'鲁丽'×'红1#'苹果杂交群体全基因组KASP标记开发及验证

[目的]利用'鲁丽'x'红1#,亲本及杂交后代,开发苹果叶片性状竞争性等位基因特异PCR(kompetitive allele-specific PCR,KASP)标记,为苹果光能高效利用育种提供参考.[方法]以'鲁丽'和Ⅰ型红肉苹果'红1#'及其134个杂交后代的幼嫩叶片为材料,调查叶片性状表型(包括叶片长度、宽度、叶绿素含量、花青苷含量、光合参数和叶绿素荧光参数等)数据.采用IlluminaHiSeq2500测序平台进行全基因组重测序,通过短序列比对软件将测序序列(reads)回贴到苹果参考基因组,利用GATK软件工具包检测单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP)标记.[结果]'鲁丽'和'红1#'及其134个杂交后代重测序得到有效reads数分别为164 776 660、149 482 876和3 927 370 200.与苹果参考基因组比对率分别为98.77％、98.89％和97.79％.共检测到6 445 766个SNP.经过滤后获得94 208个特异性强,准确性高的SNP位点.对每个SNP进行KASP引物设计,最终开发了 5 802个苹果全基因KASP标记.这些KASP标记的多态性信息含量(polymorphism information content,PIC)平均值为 0.31,PIC 大于 0.35 的占 30.13％.Simpson 遗传多样性指数在0.01-0.67,平均每个位点遗传多样性指数为0.53.观测杂合度平均值为0.32.KASP标记所在基因的KEGG功能聚类分析显示,"叶酸介导的一碳代谢途径"是差异基因富集最显著的途径.通过对'鲁丽'x'红1#'杂交群体24个叶片相关性状进行表型调查,结果显示亲本'鲁丽'和'红1#'在叶片净光合速率、气孔导度(Gs)等性状的表型值均存在显著差异.杂交后代表型变异幅度较大,各性状分离广泛.随后对杂交群体叶片性状表型值与KASP标记基因型进行相关性分析,结合KASP标记注释,筛选得到21个与叶片大小、Gs和色素含量性状显著相关的KASP标记.[结论]利用'鲁丽'和'红1#'及其134个杂交后代全基因组重测序数据开发了 5 802个苹果全基因组KASP标记,获得21个与叶片性状显著相关的KASP标记,为开展标记辅助苹果光能高效利用育种提供了理论参考.