我国辣椒核心种质评价及其主要园艺性状的全基因组关联分析

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辣椒(Capsicum spp.),属于茄科辣椒属一年生或多年生植物,是一种世界性的重要蔬菜和调味品,在我国的年栽培面积约3000万亩,约占我国蔬菜种植面积的10%,对我国农业农村发展,蔬菜市场的周年供应具有重要意义。本研究对349份我国辣椒核心种质(Capsicum spp.),进行园艺性状的调查以及遗传多样性分析,评价核心种质多样性水平;对辣椒资源进行全基因组重测序,开发SNP;进而利用SNP标记进行群体结构分析;对312份一年生辣椒材料(Capsicum annuum L.)进行了2016年和2017年两年的表型调查,将表型数据与SNP标记结合进行园艺性状的全基因组关联分析(GWAS),挖掘与园艺性状相关联的遗传位点。主要的研究内容和结果如下:1.我国辣椒核心种质园艺性状多样性的分析:通过对349份辣椒核心种质的48个主要园艺性状进行表型调查和分析,平均变异系数和Shannon信息指数分别为39.0%和1.28;其中单果质量、最长侧枝长度以及单株果数的变异系数均超过了90%;叶柄长和叶片长的Shannon信息指数最高,为2.10;性状表现形式最丰富的为果形,其变异系数和Shannon信息指数也均较高,分别为42.87%和1.88。园艺性状的聚类分析将349份辣椒种质在遗传距离为0.35时分为11个群体,群体1中98.7%的材料为一年生辣椒,89.1%的除一年生辣椒外其余种材料属于群体2-11;分类结果基本可以将试验材料按照来源以及所属种区分开来,群组之间表型差异较明显。2.我国辣椒核心种质基于全基因组SNP的遗传多样性和群体结构分析:对349份我国辣椒核心种质材料进行了平均测序深度为8.5X的重测序,全基因组1X和4X的覆盖率平均分别为90.56%和76.59%。筛选和过滤得到了3,329,373 SNPs,其中位于基因间区的SNPs的数目最多,平均达到7,039,123个,占总SNPs数目的94.8%;只有平均约5.2%位于基因上。利用开发的SNPs标记,对349份一年生辣椒群体进行进化树分析,主成分分析以及群体结构分析,结果表明349份辣椒资源中存在明显的群体结构,一年生辣椒资源和灌木状辣椒等其它种形成了两个明显的类群。灌木状辣椒种和中国辣椒在进化树以及主成分分析上的位置相邻,这说明中国辣椒在亲缘关系上与灌木状辣椒更为相近。与柔毛辣椒、下垂辣椒以及其它种辣椒材料相比,一年生辣椒和灌木状辣椒以及中国辣椒在遗传进化上更为相似。312份一年生辣椒亲缘关系亲近,遗传结构相似,群体内未出现明显分层现象,为防止后续的关联分析出现假阳性问题,可以被选择为后续的全基因组关联分析的材料。3.312份一年生辣椒群体(Capsicum annuum L.)主要园艺性状的全基因组关联分析:对312份一年生辣椒种材料的48个园艺性状进行了2016年和2017年为期两年的园艺性状调查,结果表明,除植株分枝性外,其余47个园艺性状两年的调查结果相关性极其显著。基于高倍重测序开发的SNP数据,对312份一年生辣椒的48个主要园艺性状进行了全基因组关联分析。结果表明果实辣味等20个性状定位到了94个显著关联的SNPs,其中多个位点与前人研究一致。
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