Grattapaglia2014 ssr在火炬松无性系种子园中系谱重建中的表现

Grattapaglia D, do Amaral Diener PS, dos Santos GA (2014) Performance of microsatellites for parentage assignment following mass controlled pollination in a clonal seed orchard of loblolly pine (Pinus taeda L.). Tree Genet Genomes 10:1631–1643. doi: 10.1007/s11295-014-0784-3

用于在火炬松（Pinus taeda L.）的克隆种子园中进行质量受控授粉后的亲本分配的微卫星的性能
大量控制授粉（MCP），涉及大量应用花粉在物理隔离的雌性生殖器官上，已成为用于商业生产遗传改良种子的受控授粉的较低成本替代物。然而，很少有研究检查操作MCP的功效，迄今为止尚未在火炬松进行这样的评估。 MCP的成功通过基于微卫星的调查，在2005年和2006年在巴西的克隆种子园中，在随后两轮MCP中产生的19个家族中的一组300头a尾的实现的对预期亲本的实现与预期亲本的评估。当使用九个或十个标记时，对于单亲和亲本对测试，从实际测试中理论上和实现的亲本排除的多基因座组合概率> 99％。在最大可能性框架下进行的父母分配显示MCP在2006年（84％）的成功率显着更高，随后采用技术改进以最小化花粉污染和最大限度地提高雄性繁殖成功，尽管在正确的产妇和完全亲本中观察到显着的变异性个人家庭。观察到的意想不到的亲本模式表明，这种变异性可能是由于在杂交中使用的亲本的克隆分株的错误标记，其影响了产妇和亲子。如果最终提供花粉和雌性strobili的克隆植物的身份不准确，显示DNA标记审核和克隆种子园中所有分株的身份校正应该是标准实践，防止花粉污染不足以成功MCP在MCP的操作实现中。

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介绍
火炬松（Pinus taeda L.）是种植在巴西的首屈一指的针叶树物种，其中超过156万公顷的快速生长的森林，通常根据计划用途旋转15至20年，生产率从18到38 m3 ha-1 year-1.成功地适应了国家南部地区的土壤和较凉的气候，火炬松是当地最重要的异国森林树种，用于生产包装和新闻纸，木材，层压木材和复制木板。巴西火炬松的第一个商业种植园是由德国商人理查德·弗雷德伯格于1958年在圣保罗州成立的。从那时起，直到1964年，第一个大型种植计划是基于来自美国南部的选定原产地的种子进行的，主要是佛罗里达州，格鲁吉亚，阿拉巴马州，路易斯安那州，密西西比州和卡罗莱纳州，试图匹配最充足的种子来源纬度和高度范围到巴西相应地区（Shimizu 2005）。有趣的报道称，樟子松是第一个森林树种，成为巴西20世纪60年代和20世纪70年代更为强烈的科学导向育种计划的目标，受到浆纸公司发展的刺激，这些公司需要高品质的原材料工业运营。高品质的早期种植园被减少和管理成为种子生产区域（SPA），反过来提供选择的本地适应材料的后代，加上来自南非和美国育种计划的精华育种材料，构成了基础育种群体。 SPA中最好的树是后代测试，并通过移植同时繁殖以形成第一代克隆种子园（CSO），其体积生长增加了12％。另一个相当的遗传增益的增加后来实现了从这样的果园，根据他们的后代试验，使较贫穷的父母粗糙，使CSOs成为测试种子果园（1.5代）。这种果园和一些最近的第二代CSO目前是巴西每年估计种植30,000至35,000公顷的种子的主要来源（ABRAF 2013）。在用于促进​​基因改良种子生产的CSOs管理中使用的各种技术中，补充大量授粉（SMP）和质量控制授粉（MCP）是涉及大规模应用先前从雄性strobili收集的花粉到女性锥体。这些技术使基因优势种子的产量最大化，同时使相关的交配最小化，并且比完全受控授粉（CP）方法（Bridgwater等人1998; El-Kassaby等人1993a）显着更少费力和昂贵。当使用单一的雄性传粉者时，这种方法允许通过多重混合育种或全同胞家族生产大量特定母本半同胞家族的种子。虽然SMP是较少控制的程序，其中花粉应用于雌性锥体而不与环境花粉物理隔离，MCP涉及分离雌性strobili，虽然使用比CP更简化和低成本的程序。这些技术主要用于针叶树，包括火炬松（Bridgwater et al.1998）和更密集地在道格拉斯冷杉（Pseudotsuga menziesii）中，其大多数关于其相对成功使用的报道已经公开（Daniels 1978; El-Kassaby等人。1993a; El-Kassaby和Reynolds 1990; El-Kassaby和Ritland 1986）。使用显示足够的等位基因变异性以区分花粉基因的分子标记，并且分析稳定以允许一致地宣布基因型，来监测种子区中授粉事件的成功。同位素标记最初用于评估松属，云杉和假荚of中SMP的成功（El-Kassaby和Reynolds 1990; Eriksson等人1995; Joly和Adams 1983）。鉴于叶绿体在针叶树中的父系遗传，cp-DNA微卫星也用于相同的目的（Plomion et al.2001; Stoehr et al.1998,2006）。随着更多地获得高度多等位基因核微卫星， （Pinulus pinaster）（Fernandesetal.2008），Cryptomeria japonica（Moriguchi等人2004）和Douglas Fir（Pseudotsuga menziesii）（Slavov等人）的种子果园中研究污染率的标记物。2005a）;评估道格拉斯冷杉SMP的结果（Lai et al。2010）;重建家系，以纠正海滨松（Gaspar等人2009）和红云杉（Picea rubens）中的育种值（Doerksen和Herbinger 2010; El-Kassaby等人2010）;并在道格拉斯冷杉和落叶松（Larix occidentalis）（El-Kassaby等人2011; El- Kassaby和Lstiburek 2009）和苏格兰松（Pinus sylvestris）（Wang等人2010）进行了“育种无育种” 。虽然使用受控授粉方法是一种常规用于世界范围内几个私人育种程序的已建立的育种工具，令人惊讶的是，迄今只有三项研究报告了CP（Adams等人1988）和SMP（Blush等人，1993 ; Bridgwater等人，1993）在火炬松，并且它们都使用同工酶标记。迄今为止，没有研究报道使用微卫星在火炬松中任何受控授粉方法的成功。此外，尽管微卫星早期（Echt和MayMarquardt 1997; Elsik和Williams 2001; Zhouetal。2002）和继续发展（Echt等人2011a）的微卫星及其在火炬松基因作图中的应用（Echt et al。2011b）没有详细的报告描述这种标记的个别鉴定和亲本分析的实现性能。研究主要集中在它们在理解自然种群中的多样性和基因渗入中的应用（Al-Rabab'ah和Williams 2002; 2004; Stewart等人，2010），而它们在育种实践中的应用是怯懦的，在津巴布韦引入的遗传物质的来源（Williams等人，2000）和在育种群体中只有三个核微卫星的父亲分析（Lambeth等人，2001）。换句话说，在过去的25年里，虽然火炬松在针叶树林木基因组学的历史上的先驱作用（Neale和Kremer 2011），以及最近对其极大和复杂基因组的第一版草案的序列（Neale等人2014; Zimin等人2014），有一个令人惊讶的关于分子标记物在该领先物种的应用育种实践中的性能的文献。
在这项工作中，我们使用一组微卫星标记物来监测2006年和2007年在巴西第二代克隆种子园中用于生产基因优势种子作物的操作MCP的成功。目标有三个方面：（1）估计遗传信息内容的预期和实现的参数，用于确定用于支持常规育种的一组松属微型卫星的育种决定和个体鉴定; （2）通过测试在随后的两轮MCP中产生的后代的所称的亲缘关系来比较操作MCP的成功率，所述后代在采用技术改进以使花粉污染最小化和最大化繁殖成功方面不同; （3）使用微卫星数据来了解种子作物生产中的父母错误的潜在来源，从而提出在实践育种实践中减轻这种错误的方法。
材料与方法
遗传材料该研究涉及在2005年（MCP-2005）和2006年开花季节（MCP-2006）中进行的MCP的成功评估，这些季节产生了2006年和2007年的收获的种子作物。在由Klabin SA于1995年在圣保罗州（23°29'24“南48°24'46”西）的Angatuba建立的Pinus taeda的CSO中。 CSO是第二代果园，由在20世纪80年代最初在圣卡塔琳娜州Klabin建立的商业摊位中选择的加号树的后代试验中选择用于生长和茎形式的25个原种克隆组成，其种子来源于20世纪70年代从美国引入。对于每个精英克隆，将20个接枝的克隆分株以10×10m的间距种植，覆盖约5ha的总面积。