针对栽培种番茄(S. lycopersicum)遗传背景狭窄,严重缺乏可用于挖掘其遗传多样性的标记;番茄关联作图滞后;我国加工番茄产业急需优良新品种;遗传资源匮乏等系列科学和实际生产问题。项目拟基于已完成的番茄全基因组测序和重测序的序列,开发大量InDel、SNP、SSR等高信息量和高通量标记,通过分析番茄亚群体"加工番茄"的遗传多样性,构建我国加工番茄核心种质资源库;结合遗传连锁和关联作图(Linkage and association mapping),获得与加工番茄关键性状可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC%)相关的重要基因组区段/基因簇/基因/等位基因紧密连锁的标记或功能标记,用于辅助选育。研究结果将揭示关联和连锁作图结合挖掘番茄QTL的潜力,初步建立加工番茄分子设计育种技术体系,提升我国加工番茄育种的整体水平。
processing tomato;core collection;Brix content;Solanum pimpinellifolium;GWAS
分别从TGRC、Eu-SOL、INRA和IVF-CAAS收集整理了360份番茄遗传资源,包括10份野生资源、53份醋栗番茄、112份樱桃番茄、166份鲜食和加工番茄和17份现代商业杂交种。对上述材料进行了5×重测序,田间种植上述全部材料,进行了可溶性固形物含量测定,通过全基因组关联分析(GWAS),验证了来自醋栗番茄野生渗入片段的3个控制可溶性固形物含量的位点ssc5.1, ssc5.2 and ssc5.3,它们均分布在第5条染色体长臂的末端。 基于50 年来收集的3 026 份加工番茄不同类型种质资源,分别利用20 个表型性状和均匀覆盖12 条染色体的46 个SNP 标记,采用5 种不同方法(Mstrat、Random、REMC、SBS 和SFS)构建了10 种初始核心种质。通过对其代表性评价与分析,最终确定了加工番茄最佳核心种质。Mstrat 是构建加工番茄亚群核心种质的最佳方法,采用10%抽样比例所构建的302 份最佳核心种质GCC1 对原始种质的遗传结构和多样性均具有较好的代表性。通过对原始种质群体结构和主成分分析,加工番茄种质资源可分为2 个较大的群体,遗传背景分别是基于代表性材料普通栽培番茄E6203 和M82,所构建的GCC1 核心种质均匀分布在原始种质资源群体。 基于构建的加工番茄核心种质,从3026份自交系中选择了代表50年育种历程的615份,分别利用16个表型性状和81个(13对SSR、24对InDel、44个SNP)不同类型的多态性标记,对其遗传多样性进行了分析与比较。无论是基于表型还是基因型数据,供试自交系均分为两大群,聚类结果基本一致。其中表型聚类包括7个亚群,基因型聚类包括6个亚群。进一步综合分析表型和基因型聚类结果,发现大多数早期育成的自交系聚为一类,近5年育成的自交系不同程度地分布在两类中,说明新育成的自交系遗传多样性更为丰富。此外还发现,不同类型标记中,SNP在加工番茄亚群中呈现更好的多态性,等位基因数、基因多样性、PIC(Polymorphism information content,PIC)值等均明显高于SSR和InDel。 对于构建的加工番茄核心种质,进行了0.5×重测序,挖掘出大量SNP;对核心种质分别种植新疆大田,对每份材料进行了果实可溶性固形物含量测定,再次验证了五号染色体的可溶性固形物含量位