近日，中國熱科院品資所荔枝龍眼研究團隊在荔枝遺傳育種方面取得新進展。研究團隊基于875份高深度荔枝重測序數(shù)據(jù)開發(fā)了一套低成本、高通量、高效可變的液相SNP芯片，填補了荔枝低成本高通量基因分型工具的空白，對荔枝功能基因組研究和種質(zhì)資源數(shù)字化具有重要意義。
荔枝為無患子科荔枝屬常綠喬木，是我國重要的南亞熱帶果樹。荔枝育種的主要方式為雜交育種和實生選種。童期較長導致的高成本制約了荔枝的育種進程，而基于基因分型的早期篩選可降低育種成本，提高育種效率。隨著荔枝分子遺傳學的進展，成百上千與表型關(guān)聯(lián)的分子標記將被開發(fā)用于輔助育種。因此，開發(fā)一套高通量，低成本和高靈活性的基因分型工具勢在必行。
研究開發(fā)了Litchi40K荔枝液相芯片，該芯片基于875份荔枝基因組變異數(shù)據(jù)集，以‘妃子笑’為參考基因組，包含40320個高質(zhì)量SNP。Litchi40K液相芯片在群體遺傳結(jié)構(gòu)分析，全基因組關(guān)聯(lián)分析，雙親雜交群體連鎖分析和DNA指紋圖譜分析中均表現(xiàn)出良好的效果。（1）在192份褐毛荔群體中，存在3個空間分布特征的亞群，并在亞群分化的基因組區(qū)域共鑒定到1110個基因。（2）此外，一共鑒定到30個關(guān)聯(lián)多種農(nóng)藝性狀的顯著信號。LITCHI02696的H002單倍型在Sub2亞群中占主導地位，顯著提高了褐毛荔群體的可溶性固形物含量。（3）在雜交群體中，利用液相芯片構(gòu)建了高密度遺傳圖譜，共鑒定到79個矮化相關(guān)的QTL。一個在父本中存在雜合移碼變異的NAC轉(zhuǎn)錄因子被鑒定為候選基因。（4）從液相芯片中進一步篩選出384個SNP，構(gòu)建了164個主要栽培荔枝品種的DNA指紋圖譜，揭示了明確的親緣關(guān)系，鑒定出10組可能的同物異名或芽變實例。
圖：荔枝液相芯片的開發(fā)和利用。A. 荔枝液相芯片的多態(tài)性SNP位點分布；B. 褐毛荔群體的系統(tǒng)發(fā)育分析和主成分分析；C. 褐毛荔群體可溶性固形物的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果；D. 雜交群體的遺傳連鎖圖譜構(gòu)建；E. ‘妃子笑’和‘紫娘喜’的指紋圖譜。
該研究成果以“Litchi40K v1.0: a cost-effective, flexible, and versatile liquid SNP chip for genetic analysis and digitalization of germplasm resources in litchi”為題發(fā)表于《Horticulture Research》。中國熱科院品資所副研究員張蕾，助理研究員王鵬飛為論文共同第一作者，李煥苓副研究員和王家保研究員為共同通訊作者。該研究得到了海南省重點研發(fā)計劃、國家重點研發(fā)計劃、國家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設基金和中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院揭榜掛帥等項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhaf038
