莲花期候选基因关联分析与功能标记开发

Lotus, an important ornamental aquatic plant, blooms in summer (from June to August), which misses the optimum timing to enjoy flower of lotus in spring and autumn and fails to reflect its ornamental value. Exploration of exotic gene resources with different flowering time has improtant significance for breeding new lotus varieties with early (bloom start from May) or late (last to October) flowering time. Taking the core collection of lotus as the association population, the present project is to survey the structure of the association population using AFLP, SSR and SRAP markers; Design primers according to the sequences of the flowering key genes, CO and FT, which blast from the genome sequence of 'Chinese Antique Lotus', and examine allelic variations in the association population; Test associations of flowering time with allelic loci, and develop functional markers based on the loci which contribute to early or late flowering time; Verify the applicability of functional markers linked to flowering time in the F1 segregating progenies. The project will analyze allelic variations of CO and FT to explore the evolution mechanism of lotus in the long evolution process, and to reveal the genetic variation of flowering time. The obtained functional markers provide useful information for molecular breeding of lotus varieties with early or late flowering time.

莲作为重要的观赏水生植物，于酷夏绽放（6-8月），错过了春秋两季赏花好时节，未能充分体现其观赏价值。因此，充分发掘莲不同花期优异基因资源，对于培育早花（花期提前到5月）或晚花（花期延迟至10月）莲品种具有重要意义。本项目拟采用已构建的莲核心种质库为关联分析群体，利用AFLP、SSR和SRAP分子标记评价其群体结构；根据中国古代莲全基因组测序所得开花关键基因CO、FT的序列设计引物，分析群体的基因等位变异；开展关联分析，检测与莲花期关联的基因等位变异位点；分别根据对早花或晚花有益的变异位点开发特异的功能标记，并利用杂交后代分离群体对功能标记进行检测和验证。本研究通过分析开花基因的等位变异探讨莲在长期进化过程中的演化规律，揭示莲花期遗传变异机理，所得功能标记为早花或晚花莲品种的选育提供直接有效的分子选择依据。

莲作为重要的观赏水生植物，于酷夏绽放（6-8 月），错过了春秋两季赏花好时节，未能充分体现其观赏价值。因此，充分发掘莲不同花期优异基因资源，对于培育早花（花期提前到5 月）或晚花（花期延迟至10 月）莲品种具有重要意义。本项目以莲核心种质库（240份莲材料）为关联分析群体，两年份调查了始花期和群体花期，均呈显著性变异（P < 0.001）。利用AFLP、SSR 和SRAP 分子标记分析了群体基因型，获得了423个多态性位点。进一步利用Structure软件进行了群体结构和主成分分析，把核心种质分为了3个亚群：亚洲莲、美洲黄 莲和杂交种。对标记间LD水平分析发现，标记间r2从0-1 变化，96%的标记间r2< 0.2，其中20%标记为显著性的LD（P < 0.01），而且群体结构可增强标记间的LD水平。分离克隆了莲的7个FT基因（NnFT1- NnFT7），通过检测这些基因在不同组织和不同发育时期的叶片和花蕾的表达量发现，只有NnFT1开花有促进作用。因此根据NnFT1基因序列特征设计了引物，分析了NnFT1在关联分析群体的等位变异位点。共检测到95个SNP和9个Indel位点。利用TASSEL 软件的GLM程序进行花期性状与分子标记和NnFT1等位变异位点之间的关联分析，检测到与两年的始花期和群体花期均显著（P < 0.05）关联的分子标记和变异位点，表型贡献率为4.99%-40.78%。利用这些贡献率高的分子标记开发了功能标记，在花期性状变异广泛的杂交分离群体中进行了验证，具有一个纯和8个碱基（AT）4缺失的材料表现为长花期，此功能标记为早花或晚花莲品种的选育提供直接有效的分子选择依据。