基于RAD标签测序技术的花生栽培种遗传图谱构建及晚斑病抗性QTL定位

Late leaf spot is one of the important diseases in peanut production. Identification of QTL for late leaf spot resistance has great significance for breeding resistant varieties.Because the density and saturation of markers in cultivated peanut is not high now, restrict the research and application of late leaf spot resistance in molecular breeding of peanut.The RAD tag sequencing is a new method for developing markers and the developed SNP marker is abundant and suitable for high-throughput testing, applying this method to cultivated peanut can increase the type and the number of markers. In this project, we choose resistant/susceptible late leaf spot parents and the recombinant inbred line population as research material, through years of multi-point identification of resistance, to carry out late leaf spot resistance genetic analysis. Using the RAD tag sequencing technology, and combining with the molecular biology and bioinformatics, we propose to develop genome-wide SNP loci and make sure the genotype, combined with SSR markers to build a higher-density genetic map of cultivated peanut. Through method of composit interval mapping, we will identify QTL for the late leaf spot resistance and develop the associated molecular markers. This project will establish the foundation for isolating relevant gene and genetic improvement of disease resistance for cultivated peanut.

晚斑病是花生生产中的重要病害之一，发掘晚斑病抗性QTL对培育抗病品种具有重要意义。目前，花生栽培种遗传图谱分子标记密度仍较低，饱和度不高，制约了晚斑病抗性遗传育种的研究运用。RAD标签测序是一种新的开发标记方法，其开发的SNP标记数量丰富且适合高通量检测，运用该方法不仅可以增加花生栽培种图谱的标记类型，而且标记数量可以大大增加。本项目以抗/感晚斑病亲本及其构建的高世代RIL群体为研究材料，通过多年多点的抗性鉴定，开展晚斑病抗性遗传分析；利用RAD标签测序技术，将分子生物学与生物信息学相结合，开发全基因组SNP位点并进行基因分型，结合SSR标记,构建一张较高密度花生栽培种遗传图谱；通过复合区间作图法对晚斑病抗性QTL定位，开发晚斑病抗性相关有效分子标记。本项目将为花生晚斑病分子辅助选择、相关基因分离等后续研究以及抗病遗传改良的有效突破奠定基础。

晚斑病是世界范围内影响花生产量最严重的叶部病害之一。为了理解晚斑病的遗传基础，我们进行了晚斑病的遗传定位。遗传图谱是重要性状基因发掘及定位的理论依据和基础。近年来在构建花生栽培种遗传图谱方面国内外做了很多工作，但几乎所有图谱都是基于低通量分子标记，因此图谱分子标记密度仍较低，饱和度不高，制约了重要性状遗传育种的研究运用。随着二代测序的快速发展，使得利用这种经济有效的方法快速构建高密度遗传图谱成为可能。我们通过构建两亲本（中花5号和ICGV86699）及其166个RIL群体株系的简化基因组文库，经过高通量测序获得175G的数据，包含952,679,665 paired-end reads。通过生物信息学在两亲本间获得53,257个SNP位点，其中14,663个位点在群体中也检测到，1,765个标记满足遗传图谱构建的要求。并且我们利用已发表的SSR标记作为锚定标记，最终构建了包含1,685个标记的遗传图谱，其中SNP标记1,621个，SSR标记64个。该图谱分布于A、B基因组的20个连锁群（A01-A10,B01-B10），覆盖1446.7cM。基于该图谱我们鉴定了20个LLS抗性QTL,其中2个QTL在复合环境中检测到，6个QTL表型变异解释率大于10%。发现LLS和株型性状（主茎高、侧枝长、总分枝）存在明显负相关。主茎高、侧枝长、总分枝分别鉴定了10、7、15个QTL，其中在复合环境下检测到的QTL依次为1、1和2个；主效QTL依次为3、2和3个。有10个QTL聚成5个cluster，其中3个cluster（包括5个主效QTL）中LLS抗性QTL和株型相关性状QTL重叠，说明相关性可能是遗传控制的。对晚斑病抗性分别进行株型性状的条件QTL分析，QTL的数量和效应与非条件QTL不同。值得注意的是，2个LLS抗性QTL区间 qLLSB6-7和 qLLSB1包含抗病基因簇。本研究构建的图谱是栽培花生第一张基于SNP标记的高密度遗传图谱，基于该图谱对晚斑病抗性的定位获得了晚斑病及株型相关性状QTL。本研究不仅为精细定位提供了主效QTL, 而且暗示在LLS抗性育种中株型相关性状应该考虑进来。