柳枝稷关键木质素合成酶基因定位、SNPs检测及关联作图

Switchgrass is one of the most important cellulosic biofuel plants, and the lignin content is the important factor that affects the rate of energy conversion and lodging resistance. This study is designed based on previous research, the combination of high-throughput SSR molecular markers, linkage analysis and association analysis will be used to research the gene loci related to lignin content in switchgrass, which will provide a guidance for further molecular breeding in this species. An F1 mapping population of 250 individuals derived from the cross between Alamo and Dacotah using a pseudo-test theory will be used to detect QTLs associated with stalk lignin content, locate the key enzyme genes, and to analyze the loci number affecting the lignin content, location and effect. An association population of 525 switchgrass accessions collected worldwide will be used to conduct an association analysis with lignin synthesis key enzyme gene in order to clarify the relationship between the key enzyme genes and lignin synthesis, discover the genes affecting the lignin content, and develop functional molecular markers closely related to switchgrass lignin content through combing the linkage analysis and association analysis.

柳枝稷是世界最重要的纤维素类能源植物之一，其木质素含量是影响能量转化率和抗倒伏性状等的重要因素。本项目拟在现有研究基础之上，利用高通量的SSR分子标记检测技术，结合连锁分析和关联分析的方法，对影响柳枝稷木质素含量的基因位点进行研究，为进一步分子育种提供指导。项目拟利用来源于Alamo×Dacotah的250个F1群体，基于双拟测交(pseudo-testcross)理论进行木质素含量QTL定位，研究影响木质素含量的基因位点数量、位置及效应，定位关键酶基因位点；同时利用来源于全球范围内的525份柳枝稷种质资源对木质素合成关键酶基因SNP进行关联分析，明确关键酶基因与木质素合成的关系，挖掘影响木质素含量的优良等位基因，结合连锁分析与关联分析的结果，开发与柳枝稷木质素含量紧密关联的功能分子标记。

柳枝稷是世界最重要的纤维素能源植物之一，其木质素含量是影响抗倒伏性状和能源乙醇转化率的重要因素。本项目采用SRAP，ISSR，SCOT标记对世界柳枝稷种质资源的遗传多样性与遗传结构进行了分析，并在460个标记基础上初步构建了柳枝稷遗传连锁图谱,初步进行了木质素含量基因的定位，同时以柳枝稷根组织为材料，通过不同非生物条件胁迫，利用qRT-PCR从10个内参基因中筛选出ACT2，TUB和UCE2基因最适合作为柳枝稷非生物胁迫研究的内参基因，为进一步研究木质素基因表达情况提供基础。利用柳枝稷30份种质关联作图群体为研究材料，对4个重要木质素基因4CL、PAL、COMT、LAC5进行克隆测序分析，并与材料的株高、分蘖数、干重、木质素含量农艺性状进行关联分析，找到大量与表型变异相关的SNPs。通过表型分析、分子标记遗传多样性、MSAP甲基化模式差异来分析表型差异较大的柳枝稷Alamo四倍体与八倍体的遗传差异，获得与倍性相关的分子信息，为今后从多倍体层面来挖掘与木质素紧密连锁的SNPs提供参考。