柱花草遗传图谱构建和重要性状的QTL定位

Stylosanthes is a kind of high quality tropical legume forages， famous as alfalfa. The principle task of Stylosanthes breeding is to select new varieties high-quality (high crude protein content， good palatability)， high yield， strong resistance (resistance to anthracnose， drought， and cold). But the research on molecular genetic map and QTL localization of Stylosanthes is camparatively lagged behind， seriously impeding its molecular breeding process. This project will construct a high degree of saturation of molecular genetic map using the F2 segregation population obtained by us before， with the aid of SRAP， SSR and EST-SSR molecular marker methods. On this basis， we will localize QTL genes for important agronomic traits such as of productivity， quality， disease-resistance， and drought-resistance of Stylosanthes by physiological， morphological determination， using composite interval and multiple interval mapping method， and it will reveal the distribution characteristics and laws for the important agronomic trait loci in molecular genetic map of Stylosanthes. The results of this study will be applied into Stylosanthes molecular marker-assisted breeding and provides an important scientific basis for the functional gene mapping and cloning of Stylosanthes.

柱花草是一种与苜蓿齐名的优质热带豆科牧草。培育优质（粗蛋白质含量高，适口性好）、高产、抗逆性强（抗炭疽病，抗旱、耐寒）的柱花草新品种，是我国柱花草育种的主要目标。然而，由于柱花草的分子遗传图谱及QTL定位方面的研究则十分滞后，严重影响了其分子育种的进程。本项目拟以我们前期构建的柱花草F2代分离群体为作图群体，综合利用SRAP、SSR和EST-SSR等分子标记方法扫描亲本、F2群体各植株，通过连锁遗传分析，构建出1张具有较高饱和度的柱花草分子遗传图谱。在此基础上，以亲本、F2植株的扦插繁殖植株为田间观测材料，通过对柱花草的产量、品质、抗病性、抗旱性等的生理、形态检测，运用复合区间和多区间作图法，对这些重要农艺性状进行QTL定位，从而揭示柱花草重要农艺性状基因位点在分子遗传图谱中的分布特点和规律。本研究结果将可有效地用于柱花草分子标记辅助育种，为柱花草的相关功能基因定位、克隆提供重要科学依据。

柱花草是世界热带地区重要的豆科牧草植物。通过标记辅助育种可以提高作物的遗传改良，然而，由于柱花草的分子遗传图谱及QTL定位方面的研究则十分滞后，严重影响了其分子育种的进程。针对圭亚那柱花草构建遗传图谱的主要障碍缺乏高度多态性和共显性分子标记以及难以人工去雄和杂交，本研究以中国新发现的雄性不育1979柱花草为材料建植F2构图群体,利用新开发的具有成本效益和改进的高通量SNP的甲基化(AFSM)分析技术进行研究。主要研究结果如下：（1）以在重要性状上差异较大的1979柱花草与品45柱花草杂交，F1自交建植202株F2代分离群体；（2）采用扩增片段单核苷酸多态性（SNP） 及甲基化(AFSM)分析技术，构建了首张柱花草高密度SNP遗传图谱，共10个连锁群含有2835个SNP标记，总覆盖遗传距离为1903.25cM，标记间平均距离为0.67cM；（3）对F2代构图群体进行了开花习性、产量相关性状、营养成分含量等观测分析，其中株高等9个农艺性状变异大，变异范围从12.11%-67.22%，测定了柱花草营养生长期的粗蛋白等10个营养成分的含量，变异系数范围从10.32%-34.01%；除了叶宽性状外，均呈连续性正态分布分布；（4）用F2作图群体的扦插植株进行了水胁迫和盐胁迫实验，测定分析了7个逆境指标，为抗逆QTL检测奠定基础；（5）结合构建的高密度SNP遗传图谱，利用MapQTL5软件，连锁图谱共定位了初花期等3个开花相关性状的157个QTLs，株高等8个产量相关性状的675个QTLs和粗蛋白等8个品质相关性状的249个QTLs。本研究结果将可有效地用于柱花草分子标记辅助育种，为柱花草的相关功能基因定位、克隆提供重要科学依据。此外，发现特异人工肽适体能有效抑制柱花草炭疽菌的生长，进而为深入研究柱花草炭疽菌的致病机制，发现柱花草炭疽菌的新型治疗靶点提供技术支持。