菠菜高密度遗传图谱构建及性别决定基因XY的精细定位

菠菜高密度遗传图谱构建及性别决定基因X/Y的精细定位

菠菜（Spinacia oleracea L.）,黎科菠菜属二倍体植株（2n=12）,是以绿叶为主要产品的重要蔬菜作物。菠菜是典型的雌雄异株植物,少量植株表现为两性株,其雌雄性别受X/Y基因的控制,是研究雌雄异株植物性别决定及分化机制的一种理想材料。

目前国内外已构建的菠菜遗传图谱分子标记数量较少且不便于使用,缺乏高密度遗传图谱,且菠菜性别决定基因尚未精细定位及克隆,性别调控机制仍不明确。因此,本研究利用特异位点扩增片段测序（SLAF-seq）技术结合HighMap软件构建了菠菜高密度遗传图,并通过SRAP-BSA及super-BSA对菠菜性别决定基因X/Y进行了精细定位,借助基因注释获得了一些菠菜激素调控和开花相关的候选基因。

主要研究结果汇总如下:1、利用SLAF-seq技术结合HighMap构建了菠菜高密度遗传图。该图谱包含4080个SLAF标记,共划分为6个连锁群,总图距为

1,125.97cM,相邻标记间的平均图距为0.31cM,这是目前研究中密度最高的菠菜遗传图谱。

2、利用SRAP-BSA法对菠菜性别决定基因X/Y进行初步定位,通过雌雄基因池对1280个SRAP引物组合进行筛选,其中20个引物组合与性别基因紧密连锁。结合前人研究相关标记,利用含148个单株的BC₁群体构建了一个15.9cM的菠菜性别区域连锁图,平均图距为0.72 cM,将性别决定基因定位在一个0.4 cM的区间内。

3、利用super-BSA法对性别决定基因X/Y进行精细定位。通过50个雌性单株和50个雄性单株测序数据混池寻找菠菜性别性状关联区域。

最终有323个SLAF标记与菠菜性别决定基因紧密连锁,结合菠菜高密度遗传图谱,将菠菜性别决定区域定位在LG4连锁群66.98cM-69.72cM和

75.48cM-92.96cM两个区间内。4、整合SLAF及SRAP等性别连锁标记,构建了一个16.7cM的性别区域连锁遗传图,将菠菜性别决定基因X/Y定位在0.2cM区间内。

通过性别区域连锁遗传图,辅助菠菜基因组组装,将scaffold锚定在相应性别连锁标记上,对定位区域的基因进行了功能注释,得到166个基因位于目标性

状的定位区域内,根据注释信息得到了32个基因与花发育或者激素调控网络相关。5、将SRAP27.47及SRAP30.39转化为稳定性高、特异性好的SCAR标记,将dCAPs标记D4.3转化为可高通量基因分型的KASP标记,应用于苗期雌雄株性别

快速鉴定,经过143个雌雄单株的验证,该KASP标记准确率可达到100%。