/PM403/1B9、2E6/PM403/9A7、2E6/PM403/10H1A、2E6/PM403/PM201、2E6/PM403/PM458,其中三引物组合2E6/PM403/10H1A为最佳引物组合。综合使用野生花生材料的国家统一编号、引物名称和分子数据建立了20份野生花生高油种质DNA指纹身份数据库。 3.以79份二倍体野生花生为材料,从346对引物中筛选出87对扩增条带清晰、多态性丰富且覆盖野生花生A基因组和B基因组全部连锁群的SSR引物对其基因组DNA进行扩增,87对引物共产生756个多态性位点,应用STRUCTURE软件和SPAGedi软件分析群体结构和Kinship亲缘系数。结果表明,所涉及的野生花生分为两个亚群,两两材料间kinship﹤0.2的情况约占75%,表明79份野生花生材料之间亲缘关系较远,反映了野生花生资源的广泛性及多样性。 4.利用TASSEL2.1软件进行关联分析,共检测到65个与目标性状相关的SSR标记位点。其中,7个位点与含油量相关,表型变异解释率变异范围0.0218-0.0468,其中贡献率最高的位点为XY-27-1。2个位点与棕榈酸含量相关联,表型变异解释率变异范围0.0268-0.0361。9个位点与油酸相关联,表型变异解释率变异范围0.0292-0.0543,贡献率最高的位点为POCR39-140。13个位点与亚油酸相关联,表型变异解释率变异范围0.0215-0.0609,贡献率最高的位点为POCR39-140。18个位点与花生烯酸相关联,表型变异解释率变异范围0.0086-0.0438,贡献率最高的位点为POCR39-140。8个位点与山嵛酸相关联,表型变异解释率变异范围0.017-0.0466,贡献率最高的位点为POCR39-140。8个位点与二十四碳烷酸相关联,表型变异解释率变异范围0.0063-0.0206,贡献率最高的位点为XY-89-258。所有标记对性状表型变异的解释率变异范围0.0063-0.0609,平均为0.0303。 5.通过等位变异效应分析,发现与含油量关联位点的等位变异中,有5个等位变异具有增效效应,XY-27-1和GI620-234的增效效应最大(+6.24),2个等位变异具有减效效应,XY-2-184减效效应最大(-0.91)。棕榈酸关联位点的2个等位变异均为减效效应,其中,PMc660-214减效效应最大(-0.54)。与油酸关联位点的等位变异中,有4个增效等位变异,POCR39-140增效效应最大(+13.67),5个减效等位变异,XY-2-162减效效应最大(-13.7)。与亚油酸关联位点的等位变异中,7个增效等位变异,6个减效等位变异,XY-2-162增效效应最大(+12.31),XY-38-166减效效应最大(-12.31)。与花生烯酸关联位点的等位变异中,7个增效等位变异,11个减效等位变异,XY-95-175增效效应最大(+1.3),XY-38-166和4B11-200的减效效应最大(-1.18)。与山嵛酸关联位点的等位变异中,6个增效等位变异,2个减效等位变异,XY-95-175增效效应最大(+2.37),POCR39-140减效效应最大(-2.04)。与二十四碳烷酸关联位点的等位变异中,3个增效等位变异,5个减效等位变异,XY-2-162和XY-89-258增效效应最大(+1.21),XY-27-5减效效应最大(-1.22)。