中国香菇重要性状的全基因组关联分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bjyueying886
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香菇是世界上产量第二大食用菌,仅次于双孢蘑菇。香菇产业在我国食用菌产业的整体发展中占据着举足轻重的地位。我国幅员辽阔,野生香菇种质资源极为丰富,这为香菇育种以及挖掘抗性变异提供了可能。香菇大多数农艺性状都是由微效多基因控制的数量性状,易受环境影响,仅对于表型进行遗传改良效果并不明显。以全基因关联分析为途径的分子标记辅助选择可以高效挖掘与农艺性状以及抗逆性状相关的遗传变异位点,有助于解析性状的遗传基础,也为育种提供优良的种质材料。本研究以59个野生香菇菌株群体和126(96个野生+30个栽培)个香菇菌株混合群体为实验材料,测定了野生群体的11个农艺性状,混合群体的3个抗逆性状,利用基于全基因组重测序开发的高密度SNP(单核酸多态性)标记,对供试群体进行全基因组关联分析。主要结果如下:(1)对野生香菇群体包括生育期、子实体形态和产量在内的子实体性状考察分析,结果表明:在两年的出菇试验中,产量性状均表现出较高的变异系数,其中2014年的菇数、单菇鲜重、鲜菇总重分别为81.13%、89.42%和70.57%;生育期次之,菇形性状最小,介于16.77%-71.11%之间。相关性分析表明菇形性状间存在着极显著正相关,鲜菇总重与菇数间存在极显著正相关,生育期与鲜菇总重、菌盖直径以及菌盖厚度间存在极显著负相关。除菇数外,其余10个性状在两年间均表现出显著正相关。产量性状和菇形性状的基因型与年份互作的结果对表型有着极显著影响。(2)对混合群体包括重金属砷、镉以及高温在内的香菇菌丝体抗逆性状考察分析,结果表明:重金属砷、镉以及高温抗逆性状变异系数分别为49.53%、22.58%和31.64%。相关性分析表明,重金属砷、镉以及高温抗逆性状间无显著性相关关系。显著性分析表明:混合群体镉抗逆性状中,野生菌株和栽培菌株之间存在极显著抗性差异。(3)基于全基因组重测序开发的高密度SNP标记,对59个野生菌株进行全基因组关联分析结果表明:在两年的出菇试验中,共发掘到与农艺性状相关的SNP标记904个。其中2014年,检测到与菇数显著相关位点196个,单菇鲜重显著相关位点133个,菌盖重量相显著关位点31个,菌柄直径显著相关位点1个,其中有3个位点分别同时与菇数和单菇鲜重显著相关。在2015年中,检测到与单菇鲜重显著相关位点280个,菌柄重量显著相关位点158个,菌盖重量显著相关位点46个,采菇期显著相关位点27个,原基期显著相关位点24个,菌柄长度显著相关位点5个,鲜菇总重显著相关位点3个,其中有21个位点分别同时与原基期和采菇期显著相关,24个位点分别同时与菌盖重量和菌柄重量显著相关,1个位点同时与菌盖重量、菌柄重量以及单菇鲜重三个农艺性状显著相关。在126个香菇菌株菌丝体抗逆性状全基因组关联分析中,检测到一个SNP位点与重金属砷抗性显著相关,但在其连锁不平衡衰减距离内并未发现存在候选基因;检测到206个SNP位点与重金属镉抗性显著相关;而与高温抗性显著相关SNP位点未被检测到。(4)2014和2015两年秋栽检测到与农艺性状显著相关的位点共涉及到候选基因291个,其中2014年为122个,2015年为169个;菌丝体镉抗逆性状相关位点共涉及候选基因39个,利用Blast2go对候选基因进行功能注释表明,这些基因主要有与离子、小分子、有机环状化合物、蛋白等结合功能,具有转运酶、水解酶以及氧化还原酶活性等分子功能。生物学过程注释中主要参与代谢调节、细胞周期调节,有机物的分解合成,逆境响应、外界刺激应答,细胞组分合成等生物学过程。
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