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解码樱桃性状全基因组关联研究推动甜樱桃育种

开心的月饼 2023-11-22 13:54:21 生活常识

甜樱桃(PrunusaviumL.)育种通过关键性状分子标记的鉴定取得了进展,主要品种的基因组测序为标记辅助选择(MAS)奠定了基础。

解码樱桃性状全基因组关联研究推动甜樱桃育种

尽管取得了这些进展,但数量性状基因座(QTL)分析的分辨率仍然不够,常常缺失基因关联。传统的育种过程也因效率低、成本高而受到阻碍。

全基因组测序的最新进展揭示了近200万个单核苷酸多态性(SNP),为全基因组关联研究(GWAS)提供了更高的标记密度。然而,SNP的分布仍然不均匀,阻碍了候选基因的精确定位。当前的挑战在于利用GWAS进行高分辨率绘图的潜力,以加快新的改良甜樱桃品种的育种。

2022年10月,园艺研究发表了题为“捷克甜樱桃(L.)大型收藏品对果实成熟度和品质性状的高分辨率全基因组关联研究”的观点。

在这项研究中,研究人员首先在IlluminaNovaSeq6000平台上使用双端测序,该平台产生了4.15-Tb的序列,其中单个样本贡献了7.6-36.8Gb。这种序列深度提供了广泛的基因组覆盖范围,允许鉴定分布在所有种质中的1,767,106个高质量单核苷酸多态性(SNP)。

使用主成分分析(PCA)和贝叶斯信息准则(BIC)进行的深入分析显示,遗传结构内没有亚群或强样本聚类,表明没有明显遗传亚群的同质群体。

从2012年到2020年对表型多样性进行了评估,揭示了各种性状的显着变异,在遗传资源集合(CGR)种质中比在育种材料(BM)中更为明显。不同种群之间的颜色特征显着不同,CGR品种显示出更广泛的色谱。BM种质的大小性状(例如果实重量)较大,这与选择性育种的目标相关,选择性育种的目标也倾向于晚熟特性。

此外,使用FarmCPU模型进行接近理想的基因组膨胀因子的全基因组关联研究(GWAS)揭示了与11个性状相关的59个SNP,其中包括收获时间,其中特定的SNP基因型与早熟或晚熟相对应。同样,发现10个SNP与果实和果肉颜色显着相关,其中chr3_23939472和chr1_41003304与果实颜色和果肉颜色均相关。

一个关键的发现是鉴定了MYB10区域的缺失,该区域与果实颜色决定相关,黄色果实在该区域具有纯合缺失。此外,研究发现18个SNP标记与果实的硬度特征之间存在显着关联,表明樱桃质地品质的遗传基础。同样,26个SNP与果实大小和重量相关,确定了这些重要商业性状的遗传基础。

最后,确定了包含群体内共同遗传的重要SNP的单倍型块,有助于绘制与特定性状相关的候选基因的图谱。在确定的141个候选基因中,有104个具有已知功能,这为了解它们在确定樱桃表型中的潜在作用提供了见解。

尽管在299个样本(CGR-BM)的主成分分析中没有识别出亚组,但BM和CGR之间发现了细微的差异。通过比较基因组的位置,证实与已知QTL共定位的22个SNP与先前描述为特定或相似性状的QTL的位点相关。

总之,总共发现了1,767,106个单核苷酸多态性(SNP),提供了详细的遗传图谱。在甜樱桃材料群体中鉴定出一组高度显着的SNP,这些SNP与收获时间、果实颜色、硬度和大小以及单倍型块相关。

这些发现增强了对甜樱桃关键表型性状遗传决定因素的理解,并为未来的育种工作奠定了坚实的基础。


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