光萼荷属观赏凤梨种质资源的分子评价与优异等位基因挖掘

观赏凤梨是我国主产盆花之一，其观赏价值和经济价值极高，但其种质资源研究和新品种培育工作进展迟缓。近年来，本课题组在观赏凤梨种质资源收集、整理方面取得阶段性研究成果。本申请项目拟采用形态性状、SRAP、AFLP和SSR分子标记技术探讨光萼荷属种质资源的遗传多样性与亲缘关系，并用Mantel测验检验不同分子标记在研究中的一致性；重点采用STUCTURE和TASSEL软件分析光萼荷属种质资源的群体结构和分子标记位点间的连锁不平衡水平，并在此信息分析的基础上利用全基因组关联分析方法再次运用TASSEL软件的GML程序对分子标记位点和表型鉴定性状进行回归分析，挖掘与光萼荷属观赏凤梨的花序直径、花序长度、叶刺和脚芽发生量等重要性状的优异等位基因变异位点。本申请项目的实施将进一步丰富观赏凤梨种质资源的评价、利用体系，为光萼荷属观赏凤梨杂交育种和分子设计育种等后续研究奠定重要基础。

种质资源评价是植物遗传改良的重要基础。目前，国内收集大量观赏凤梨品种资源，但是种质资源研究的滞后阻碍了其进一步育种利用。由此，本研究围绕遗传多样性、群体结构、连锁不平衡等影响关联分析的重要因素对光萼荷属观赏凤梨进行分子评价，并挖掘其优异等位变异。首先，建立了光萼荷属观赏凤梨SRAP和SSR分子标记体系。通过72份光萼荷属观赏凤梨品种资源的SRAP、SSR和AFLP分子标记评价，发现其遗传多样性较高、亲缘关系较近；以Q>0.6为阈值，Bayesian模拟将其划分为2个亚群，另有9份归入混合群，说明尽管光萼荷属观赏凤梨品种隶属不同种，但广泛的杂交引起了不同种（品种）之间强烈的种质渐渗；在400个抽样分子标记中，约1.04%的配对标记存在连锁不平衡（P<0.01），配对标记之间相关系数r2介于0.09~0.89，平均为0.16。此外，利用AFLP、SSR、SRAP和系谱数据评价了光萼荷属观赏凤梨品种及其杂种的遗传关系，发现AFLP能更准确量化其遗传关系，同时证实杂交拓宽了后代的遗传基础，为优良单株选择提供可能。利用SRAP标记评价了光萼荷属与彩叶凤梨属、擎天凤梨属和丽穗凤梨属的遗传关系，发现光萼荷属与擎天凤梨属和丽穗凤梨属的亲缘关系较近，且四个属的观赏凤梨之间存在种质渐渗。调查发现，光萼荷属观赏凤梨的花序直径、花序长度、叶刺、脚芽数，以及株高、冠幅、叶数、叶长、叶宽、花颈长度等10个园艺性状在2012和2013年的变异系数介于34%~99%，且两年表型差异不显著。关联分析中GLM和MLM方法分别检测到368和271个优异等位变异与上述性状显著相关（P<0.01），其中有231个是共同的，单个标记的贡献率为8.1%~48.6%；且发现不同性状同时关联的等位变异数与其表型相关系数显著相关（r=0.68，P<0.001）。另外，单标记分析方法在杂交群体中还检测到22个SRAP标记位点与株高、冠幅、花序长度、花序直径和脚芽数等5个性状显著相关（P<0.05），单个标记的贡献率为10%~22%，这些优异等位变异对光萼荷属观赏凤梨的分子标记辅助选择和聚合育种具有重要参考价值。发表研究论文8篇，其中SCI收录5篇。