中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (5): 951-963.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.05.011
收稿日期:
2022-04-28
接受日期:
2022-09-09
出版日期:
2023-03-01
发布日期:
2023-03-13
通信作者:
王力荣,Tel:13700883956;E-mail:wanglirong@caas.cn
联系方式:
曹珂,Tel:13673618358;E-mail:wyandck@126.com。
基金资助:
CAO Ke(), CHEN ChangWen, YANG XuanWen, BIE HangLing, WANG LiRong(
)
Received:
2022-04-28
Accepted:
2022-09-09
Published:
2023-03-01
Online:
2023-03-13
摘要:
【背景】 桃单果重和可溶性固形物含量(SSC)是育种家关注的两个重要的数量性状,受到多个微效基因的控制,难以通过单个标记进行早期筛选。全基因组选择作为一种新颖的数量性状早期预测工具,在果树上已经有了初步应用,但其在桃上的应用效果以及影响预测准确性的因素仍需要深入探讨。【目的】 建立桃单果重和SSC的全基因组选择技术,为桃高效分子育种技术体系的建立奠定基础。【方法】 以520株训练自然群体为试材,通过重测序筛选出的48 398个SNP进行分型,在11个全基因组预测模型中分别筛选出两个数量性状适宜的模型,进而在56株自然群体和1 145株杂交群体上进行应用。【结果】 3类群体的平均测序数据量在1.95—3.52 Gb,测序深度为5.29—10.79×。训练自然群体经与参考基因组比对,共得到5 065 726个SNP,去除缺失率较高(>20%)、最小等位基因频率过低(<0.05)的位点后,随机挑选基因组上48 398个SNP用于训练群体的全基因组选择模型构建。单果重预测精度最高的模型是BayesA,SSC预测精度最高的模型为randomforest。分别利用两个数量性状最适的模型进行预测,发现在自然群体中,单果重的预测精度为0.4767—0.6141,高于SSC的0.3220—0.4329;而在杂交群体中,单果重的预测精度为0.2319—0.4870,同样高于SSC的0.0200—0.2793;该结果也表明利用训练自然群体构建的预测模型在预测自然群体上应用的精度高于杂交群体。进而以单果重为例,发现当育种目标是大果时,全基因组选择仅需保留17.78%的单株,效率明显高于单标记和双标记筛选。同时探讨了群体离散程度、遗传力和群体结构等对预测精度的影响,发现预测精度可能受到上述因子的综合影响。【结论】 本研究筛选出桃果实单果重和SSC适宜全基因组选择模型,表明该方法的选择效率明显高于单标记筛选,研究结果为两个数量性状的高效分子辅助育种奠定了理论和技术支撑。
曹珂, 陈昌文, 杨选文, 别航灵, 王力荣. 桃果实单果重及可溶性固形物含量的全基因组选择分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 951-963.
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表1
本研究中所用材料的重测序结果"
群体类型 Population | 群体大小 Population size | 平均测序reads数 Average clean reads | 平均测序数据量 Average clean bases (Gb) | 平均测序深度 Mean depth (×) | 平均覆盖度 Coverage rate (%) |
---|---|---|---|---|---|
训练自然群体 Training population | 520 | 21267611 | 2.96 | 7.76 | 79.57 |
预测自然群体 Predicted nature population | 56 | 14603168 | 1.95 | 5.29 | 78.22 |
预测杂交群体 Predicted cross population | 1145 | 23493089 | 3.52 | 10.79 | 89.58 |
表2
用于全基因组选择分析的SNP在染色体上的分布"
Chr.1 | Chr.2 | Chr.3 | Chr.4 | Chr.5 | Chr.6 | Chr.7 | Chr.8 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
染色体长度 Chromosome size (Mb) | 47.85 | 30.40 | 27.37 | 25.84 | 18.50 | 30.77 | 22.39 | 22.57 |
SNP数目(个) SNP number | 8610 | 7133 | 5979 | 7095 | 3239 | 6294 | 5006 | 5042 |
SNP密度(个/MB) SNP density (per Mb) | 179.93 | 234.59 | 218.47 | 274.54 | 175.11 | 204.57 | 223.60 | 223.35 |
表3
不同杂交群体单果重的预测育种值与2020年观测值的相关性分析"
群体名称 Population name | 群体编号 Population number | 群体大小Population size | 相关性 Correlation index | 相关性阈值 Threshold of correlation index (P<0.05) |
---|---|---|---|---|
Honey Blaze×黄07-8东-9 Honey Blaze×Huang 07-8 Dong-9 | 1 | 30 | 0.14 | 0.355 |
NJC83×C18 | 2 | 30 | 0.03 | 0.355 |
Spring Prince×五月金 Spring Prince×Wu Yue Jin | 3 | 30 | 0.20 | 0.355 |
春雪×黄07-8东-9 Spring Snow×Huang 07-8 Dong-9 | 4 | 27 | -0.03 | 0.374 |
红不软×如皋油桃 Hong Bu Ruan×Rugao Zi You Tao | 5 | 30 | -0.15 | 0.355 |
华玉×中油桃16号 Hua Yu×Zhong You Tao 16# | 6 | 30 | 0.03 | 0.355 |
锦花×黄07-10西-48 Jin Hua×Huang 07-10 Xi-48 | 7 | 30 | -0.14 | 0.355 |
南二区西26-10×中油桃16号 Nan Er Qu Xi 26-10×Zhong You Tao 16# | 8 | 30 | 0.26 | 0.355 |
晴朗×中油蟠7号 Fairlane×Zhong You Pan 7 # | 9 | 29 | 0.22 | 0.361 |
晴朗×07-8东-9 Fairlane×07-8 Dong-9 | 10 | 99 | 0.20 | 0.197 |
瑞光39号×08-9-106 Rui Guang 39#×08-9-106 | 11 | 97 | -0.04 | 0.199 |
晚黄金×黄07-1-36 Wan Huang Jin×Huang 07-1-36 | 12 | 30 | 0.22 | 0.355 |
万州酸桃×石育白桃 Wanzhou Suan Tao×Shi Yu Bai Tao | 13 | 30 | -0.04 | 0.355 |
温07-2-30×中油墨玉 Wen07-2-30×Zhong You Mo Yu | 14 | 80 | -0.12 | 0.220 |
温08-7-58×01-9-11 Wen08-7-58×01-9-11 | 15 | 30 | -0.11 | 0.355 |
霞脆×中桃红玉 Xia Cui×Zhong Tao Hong Yu | 16 | 28 | 0.15 | 0.367 |
橡皮桃×Sweet Dream Xiang Pi Tao×Sweet Dream | 17 | 30 | 0.25 | 0.355 |
有明白桃×中油桃16号 Yumyeong×Zhong You Tao 16# | 18 | 30 | 0.18 | 0.355 |
郑油紫红桃×07区-7-6 Zheng You Zi Hong Tao×07 Qu-7-6 | 19 | 30 | -0.10 | 0.355 |
中桃红玉×黄07-8东-9 Zhong Tao Hong Yu×Huang 07-8 Dong-9 | 20 | 90 | 0.12 | 0.207 |
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