毛白杨遗传连锁图谱的构建及重要性状的分子标记.doc

毛白杨遗传连锁图谱的构建及重要性状的分子标记
（作者：张德强 指导教师：张志毅教授）
摘要毛白杨（PopulustomentosaCarr.）是我国特有的乡土杨树，属杨柳科（Salicaceae）杨属(PopulusL.)白杨派(SectionLeuceDuby)树种，主要分布在我国黄淮海流域约100万平方公里的范围内。在我国北方，尤其是在黄河中下游林业生产和生态环境建设中占有重要地位。构建毛白杨遗传连锁图谱并进行数量性状位点（QuantitativeTraitLoci,QTLs）和质量性状位点分析，将对毛白杨物理图谱的构建、基因的图位克隆和分子标记辅助早期选择等研究具有重要的理论意义和潜在的实践意义。本研究建立了适合于毛白杨特点的遗传作图分离群体，运用扩增性片断长度多态性（AmplifiedFragmentLengthPolymorphisms，AFLPs）标记技术和拟测交作图策略，构建了第一张毛白杨及其杂种毛新杨的AFLP遗传连锁图谱。结合作图群体的表型资料，对毛新杨×毛白杨F1杂种的几个性状进行QTLs定位，并利用混合分群分析法（BulkedSegregantAnalysis,BSA）与AFLP技术相结合，对毛白杨种子胚根发育生根基因进行了分子标记。得到如下主要结论：
1.以毛白杨、毛新杨及银腺杨为材料，利用切枝水培和种子组织培养技术相结合建立了用于毛白杨遗传作图的三个较大的分离群体（均超过500株）。对三个作图群体的亲本进行AFLP标记多态性检测和对子代进行田间表型性状调查后，选取了DNA多态性高、生长性状、适应性和木材化学成分含量均有较大差异的毛新杨无性系TB01×毛白杨无性系LM50的子代分离群体作为构建第一张毛白杨遗传连锁图的作图群体。
2.选用AFLP标记技术结合拟测交作图策略首次构建了我国特有白杨派乡土树种毛白杨及其杂种毛新杨的AFLP遗传连锁图。51对AFLP引物组合在作图亲本间共检测到808个多态性位点。在P<0.01条件下，符合1∶1分离的标记共有655个（占标记总数的81.1％）。其中，用于毛白杨遗传连锁分析的共有411个位点，用于毛新杨遗传连锁分析的共有244个位点。利用Mapmakerversion3.0软件设置最大重组率=0.30和最小LOD值为5.0进行遗传作图。通过多点连锁分析后，毛白杨遗传图上共含有218个AFLP标记位点，连锁位点覆盖毛白杨基因组总长约2,683cM，连锁框架图上相邻标记间的平均距离为12.3cM，估计覆盖毛白杨基因组总长的87％。毛新杨遗传连锁图上共含有144个AFLP标记位点，连锁位点覆盖毛新杨基因组总长约1,956.3cM，相邻标记间的平均距离为13.6cM，估计覆盖毛新杨基因组总长的77％。
3.在国内首次利用毛新杨×毛白杨F1拟测交群体类型和AFLP遗传连锁图，对树高、高净生长、地径、材积、分枝角、分枝数、叶长、叶宽、叶长宽比、叶面积、叶脉数目、叶柄长、春季顶芽展叶时间、木材纤维素和木质素含量共15个性状进行了较系统的QTLs分析。利用单因素方差分析法共找到与这些性状相连锁的标记616个，其中有247个标记被定位于毛白杨和毛新杨遗传连锁图上。利用区间作图检测到控制这些性状的QTLs共113个，其中当LOD值>2.0时，对于材积量、分枝角、分枝数、叶长、叶宽、叶面积、叶柄长、叶脉数目、春季顶芽展叶时间、木材纤维素和木质素含量共11个性状检测到50个QTLs。
4.当LOD值>2.0时，利用区间作图法共检测到18个QTLs与主干材积量、分枝角和分枝数性状相连锁，每一性状可检测到4~8个QTLs，每一QTL可解释表型变异的7.2％~12.8％。而对于主干材积量性状共检测到4个QTLs，它们分别位于遗传连锁图的TLG1、TLG6、TLG8和TBLG2上，每一QTL可解释表型变异的8.0％、11.0％、8.2％和8.6％，相应每一QTL的加性效应值分别为＋0.936m3、＋0.946m3、＋1.198m3和＋0.950m3。其中位于TLG1、TLG6、TLG8上的QTLs的增效等位基因源于亲本毛白杨无性系LM50，位于TBLG2上的QTLs为亲本毛新杨无性系TB01的等位基因，这些QTLs总和可解释表型变异的35.8％。对于分枝角性状，利用区间作图共检测出6个QTLs，分别位于TLG2、TLG5、TLG7、TLG10、TLG16和TBLG14上，每一QTL可解释表型变异的7.4％~12.8％，共解释表型变异的57.7％。其中位于TLG7、TLG10和TLG16上的QTLs对分枝角有增效影响，其加性效应值分别为＋5.08℃、＋6.31℃和＋4.37℃，它们均源于亲本毛白杨无性系LM50。对分枝数性状共检测出8个QTLs，其中7个对