应用RAD-tag测序技术构建丹参高密度遗传图谱及其活性成分含量的QTL分析

Medicinal Salvia miltiorrhiza（known as Danshen） is an important Chinese herb commonly used for treating cardiovascular diseases. With the increasing demands of Danshen, it is important to clarify the metabolic pathway of Danshen active ingredients in the whole genome level. In the current, there is little known about the biological functions and genetic mechanism of key enzymes and regulation factors involved in the metabolic pathways of active ingredients. The high resolution genetic map would help to address the challenges faced in assembling and orienting the Salvia miltiorrhiza genome, be useful in fine-mapping, gene clone and marker-assisted selection in high quality breeding programs..(1) In this study, the application of the restriction association site DNA(RAD) tag using a total of 100 F1 individuals derived from a cross between MS-1 and 99-3 allows the rapid, effective and high-throughput construction of genetic linkage map containing thousands of genetic markers. This high-density genetic map of Danshen would be helpful to assembly the genome sequence correctly..(2) QTL analysis of the active ingredients of Salvia miltiorrhiza root using with the high-density genetic map would be helpful for identifying, separating and validating major effect QTLs as well as improving the efficiency of breeding for Salvia miltiorrhiza quality and quantity.

丹参是具有重要的药用价值的中药植物，需求量日益增加。在全基因组水平上阐明丹参活性成分的代谢途径，有助于提高丹参的质量。目前对其药物活性成分在代谢途径中涉及到的关键酶和调节因子的研究较少，遗传机理尚不清楚。构建丹参高密度遗传图谱，将有助丹参基因组序列的拼接，活性成分代谢途径相关基因的精细定位、图位克隆、遗传机理和生物学功能研究。.（1）本研究利用丹参个品系MS-1×99-3的100个单株的F1拟测交群体，应用RAD-tag（restriction association site DNA tag，限制性酶切位点DNA标签）技术，快速、有效、高通量地构建丹参高密度遗传图谱，丰富丹参分子遗传图谱内容，为丹参基因组序列的正确拼接奠定基础。.（2）利用丹参高密度遗传图谱，对丹参根内主要的药物活性成分进行QTL分析，为进一步研究丹参有效药用成分的合成机理、重要的产量和质量性状的精细

本研究的目的是建立一个丹参拟侧交群体，利用SLAF-seq技术构建了一张丹参高密度遗传图谱，并发现控制丹参活性成分合成的QTL位点。到目前为止，我们已成功通过丹参品系MS-1×99-3杂交产生了由100株F1个体组成的一个拟测交群体，针对该群体，利用二代测序技术对亲本和子代进行测序，亲本测序深度为24.85X，子代为5.54X，共获得182,898个SLAF标签，其中多态性的SLAF标签有81,197个，经过多态性分析，共获得4,943个高质量标签（Marker），利用这些标签构建父本、母本及双亲整合遗传图谱。父本遗传图谱包括2,575个标记，总图距为1,384.64cM，标记间的平均距离为0.58cM。母本遗传谱图包括3,104个标记，总图距为1,340.20 cM，标记间的平均距离为0.43cM。利用同源位点进行双亲图谱整合，最终得到的整合图谱共8个连锁群，与丹参染色体数一致，包括4,903个标记。总图距为1,426.54cM，标记间的平均距离为0.3cM。另外，与丹参活性成分合成相关QTL分析正在进行中。本研究共发表SCI论文6篇，其中申请人作为通讯作者或第一作者的有3篇。本研究为通过遗传手段发现与丹参活性成分相关的基因及优良品种的选育奠定了坚实的基础。