|
基迪奥合作客户又双叕发文啦！今天我们的技术咖来解读一下这篇发表在《Horticulture Research》的文章，看一下作者是怎么研究梨皮颜色基因定位的。 合作单位：南京农业大学、中国农业科学院果树研究所 发表杂志：《Horticulture Research》 影响因子：3.6 梨是一种重要的温带水果作物。在中国，梨种植超过112万公顷，产量为1810万吨，占全球梨产量的70.1％。梨皮颜色是一个重要的性状，红皮比较容易吸引消费者，其中的花青素具有抗氧化效果。在中国，绿色、黄色和棕红色的梨品种很常见，但是红皮的品种很少见，鉴定梨的红皮基因有助于促进栽培种的选择和育种。 目前关于亚洲梨红皮性状的研究很少。由于梨的红皮性状与叶的颜色没有明显的相关性，因此无法在幼苗阶段对红皮果实进行初步选择。该研究使用改良的QTL-seq方法在亚洲梨分离群体中定位红皮基因区间，并鉴定可用于标记辅助育种的分子标记。 以满天红、红香酥为父母本，构建F1杂交群体，包含348个个体。 以满天红、玉露香为父母本，构建F1杂交群体，包含458个个体。 使用以满天红、红香酥为父母本构建的F1杂交群体中的28个红皮梨和27个绿皮梨构建混池（图1），混池中各样品等量DNA混合，构建350bp插入片段文库进行测序和红皮基因定位，并利用F1杂交群体进行连锁分析。 图1 满天红和红香酥及其构建混池的红皮和绿皮个体 QTL-seq一般用于由纯合亲本构建的群体进行基因定位研究，通过SNP index和Δ(SNP-index)的扫描可检测性状的定位区域。当构建群体的亲本杂合时，相邻位点的Δ(SNP-index)可能发生正值与负值交替出现的情况，当window内的Δ(SNP-index)取平均值时，有些候选区域的值趋向于0，这种情况极大地干扰了以window为单位的候选区域鉴定。该研究以Δ(SNP-index)的绝对值|Δ(SNP-index)|作为指标扫描基因组区域（图2），发现其在杂合亲本构建的F1群体中具有较好的基因定位效果。 图2 纯合和杂合作物的QTL-seq分析示意图 两个F1群体在2014和2015年分别进行了红皮和绿皮表型的分离比鉴定（表1）。在以红香酥和满天红为父母本构建的F1群体中含有299个个体，其中117个为红皮，182个为绿皮。在以满天红和玉露香为父母本构建的F1群体中含有310个个体，其中148个为红皮，162个为绿皮。 表1 红绿皮性状在两个群体中的分离比例 红皮梨混池测序深度为19.65 ×，绿皮梨混池测序深度为22.98 ×，测序reads比对到参考基因组序列后，对每一个SNP计算其SNP-index，过滤后得到2,280,509个SNPs。基于|Δ(SNP-index)|方法鉴定到的候选区域长2.18Mb，而基于Δ(SNP-index)方法鉴定到的候选区域长1.72 Mb，二者之间存在1.1Mb的重叠。 很多由于亲本的杂合性而无法鉴定的候选区间通过|Δ(SNP-index)|方法得到鉴定，如位于scaffold NW_008988130.1上的500 001-580 000 bp和760 001-960 000 bp区间，位于scaffold NW_008988141.1上的880 001-940 000 bp区间，说明在杂合作物中定位性状位点时，|Δ(SNP-index)|方法比Δ(SNP-index)强大。 图3 使用Δ(SNP-index)和|Δ(SNP-index)|方法进行QTL-seq分析 使用231个InDel和55个SSR标记在群体中筛选亲本多态性并缩小候选区间，其中12个扩增出清晰的条带并能区分开红绿皮性状。在满天红和红香酥构建的F1群体中利用这12个标记进行连锁分析。连锁群长21 cM, 含有11个分子标记和红绿皮性状位点，其中3个标记（ZFRI130-16, In2130-12和In2130-16）距离红绿皮性状仅2.5 cM, 这些标记在使用玉露香和满天红构建的群体中表现高度的一致性。因此，这些标记可以用于红皮梨的育种选择。 红绿皮基因定位于In5039-33和ZFRI130-16之间的区间中，该区间位于第5号染色体的582.5 -kb内，含有81个基因。花青素生物合成通路上的基因没有出现在该区间中，但一些已知与花青素合成相关的NAC、WRKY转录因子位于该区间，仍需要进一步的实验验证。 图4 红绿皮基因的连锁分析 该研究针对梨皮颜色开展基因定位研究，由于亲本都是杂合的，因此通过QTL-seq方法鉴定候选基因存在一定的困难。研究人员改进了QTL-seq分析中的|Δ(SNPindex)|方法来提高红皮基因定位的准确性。研究结果说明在杂合作物中定位性状基因位点时，|Δ(SNP-index)|方法比Δ(SNP-index)强大。 使用遗传群体中的28个红皮梨和27个绿皮梨构建混池，将 QTL区间定位于5号染色体上。开发区间中的indel和SSR标记，将候选基因定位于582.5kb区间内，一些已知与花青素合成相关的NAC、WRKY转录因子位于该区间的81个基因中。3个标记与红绿皮基因连锁，可以用于鉴定亚洲梨群体中的红皮性状。 参考文献： 【1】Huabai Xue, et al. Interval mapping for red/green skin color in Asian pears using a modified QTL-seq method. Horticulture Research (2017) 4, 17053; doi:10.1038/hortres.2017.53 近期基迪奥合作客户文章解读：
|
|
|
