结合BSA和关联作图法挖掘与彩色马蹄莲重要观赏性状相关的优异EST-SSR等位基因

Calla lily (Zantedeschia hybrida) is one of the most important tuber flowers in the world. Comparing with other foreign countries, there are some more serious deficiencies in current China's calla lily breeding programs, such as poor preliminary work, insufficient breeding technologies, long breeding time and few cultivars or germplasm resources and so on. Therefore, it is very urgent to develop some new efficiently and feasibly strategies or methods to promote our breeding program improvement. Molecular Marker-assisted Selection (MAS) is a highly desirable and prevalent approach in accelerating breeding progress because it is able to identify genotypes with good quality during plant crops juvenile stage. However, it has not been implicated in calla lily breeding until now. In present study, a large number of EST-SSR markers will be firstly developed from De novo assembly transcriptome sequences of calla lily tissues or organs including tuber, stem, leaf, spathe etc. Then these markers will be screened against two DNA pools comprisied of cut and pot type of flower respectively. Finally, the screened candidate markers above will be used to associate with 10 important ornamental traits in 117 calla lily commercial hybrids based on their population structure and individual kinship relationship. The intending work presented here will be a useful start for implementation of molecular marker-assisted selection in calla lily breeding program in near future.

彩色马蹄莲是目前世界上重要的球根花卉品种之一。与国外相比，我国彩色马蹄莲育种研究起步较晚，存在基础差、技术单一、耗时长、种质资源和培育品种少等诸多问题，急需探索新技术或新方法以提高我国彩色马蹄莲的育种水平。分子标记辅助选择育种技术因能实现对目标性状的早期选择，加快育种进程而被广大研究者所青睐。鉴于彩色马蹄莲无相关报道，我们拟率先开展此方面研究。首先对彩色马蹄莲多个组织或器官进行高通量RNA-seq测序；而后利用生物信息学方法批量开发EST-SSR标记，并通过BSA法混合盆花和切花两个DNA集群池进行候选标记的筛选；最后以117份彩色马蹄莲商业杂交种为关联群体，在分析群体结构和品种间亲缘关系的基础上，利用关联作图法对候选EST-SSR标记和10个与盆花/切花相关的观赏园艺性状进行联合分析寻找相关位点并挖掘优异等位基因。该研究的实施将为我国实现彩色马蹄莲分子标记辅助选择育种奠定基础。

彩色马蹄莲是目前世界上重要的球根花卉品种之一。与国外相比，我国彩色马蹄莲育种研究起步较晚，存在基础差、技术单一、耗时长、种质资源和培育品种少等诸多问题，急需探索新技术或新方法以提高我国彩色马蹄莲的育种水平。分子标记辅助选择育种技术因能实现对目标性状的早期选择，加快育种进程而被广大研究者所青睐。鉴于彩色马蹄莲无相关报道，我们拟率先开展此方面研究。首先对彩色马蹄莲多个组织或器官进行高通量RNA-seq测序；而后利用生物信息学方法批量开发EST-SSR标记，并通过BSA法混合盆花和切花两个DNA集群池进行候选标记的筛选；最后以117份彩色马蹄莲商业杂交种为关联群体，在分析群体结构和品种间亲缘关系的基础上，利用关联作图法对候选EST-SSR标记和10个与盆花/切花相关的观赏园艺性状进行联合分析寻找相关位点并挖掘优异等位基因。主要研究结果如下：（1）收集并建立全国最大的马蹄莲种质资源圃，其中包括彩色马蹄莲品种或品系192份；（2）建立了完整的彩色马蹄莲DUS测试44个性状表型数据库，并成功获得包括117 份彩色马蹄莲品系在内的关联作图群体。（3）率先开展彩色马蹄莲综合转录组测序，拼接后共得到39,298 条unigenes，且共有21,077（53.63%）获得生物功能注释；并鉴定出9,933个潜在的SSR位点；（4）首次基于彩色马蹄莲转录组拼接序列批量的鉴定以及合成600对EST-SSRs引物，并通过切/盆花BSA混合池鉴定方法成功鉴定出126对潜在的候选多态性EST-SSR引物。（5）首次从分子标记水平证实当前的117 份彩色马蹄莲品系具有中等水平遗传多样性，并推测它们主要由四个种包括Z. albomaculata Baill., Z. elliottiana Engl., Z. pentlandii Wittm., Z. rehmannii Engl.等不断杂交培育而成。（6）筛选到与彩色马蹄莲包括佛焰苞等11个性状显著连锁的43个EST-SSR位点，以上的多数位点表现出一因多效或多效一因现象，并且鉴定出与该候选位点相关的潜在增效或减效优异等位基因以及携带优异等位变异的载体材料。该研究的实施为我国实现彩色马蹄莲分子标记辅助选择育种奠定基础。