一种与蓖麻果刺关联的SNP标记及其应用

技术领域

本发明涉及分子标记技术领域，尤其涉及一种与蓖麻果刺关联的SNP标记及其应用。

背景技术

蓖麻(Ricinus communis L.)是一种重要的工业油料作物，原产于印度、地中海盆地东南部和非洲东部。印度、巴西、中国、俄罗斯、泰国和菲律宾是最重要的蓖麻种植国。蓖麻油富含一种特殊的羟基脂肪酸，因此被用作许多不同的工业产品的原料。蓖麻的果刺性状是主要的农艺性状之一。常见的蓖麻蒴果分为有刺型和无刺型。但是在实际的大田育种中，将蓖麻蒴果性状划分为有刺和无刺两种类型比较笼统。比如在有果刺的育种材料中还常见到少量果刺型、中等数量果刺型、密刺型。目前，对蓖麻果刺性状的遗传和分子机制仍不清晰，尚未见到基于谱图定位获得的与蓖麻果刺性状关联的标记和基因的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与蓖麻果刺关联的SNP标记及其应用，基于已构建的高密度SNP遗传图谱，通过性状表型值与分子标记连锁分析对蓖麻果刺性状进行QTL定位，并通过基因注释在QTL区间筛选与蓖麻果刺性状关联的SNP分子标记，为蓖麻分子标记辅助育种提供理论依据。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种与蓖麻果刺关联的SNP分子标记，所述SNP分子标记为：mk2189、mk5539、mk5692和mk5693中的一种或几种；

所述mk2189的scaffold位置为28470，物理位置为118469，参考基因组碱基型为C，检测样本参考碱基型为T，所在的基因为28470.t000014；

所述mk5539的scaffold位置为29010，物理位置为74050，参考基因组碱基型为T，检测样本参考碱基型为A，所在的基因为29010.t000006；

所述mk5692的scaffold位置为29491，物理位置为6385，参考基因组碱基型为C，检测样本参考碱基型为G，所在的基因为29491.t000001；

所述mk5693的scaffold位置为29491，物理位置为14928，参考基因组碱基型为G，检测样本参考碱基型为A，所在的基因为29491.t000004或29491.t000005。

本发明还提供了所述的与蓖麻果刺关联的SNP分子标记在鉴定蓖麻果刺上的应用。

作为优选，所述蓖麻的品种为SL1和HCH1。

本发明提供了一种与蓖麻果刺关联的SNP标记及其应用。本发明提供的与蓖麻果刺关联的SNP分子标记为：mk2189、mk5539、mk5692和mk5693中的一种或几种。本发明通过对一组多世代蓖麻遗传群体的果刺性状进行遗传规律分析，得出蓖麻果刺是由一对不完全显性基因控制的性状，有刺为显性，无刺为隐性。通过性状表型值与分子标记连锁分析对蓖麻果刺性状进行QTL定位，并通过基因注释在QTL区间筛选与蓖麻果刺性状关联的SNP分子标记，为蓖麻分子标记辅助育种提供理论依据。

附图说明

图1为亲本及其部分后代单个蒴果，其中A为母本HCH1，B为父本SL1，C为部分F

图2为连锁群标记分布图，其中X轴为染色体编号，Y轴为遗传距离(cM)，横线左端为Marker遗传距离，横线右端为Marker名称；

图3为果刺性状QTL定位结果，其中纵坐标为LOD值，横坐标为不同连锁群编号。

具体实施方式

本发明提供了一种与蓖麻果刺关联的SNP分子标记，所述SNP分子标记为：mk2189、mk5539、mk5692和mk5693中的一种或几种；

所述mk2189的scaffold位置为28470，物理位置为118469，参考基因组碱基型为C，检测样本参考碱基型为T，所在的基因为28470.t000014；

所述mk5539的scaffold位置为29010，物理位置为74050，参考基因组碱基型为T，检测样本参考碱基型为A，所在的基因为29010.t000006；

所述mk5692的scaffold位置为29491，物理位置为6385，参考基因组碱基型为C，检测样本参考碱基型为G，所在的基因为29491.t000001；

所述mk5693的scaffold位置为29491，物理位置为14928，参考基因组碱基型为G，检测样本参考碱基型为A，所在的基因为29491.t000004或29491.t000005。

本发明还提供了所述的与蓖麻果刺关联的SNP分子标记在鉴定蓖麻果刺上的应用。

在本发明中，所述蓖麻的品种优选为SL1和HCH1。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

1.实验材料

2018年选择纯合的密刺型两性株SL1父本和无刺型镶嵌型雌性系(雌性穗部镶嵌式分布极少量的雄花)HCH1母本(图1，A、B)，杂交收获正交F

2.蓖麻果刺性状调查

待到植株成熟期，调查各世代群体蓖麻蒴果无刺、少刺、中刺、密刺植株数目，将中刺和少刺统计为中间型。用

3.高密度遗传图谱的构建

依据前期对蓖麻两个亲本及其150个子代的全基因组测序数据，基于蓖麻亲本基因型检测结果，进行亲本间多态性标记开发。对分型后的子代标记进行异常碱基检查、完整度过滤、偏分离标记过滤。针对每个连锁群使用Joinmap4.1对每个连锁群的标记进行排序，最终获得高密度SNP标记图谱。用perl SVG模块绘制连锁图。

4.蓖麻果刺性状QTL定位分析

基于上述遗传图谱结果，结合蓖麻150个F

5.筛选分子标记和候选基因

蓖麻基因组数据库(Ricinus communis v0.1)下载自PYTOZOME V13数据库(http://phytozome.jgi.doe.gov/pz/)，通过基因注释信息筛选QTL定位区间内的关联分子标记和候选基因。

6.遗传分析

通过对亲本正反交F

表1各世代分离比及卡方检验

注a.0个单元(.0％)具有小于5的期望频率。

7.高密度遗传图谱

通过测序数据的比对和群体SNP标记开发，针对每个连锁群使用Joinmap4.1对每个连锁群的标记进行排序(连锁群使用极大似然算法排序，Kosambi函数计算遗传距离)，共得到10个连锁群(表2、图2)，遗传距离总长为3355.03cM，上图标记总数为5713个，标记间的平均遗传距离为0.59cM。

表2遗传连锁群信息统计

8.QTL定位结果

使用MapQTL中的PT(Permutation test,1000次)确定表型的LOD值阈值。本次实验LOD阈值选取，在95％置信度选取每条连锁群对应的LOD值(即选取第六列在0.95时对应的第二列的LOD为该连锁群的LOD阈值；当第六列没有0.95时，选取大于0.95且最接近0.95的值；)；在全基因组水平上，选取95％置信区间下的LOD(即Interval栏的值)为表型LOD阈值；最终确定蓖麻蒴果果刺性状定位的LOD阈值为3.9。果刺性状表型LOD值阈值结果如表3所示。

利用WinQTL软件的CIM作图法对果刺性状进行QTL定分析，选择LOD值≧3.9的QTL区段。最终在9号连锁群获得一个主效QTL簇(如图3)。该QTL区间138.31cM-164.91cM，遗传距离26.60cM(如表4所示)，解释表型变异率为5％-90％。

表3 QTL置换检验结果

注：Group，连锁群编号；GW表示整个基因组；Interval，LOD区间；Count，置换检验1000次，上述LOD区间值出现的次数；Cum count，置换检验1000次，<＝LOD出现次数；Rel.count，Count/置换检验总次数(例如1000次)；Rel.cum.count，Cum count/置换检验总次数。

表4 QTL分析结果

注：Trait性状；CT果刺英文Capsule thorn缩写；Chromosome连锁群编号；positon/cM遗传距离，单位cM；LOD该QTL的LOD值；Additive加性效应；Dominant显性效应RIL或DH群体显性效应值为0；R

9.紧密关联SNP标记及候选基因

将QTL区间138.31cM-164.91cM内的17个SNP标记进行基因注释分析，筛选得到4个与蓖麻果刺性状关联的SNP标记(表5)，其中2个变异发生在基因的编码区，2个发生在基因的上下游1Kb内。一般将基因的编码区和上下游1Kb内发生变异的标记认定为可能与性状关联的分子标记。根据参考基因注释信息可知，其中mk2189、mk5539、mk5692标记所对应的候选基因均编码保守假定蛋白，基因功能未知。mk5693所对应的上游选基因编码含五肽重复序列的蛋白质，mk5693所对应的下游基因编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。推测这5个基因28470.t000014、29010.t000006、29491.t000001、29491.t000004、29491.t000005。是与蓖麻果刺性状相关的基因。

表5定位区间编码区SNP标记位置信息

关于蓖麻遗传育种研究的基础较弱，在选择具有理想性状的植株，特别是多基因控制性状时，需要很长时间及缺乏精确性，蓖麻品种改良进程缓慢。分子标记辅助育种(MAS)方法可以有效地解决这些问题。遗传图谱和数量性状定位(QTLs)是分子标记辅助育种(MAS)重要工具。

有研究者认为有刺品种易炸裂。印度Anjanik的研究结果表明，蓖麻蒴果有刺为显性，无刺为隐性；菲律宾Aranez研究指出，不完全显性基因控制蒴果果刺，这与本研究结果一致。2014年黄凤兰利用RAPD分子标记技术筛选有刺和无刺材料的差异片段，得到一段可能与蓖麻果刺性状相关的112bp的DNA序列。高密度SNP标记遗传图谱的标记密度、图谱的分辨率远远高于传统SSR、ISSR、RAPD等标记。目前尚未见到基于谱图定位获得的与蓖麻果刺性状关联的标记和基因的研究。本研究结果所获得的SNP变异位点以及对应的基因均为最新发现。

本研究通过对一组多世代蓖麻遗传群体的果刺性状进行遗传规律分析，得出蓖麻果刺是由一对不完全显性基因控制的性状。首次基于已构建的高密度遗传图谱，将蓖麻果刺性状定位在9号连锁群，QTL区间138.31cM-164.91cM(遗传距离26.60cM)。并筛选到与蓖麻果刺性状紧密关联的4个SNP标记mk2189、mk5539、mk5692、mk5693，筛选到与蓖麻果刺形状相关的5个候选基因28470.t000014、29010.t000006、29491.t000001、29491.t000004、29491.t000005。

由以上实施例可知，本发明提供了一种与蓖麻果刺关联的SNP标记及其应用。本发明提供的与蓖麻果刺关联的SNP分子标记为：mk2189、mk5539、mk5692和mk5693中的一种或几种。本发明通过对一组多世代蓖麻遗传群体的果刺性状进行遗传规律分析，得出蓖麻果刺是由一对不完全显性基因控制的性状，有刺为显性，无刺为隐性。通过性状表型值与分子标记连锁分析对蓖麻果刺性状进行QTL定位，并通过基因注释在QTL区间筛选与蓖麻果刺性状关联的SNP分子标记，为蓖麻分子标记辅助育种提供理论依据。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。