野生种醋栗番茄Solanum pimpinellifolium核心种质优异性状的挖掘

The genetic background and biodiversity of cultivated tomato (S. lycopersicum) is getting narrow nowadays, while the wild Solanum species could be serverd as a potential biodiversity resource. Among the different wild tomatos, S. pimpinellifolium is a self-compatible species and can be used to directly cross with the cultivated one. Moreover, many desirable traits, including resistance to biotic/abiotic stresses and high fruit quality have been denmonstrated in S. pimpinellifolium. In this project, a core collection of S. pimpinellifolium was constructed by using 96 SNPs markers. It contains 300 accessions which were selected out from 466 S. pimpinellifolium collected from worldwide germplasms. The potential traits loci in these accessions conferring the resistance to biotic (TYLCV),abiotic stress (salt) and high fruit quality (high soluble solid content) will be explored further by using whole genome-wide association study (GWAS)and low coverage re-sequencing strategies. The obtained results would provide the oppotunity for tomato breeding in the near future, and also could be as a permnant germplasm reservior fortomato genetic improvement.

普通栽培种番茄（Solanum Lycopersicum）遗传背景狭窄，而野生资源蕴藏着丰富的变异。其中，野生种醋栗番茄S. pimpinellifolium不仅自交亲和，可与栽培种直接杂交，而且包含抗生物和非生物胁迫的许多优良园艺性状。 项目将利用重测序挖掘出的均匀覆盖醋栗番茄S. pimpinellifolium基因组的96个SNP，通过对从世界范围内收集的466份资源遗传多样性和结构分析，已构建的该野生群体的300份核心种质，运用低覆盖重测序(low-coverage re-sequencing)技术和全基因组关联研究（Genome-wide Association Study, GWAS）策略，挖掘这些核心资源的抗生物（TYLCV）和非生物（耐盐）胁迫及高品质（可溶性固形物含量）性状。结果将为加速我国番茄育种提供一定的技术支撑，也为我国番茄遗传改良构建一个永久性的战略贮备库。

由于人类的长期选择，栽培种遗传背景变得极为狭窄。野生资源蕴含丰富的遗传变异。深入挖掘野生资源的优异基因，是番茄遗传改良的重要途径。野生醋栗番茄与栽培种亲缘关系较近。项目收集了来自世界范围内的433份醋栗番茄遗传资源，通过表型鉴定发现约有14%为樱桃番茄，370份典型醋栗番茄中约22%的材料存在不同程度的分离。群体变异分析表明，不同性状间变异系数存在较大差异，其中柱头变异系数最大，为56.716%；花瓣数遗传稳定，变异系数最小，为2.082%。利用表型和基因型数据聚类均将醋栗番茄群体划分为两大类群。基于低倍重测序，获得有效基因组数据62Gb，平均测序深度为0.3×，共挖掘995300个SNPs，SNP在染色体上的平均分布频率为1.24个SNPs/kb；其中位于基因间区的SNPs数目为728269个，占总SNPs的73.17%，位于基因上的SNPs数目为267031个，占26.83%。对醋栗资源的平均单果重、可溶性固形物含量等9个重要性状进行了田间调查。结果表明第一花序节位、开花天数、茎粗等性状受环境影响较大，而早衰、花序长度、果重、可溶性固形物含量受环境影响较小，遗传较为稳定。一些资源的可溶性固形物含量可达11.0%的资源数份。对果重、早衰和可溶性固形物含量等较稳定的性状进行全基因组关联分析，但未能检测到显著关联的SNP位点。研究还发现，醋栗番茄均对TYLCV感病，一些资源高抗晚疫病T1,2,4小种。基于构建的RIL群体，在400 mmol NaCl盐浓度条件下，对RIL群体进行两年独立重复试验，年度间群体成活率相关系数0.687，达极显著水平，说明番茄耐盐性较为稳定。利用构建好的遗传连锁图谱和22,570个重组 bin，采用MapQTL定位了21个耐盐QTLs，其中Qst1-3、Qst5-4和Qst7-1贡献率分别为8.3%、10.3%、8.4%。采用盆栽法对RIL群体进行干旱复水处理，两年独立重复试验成活率相关系数为0.453，达极显著水平，说明番茄的耐旱较耐盐更易受环境影响。采用MapQTL定位了21个耐旱相关的QTLs，其中Qdt1-4和Qdt1-10位点贡献率分别为15.0%和9.8%。收集的遗传及定位的QTL为番茄遗传改良奠定了良好基础。