CN106868200A - 一种与猕猴桃总糖含量性状qtl位点紧密连锁的分子标记及应用 - Google Patents

一种与猕猴桃总糖含量性状qtl位点紧密连锁的分子标记及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种与猕猴桃总糖含量性状QTL位点紧密连锁的分子标记及应用，根据该分子标记设计的引物为正向引物TS‑F为5’‑TCGGTAGCTCTTCCACATCC‑3’，反向引物TS‑R为5’‑CACTCACCTGCATTTGATACGA‑3’。本发明首次定位了猕猴桃中控制总糖的主效QTL位点，可解释24.36%的表型方差，通过检测与总糖含量相关的分子标记，即可预测猕猴桃总糖含量，进而准确快速筛选总糖含量较高的优良单株。

Description

一种与猕猴桃总糖含量性状QTL位点紧密连锁的分子标记及 应用
技术领域
本发明属于分子生物学及遗传育种技术领域，更具体涉及一种与猕猴桃总糖含量性状Q TL位点紧密连锁的分子标记及应用。
背景技术
猕猴桃富含维生素C、膳食纤维和多种矿物质营养，是一种深受消费者青睐的健康水果。中国是猕猴桃属植物的原始起源中心，猕猴桃资源极为丰富，遗传多样性高，中国拥有全世界猕猴桃物种资源总数的96％左右。凭借丰富的自然资源，选育聚合优良性状的新品种，对猕猴桃产业的健康稳定发展起到关键作用。猕猴桃果实的主要糖组分为果糖和葡萄糖，同时含有少量蔗糖成分。果实中糖、酸含量及其比值对果实风味品种有着非常重要的影响。因此增加总糖含量对改善猕猴桃果实品质至关重要，是猕猴桃育种的重要目标之一。
传统猕猴桃育种中，童期长、种植占地面积大等是影响育种效率的主要困难。随着分子生物学和测序技术的迅猛发展，对性状的选择正在逐渐由表型选择向基因型选择过渡。分子标记辅助育种能利用与目标性状基因紧密连锁或共分离的分子标记对个体进行筛选，以达到提高目标性状选择效率、缩短育种年限的目的。近年来，在苹果、梨、葡萄等果树中，已成功开发了重要农艺性状分子标记，利用分子标记进行辅助选择也日趋成熟。然而，猕猴桃重要农艺性状定位及相关分子标记开发工作比较匮乏。2013年，猕猴桃基因组草图的公布为基因组学研究和猕猴桃分子辅助育种提供了重要基础。随后，基于构建猕猴桃高密度遗传图谱，开发了3个性别鉴定标记，在育种早期进行性别鉴定，避免了人力和物力的浪费。农艺性状QTL定位就是在遗传分离群体的基础上，借助分子标记和遗传图谱，利用QTL作图软件对分离群体的数量性状表型数据进行分析，从而确定数量性状基因在染色体上的位置和效应。利用遗传连锁图谱，结合表型数据开展数量性状位点(Quantitative TraitLoci，QTL)扫描，已成为解析复杂数量遗传学规律、有效定位关键农艺性状、开发关联分子标记以及对优良性状进行早期选择的有效手段。
目前，对猕猴桃重要品质性状总糖的QTL定位以及发掘与总糖相关的分子标记研究尚未开展。开展猕猴桃总糖的QTL研究，基于QTL位点信息进行分子标记筛选，有助于提高对猕猴桃总糖性状选择的育种效率，节约育种成本，提升猕猴桃产业经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用，包括针对猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基设计的引物在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用，包括包含有猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基的猕猴桃序列在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用。
本发明的目的在于提供了一种与猕猴桃总糖含量性状QTL位点紧密连锁的分子标记的引物，引物为TS-F：5’-TCGGTAGCTCTTCCACATCC-3’和TS-R：5’-CACTCACCTGCATTTGATACGA-3’。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：
一种与猕猴桃总糖含量性状QTL位点紧密连锁的分子标记的获得：
①使用总糖含量低的山梨猕猴桃‘MT570001’猕猴桃和总糖含量高的中华猕猴桃‘桂海4号’杂交构建F1分离群体。在该群体结果第6年，选择125株F1群体的后代单株为研究对象。
②采集群体125份单株叶片，利用CTAB法提取总DNA。根据RADseq方法构建中华猕猴桃‘桂海4号’、山梨猕猴桃‘MT570001’以及125株子代的文库并测序。
③将测序数据进行过滤，去除低质量碱基含量大于50％的序列，剔除有测序接头污染和大量重复的序列。使用软件SOAP2将符合过滤标准的测序数据比对到参考基因组，对每个样本进行位点变异检测，统计多态性位点在群体中的遗传类型。
④利用Joinmap4.0分析软件构建基于SNP标记的猕猴桃遗传图谱。将符合遗传分离规律的多态性标记位点，按Joinmap4.0软件格式导入，剔除数据缺失率在10％的位点，排除显著偏分离位点，采用Kosambi作图函数构建高密度遗传图谱。
⑤在果实成熟期，对中华猕猴桃‘桂海4号’、山梨猕猴桃‘MT570001’以及125株群体单株果实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量进行测量。每个样本随机采集10个果实，使用Agilent 7890N气相色谱仪通过气相色谱法测定果实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，将果糖、葡萄糖和蔗糖含量的总和计为果实的总糖含量。
⑥将样本总糖含量数据和标记的基因型数据导入MapQTL5.0软件，选择多区间作图法，设置LOD阈值为3.0，对猕猴桃总糖进行QTL定位分析。最终检测到与总糖含量相关的主效QTL位点，对该性状的贡献率为24.36％，该位点与对应的SNP标记在连锁群上的遗传距离为20.4cM。
⑦提取猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基上下游各100bp的序列，按照设计引物原则，开发设计SNP标记引物。正向引物TS-F为5’-TCGGTAGCTCTTCCACATCC-3’，反向引物TS-R为5’-CACTCACCTGCATTTGATACGA-3’。扩增产物大小为108bp。
本发明的保护范围包括：猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用，或者基于猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基设计的引物在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用，或是SEQ ID NO.3所示序列在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用。
以上所述的应用，可利用现有技术，对待检猕猴桃的第25号染色体的第6501186个碱基进行检测，实现对猕猴桃总糖含量进行早期筛选的育种目的。
本发明的积极效果：
本发明首次定位了猕猴桃中控制总糖的主效QTL位点，可解释24.36％的表型方差。在常规育种方法中，猕猴桃总糖含量的测定要等到成熟期，浪费大量时间和精力，且选择效率低下，而通过检测与总糖含量主效位点连锁的分子标记，可以在早期进行淘汰，不仅节约生产成本而且大大提高选择效率。本发明中猕猴桃总糖的主效基因位点位置明确，分子标记位点的检测方法方便快捷，不受环境影响。通过检测与总糖性状相关的分子标记，即可预测猕猴桃总糖含量，进而准确快速筛选总糖含量高的优良单株。
具体实施方式
本发明所述技术方案，如未特别说明，为常规技术；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。
实施例1：
与猕猴桃总糖主效QTL及开发连锁的分子标记的获得：
①本实施例中使用总糖含量低的山梨猕猴桃‘MT570001’猕猴桃和总糖含量高的中华猕猴桃‘桂海4号’杂交构建F1分离群体。在该群体结果第6年，选择125株F1群体的后代单株为研究对象。
②采集群体125份单株叶片，利用CTAB法提取总DNA。根据RADseq方法构建中华猕猴桃‘桂海4号’、山梨猕猴桃‘MT570001’以及125株子代的文库并测序。
③将测序数据进行过滤，去除低质量碱基含量大于50％的序列，剔除有测序接头污染和大量重复的序列。使用软件SOAP2将符合过滤标准的测序数据比对到参考基因组，对每个样本进行位点变异检测，统计多态性位点在群体中的遗传类型。
④利用Joinmap4.0分析软件构建基于SNP标记的猕猴桃遗传图谱。将符合遗传分离规律的多态性标记位点，按Joinmap4.0软件格式导入，剔除数据缺失率在10％的位点，排除显著偏分离位点，采用Kosambi作图函数构建高密度遗传图谱。
⑤在果实成熟期，对中华猕猴桃‘桂海4号’、山梨猕猴桃‘MT570001’以及125株群体单株果实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量进行测量。每个样本随机采集10个果实，使用Agilent 7890N气相色谱仪通过气相色谱法测定果实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，将果糖、葡萄糖和蔗糖含量的总和计为果实的总糖含量。
⑥将样本总糖含量数据和标记的基因型数据导入MapQTL5.0软件，选择多区间作图法，设置LOD阈值为3.0，对猕猴桃总糖含量进行QTL定位分析。最终检测到与总糖相关的主效QTL位点，对该性状的贡献率为24.36％，该位点与对应的SNP标记在连锁群上的遗传距离为20.4cM。
⑦提取猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基上下游各100bp的序列，按照设计引物原则，开发设计SNP标记引物。正向引物TS-F为5’-TCGGTAGCTCTTCCACATCC-3’，反向引物TS-R为5’-CACTCACCTGCATTTGATACGA-3’。扩增产物大小为108bp。
在中华猕猴桃‘桂海4号’中扩增的序列为SEQ ID NO.3所示；
在山梨猕猴桃‘MT570001’中扩增的序列为SEQ ID NO.4所示。
⑧利用高分辨率溶解曲线(HRM)技术对总糖含量进行分型。按照 Premix ExTaqTMII(Tli RNaseH Plus),ROX plus试剂盒说明，设计20uL反应体系：5ng·uL-1猕猴桃基因组DNA模板2ul，2×SYBR Premix 10ul，50×ROX Dye II 0.4ul，10uM TS-F和TS-R各0.8ul，双蒸水补足余量。扩增程序为：95℃预变性5s，60℃退火1min；95℃变性5s，60℃退火30s，进行35个循环。溶解程序为：95℃15s；60℃1min，再从60-95℃连续升温，每升高0.3℃收集1次荧光，95℃15s，最后降温至40℃。在Gene Scanning软件中自动生成扩增产物溶解曲线。
⑨对该分子标记的扩增产物溶解曲线进行分析，125个杂交后代分为两类基因型。线型分组1(与亲本中华猕猴桃‘桂海4号’的溶解曲线相同)中，69个后代单株的平均总糖含量为147mg/g；线型分组2(与亲本山梨猕猴桃‘MT570001’的溶解曲线相同)中，56个后代单株平均总糖含量为112mg/g。对125个杂交子代的总糖含量进行显著性检测，分析显示两类基因型个体的总糖含量差值为35mg/g，差异极其显著(P<0.005)。因此，通过对总糖的测定和HRM分析结果分析，证明该特异分子标记可以检测猕猴桃总糖含量的差异。
实施例2：
一种与猕猴桃总糖性状QTL位点紧密连锁的分子标记在猕猴桃育种中的应用，其步骤是：
(1)以国家猕猴桃资源圃中具有抗寒性高、抗病性好但总糖小的山梨猕猴桃做为母本，果实风味佳且总糖大的中华猕猴桃为父本杂交得到F1代。选取F1代群体中60个单株为研究对象。
(2)在果实成熟期，选取F1代群体60个单株，每株采集10个果实，使用Agilent7890N气相色谱仪通过气相色谱法测定果实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量，将果糖、葡萄糖和蔗糖含量的总和计为果实的总糖含量。
(3)提取F1代60个单株的总DNA，按照 Premix Ex TaqTMII(Tli RNaseHPlus),ROX plus试剂盒说明，设计20uL反应体系：5ng·uL-1猕猴桃基因组DNA模板2ul，2×SYBR Premix 10ul，50×ROX Dye II 0.4ul，10uM TS-F和TS-R各0.8ul，双蒸水补足余量。扩增程序为：95℃预变性5s，60℃退火1min；95℃变性5s，60℃退火30s，进行35个循环。溶解程序为：95℃15s；60℃1min，再从60-95℃连续升温，每升高0.3℃收集1次荧光，95℃15s，最后降温至40℃。在Gene Scanning软件中自动生成扩增产物溶解曲线。
对该分子标记的扩增产物溶解曲线进行分析，60个杂交后代分为两类基因型。线型分组1(与亲本中华猕猴桃‘桂海4号’的溶解曲线相同)中，28个后代单株的平均总糖含量为142mg/g；线型分组2(与亲本山梨猕猴桃‘MT570001’的溶解曲线相同)中，32个后代单株平均总糖含量为113mg/g。对60个杂交子代的总糖含量进行显著性检测，分析显示两类基因型个体的平均总糖含量差值为29mg/g，差异极其显著(P<0.005)。因此，通过对总糖的测定和HRM分析结果分析，说明通过分子标记辅助选择总糖位点，可以明显提高选择效率。
SEQUENCE LISTING
<110> 中国科学院武汉植物园
<120> 一种与猕猴桃总糖含量性状QTL位点紧密连锁的分子标记及应用
<130> 一种与猕猴桃总糖含量性状QTL位点紧密连锁的分子标记及应用
<160> 4
<170> PatentIn version 3.1
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
tcggtagctc ttccacatcc 20
<210> 2
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
cactcacctg catttgatac ga 22
<210> 3
<211> 108
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
tcggtagctc ttccacatcc atttcaactg ggtaaggctt cgtttcaatc tgctttacat 60
tgactgcaga agctaagaaa acattttcgt atcatatgca ggtgagtg 108
<210> 4
<211> 108
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
tcggtagctc ttccacatcc atttcaactg ggtaaggctt cgtttcaatc tgctttacat 60
tgactgcaga agctaagaaa acattttcgt atcaaatgca ggtgagtg 108

Claims (5)

1.一种猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用。
2.包含有猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基的猕猴桃序列在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，所述的序列为SEQ ID NO.3所示。
4.针对猕猴桃第25号染色体第6501186个碱基设计的引物在猕猴桃总糖含量筛选育种中的应用。
5.根据权利要求3所述的应用，所述的引物为TS-F：5’-TCGGTAGCTCTTCCACATCC-3’和TS-R：5’-CACTCACCTGCATTTGATACGA-3’。
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