贵州喀斯特山区珍稀野生茶树资源核心种质库构建及关联分析研究

The core collections of the wild big tea plants are established using traditional and modern biological technology in Karstmountainous area of Guizhou province, China. To obtain information of quality and phenotypical characteristics from these core collections, morphological mharacters, physiological mharacters and yield mharacters are analyzed. Meanwhile, the genetic diversity, population structure and individual genetic relationship are analyzed base on molecular markers from the whole genome. The linkage disequilibrium and the distribution of locis in the genome are explored. The relationship between genotypical characteristics and phenotypical characteristics variation is revealed. The purpose of this study is to explore the feasibility and accuracy of the association analysis based the whole genome of wild tea germplasms in Karstmountainous area of Guizhou, to explore the elite alleles. The results of the study will provide a theory and foundation for marker-assisted breeding of tea plant(Camellia sinensis), specify the direction of using of wild big tea germplasms in Karstmountainous area.

以贵州喀斯特山区野生大茶树为研究材料，采用传统手段与现代生物技术相结合的实验方法。构建贵州喀斯特山区野生大茶树核心种质库，并进行代表性和遗传多样性检验。在此基础上通过分析形态、生理和产量等相关性状获得核心种质群体的品质和表现型信息。同时采用来自于全基因组的分子标记分析其遗传多样性、群体遗传结构和个体亲缘关系，探讨基因位点间连锁不平衡及其在基因组的分布情况，揭示其基因型变异和表型变异的关系。以期探索基于贵州喀斯特山区野生大茶树的全基因组关联分析的可行性和结果的准确性，并试图挖掘其有利等位基因，为茶树的分子标记辅助育种提供理论依据和基础材料，也为贵州喀斯特山区野生大茶树的利用指明方向。

项目以贵州喀斯特山区珍稀野生茶树资源为试材，重点研究了野生茶树的遗传多样性、群体遗传结构和个体亲缘关系，探讨基因位点间连锁不平衡及其在基因组的分布情况，构建贵州喀斯特山区野生大茶树核心种质，并进行代表性和遗传多样性检验。在此基础上对叶片形态、产量、抗性和品质相关性状进行了全基因组关联分析，揭示其基因型变异和表型变异的关系。以期探索基于贵州喀斯特山区野生大茶树的全基因组关联分析的可行性和结果的准确性，并试图挖掘其有利等位基因，为茶树的分子标记辅助育种提供理论依据和基础材料，也为贵州喀斯特山区野生大茶树的利用指明方向。取得的主要结果如下：收集茶树种质资源415份，采用简化基因组测序法（GBS）对415份资源进行测序分析，鉴定出79,016个高质量SNP；基于SNP标记分析了茶树资源的遗传多样性、群体结构、LD模式，415份茶树资源被分为纯野生型、混合野生型、古代地方品种和现代地方品种四个类群，古代地方品种和混合野生型的遗传多样性水平高于纯野生型和现代地方品种，纯野生型与现代地方品种遗传距离差异最大，茶树群体有具有相对快速的短距离LD衰变，且四个推断种群的LD衰变是不同的；我们同时采用形态学标记和简化基因组测序获得的SNP标记进行了核心种质构建，构建出2个核心种质群体和1个微核心种质群体，所有等位基因和基因型的频率在两个核心种质和微核心种质群体中保留很好。遗传多样性、SNP保留信息量及群体结构均验证了2个核心种质群体和1个微核心种质群体能够很好的代表415份种质的遗传多样性。我们采用测序基因组数据和叶片形态数据进行了关联分析，发现9个单核苷酸多态性与叶型性状显著相关（P<1.655E-06），2个核心种质群体也能够关联出关键的标记，从而进一步验证了核心种质具有很好的遗传代表性。结果对于揭示或完善喀斯特山区野生茶树群体结构及相互关系具有重要的理论意义，为进一步茶树特异功能基因定位、基因发掘及分子标记辅助育种指明方向，同时对于生产上提升茶叶品质也具有重要的实践价值。