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海带EST-SSR标记的开发及其遗传多样性研究

作　者: 芮凤平
导　师: 刘涛
学　校: 中国海洋大学
专　业: 生物工程
关键词: 海带微卫星关联分析 QTL 性状
分类号: S968.421
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

海带(Saccharina japonica)具有悠久的人工栽培历史,是我国海藻养殖中最重要的种类之一,也是我国产量较高的大型海产经济藻类。我国的海带产量和养殖规模均列世界首位。海带特征性的异型世代交替生活史使之成为藻类学和遗传学研究的典型生物。但是由于海带中的多糖和酚类物质含量较高、染色体数目众多且基因组较大,海带的分子遗传学研究进展仍较为缓慢。微卫星标记是一种重要的共显性标记,已被广泛应用于品种分子鉴定、种群遗传结构评估、遗传连锁图构建与QTL定位等工作中。目前为止,海带科SSR标记数量仍十分有限,极大地限制了海带分子遗传学与分子育种研究工作的进展。本研究从实验室已测序的荣福海带基因组和转录组数据中,研究了微卫星重复序列的特征,发现其主要以二碱基和三碱基重复为主,其中二碱基以AC重复为主,三碱基以TGC重复为主,其他碱基重复类型没有明显的偏爱性。从这些数据中共设计了1120对引物,其中有1020对EST-SSR引物,100对DNA基因组SSR引物,选用四个品系的海带DNA(蓬杂、平板菜、东方2号和爱伦湾)对这1120对引物进行多态性引物的筛选,共得到146对具有多态性的引物,其中129对来自EST-SSR引物,17对来自DNA基因组SSR引物。然后选用我国当前主要的海带养殖品种和种群(爱伦湾、福建种、平板菜、三海、高家、早厚成、东方3号、蓬杂2号、荣福、东方2号)共30株个体对这146对有多态性的引物再次进行了筛选,得到了52对多态性引物,共扩增出134个等位基因,平均每个位点2.67个等位基因；群体PIC值平均为0.33,变幅为0.064～0.66。在10个群体中,爱伦湾、东方3号、东方2号海带的多态位点比例最高,均为73.08%。早厚成海带的多态位点比例最低,为28.85%。群体间多态位点数为15～38个不等,多态位点比例在28.85～73.08%之间。群体间的遗传距离在0.07～0.5879之间,群体间遗传分化系数(Fst)为0.3134,基因流(Nm)为0.5477。本研究进一步应用开发的SSR标记进行了上述群体的主要性状关联分析,在6个海带群体(高家、福建、三海、东方3号、早厚成、荣福)的284个个体进行验证,使用Tassel软件进行关联分析,共发现了3个与性状关联的QTL,其中有1个QTL分别与长度、宽度、厚度、波褶厚度、鲜重四个性状相关,1个QTL分别与厚度和鲜重相关,1个QTL与宽度相关。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
引言  12-14
1 文献综述  14-33
  1.1 海带生物学特征  14-20
    1.1.1 海带的分类地位与地理分布  14
    1.1.2 海带的形态与结构  14-16
    1.1.3 生活史与繁殖方式  16-17
    1.1.4 海带孢子体生长发育与环境因子的关系  17-18
    1.1.5 海带的营养价值与经济效益  18-19
    1.1.6 海带的遗传育种现状  19-20
  1.2 遗传多样性和遗传标记  20-28
    1.2.1 DNA分子标记技术概述  21-22
    1.2.2 微卫星标记  22-24
    1.2.3 微卫星标记技术的特点  24
    1.2.4 微卫星标记技术的应用  24-25
    1.2.5 大型海藻中微卫星的主要类型  25
    1.2.6 微卫星在海带中的研究现状  25-26
    1.2.7 微卫星在其他藻类中的应用  26-28
  1.3 微卫星的筛选方法  28-29
    1.3.1 基因组文库法  28
    1.3.2 公共数据库搜索微卫星序列  28-29
  1.4 基于连锁不平衡的关联分析  29-31
    1.4.1 关联分析的相关概念  29
    1.4.2 关联分析的基本策略  29-30
    1.4.3 关联分析的步骤  30
    1.4.4 植物关联分析的研究进展  30-31
  1.5 论文研究的目的和意义  31-33
2 海带微卫星标记的开发与应用  33-49
  2.1 实验材料及实验仪器  33-35
    2.1.1 实验材料来源及相关信息  33
    2.1.2 主要试剂及其配制  33-35
    2.1.3 实验材料的取用和预处理  35
  2.2 主要实验仪器及试剂  35-36
  2.3 实验方法  36-44
    2.3.1 海带DNA的提取步骤  36-37
    2.3.2 DNA的提取纯化及浓度测定  37-38
    2.3.3 PCR反应及注意事项  38-39
    2.3.4 PCR扩增体系的优化  39-41
    2.3.5 聚丙烯酰胺凝胶电泳技术  41-44
  2.4 实验结果及数据统计分析  44-49
    2.4.1 微卫星引物设的设计  44-45
    2.4.2 微卫星引物多态性的筛选  45-46
    2.4.3 引物筛选结果  46-49
3 遗传多样性研究  49-56
  3.1 数据分析方法  49
  3.2 结果与分析  49-56
    3.2.1 遗传多样性相关参数  49
    3.2.2 遗传距离聚类  49-51
    3.2.3 群体遗传结构分析  51-52
    3.2.4 各种群之间的遗传关系  52-53
    3.2.5 各种群之间的遗传多样性  53-54
    3.2.6 海带遗传基础解析  54-56
4 关联分析与单标记分析  56-63
  4.1 海带数量性状测量方法  56
  4.2 海带数量性状在10个群体中的分布  56-57
  4.3 关联分析结果  57-59
  4.4 单标记分析结果  59
  4.5 大群体验证性状关联标记  59-63
    4.5.1 大群体验证实验  59-62
    4.5.2 大群体验证实验结果  62-63
5 讨论  63-66
  5.1 海带微卫星的开发  63
  5.2 海带群体遗传结构分析  63
  5.3 关联分析  63-66
    5.3.1 两种计算模型结果的比较  63-64
    5.3.2 影响关联分析结果的因素  64
    5.3.3 两种不同模型结果的比较  64-66
6 小结  66-67
参考文献  67-73
附录  73-84
致谢  84-86
个人简历  86-87

海带EST-SSR标记的开发及其遗传多样性研究

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