遗传图谱应用分析案例：菊花高密度遗传图谱的构建和花型相关位点的鉴定【百迈客生物】

利用基因组重测序技术进行大规模高通量SNP标记鉴定是当前国际上动植物基因组学的研究热点。利用得到的大量SNP标记，可以对群体进行高密度遗传图谱、BSA、GWAS、遗传进化等分析。

遗传图谱

遗传图谱（Genetic map），是基于全基因组重测序技术或简化基因组测序技术，对某物种家系样本进行测序，利用生物信息学方法，开发SNP分子标记，计算标记间的遗传连锁距离，绘制高密度遗传图谱。利用遗传图谱，主要可以进行QTL定位，比较基因组，辅助基因组组装等科研工作。本研究报道了利用百迈客SLAF测序技术，对菊花F1群体测序并构建高密度遗传图谱，用于菊花花型等性状的QTL定位及候选基因鉴定的研究。

英文标题：High-density genetic map construction and identification of loci controlling flower-type traits in Chrysanthemum (Chrysanthemum× morifolium Ramat.)[1]

中文标题：菊花高密度遗传图谱的构建和花型相关位点的鉴定

发表单位：北京林业大学

发表期刊：Horticulture Research

发表时间：2020年7月

菊花 (Chrysanthemum×morifolium Ramat.) 作为重要的观赏性植物，花型对于它至关重要。舌状花花冠筒基部合生程度（CTMD）和舌状花相对数量（RNRF）是影响花型的两个关键性状，但由于这两个性状构成要素相对复杂，其遗传机制还未被揭示，进而限制了菊花花型改良的定向育种。

本研究对CTMD和RNRF差异较大的菊花‘Candy’和菊花‘225’亲本以及305个F1代杂交群体进行了SLAF-seq简化基因组测序，测序深度分别为57.48X，59.69X和23.52X，通过分析鉴定得到了234,648个高质量SNPs，利用高质量的SNPs构建了一套总图距为4301.5cM、平均图距为0.76cM的菊花高密度遗传图谱，为菊花花型遗传育种研究提供了丰富的遗传标记。

图1 双亲的花型表现

图2 菊花高密度遗传图谱

基于这一图谱，结合连续两年的表型数据，对9个菊花花型性状进行了QTL分析，定位到123个相关QTLs位点；控制CTMD的QTLs有16个（图3），其中有3个为主效QTLs，LOD值分别为3.77，5.09和5.23（图4）；控制RNRF的QTLs有34个（图5），其中有4个为主效QTLs。LOD值分别为4.11，4.74，4.96和5.22（图6）。 

图3  CTMD性状的QTL定位结果

图4 CTMD性状的主效QTL定位结果

图5 RNRF性状的QTL定位结果

图6 RNRF性状的主效QTL定位结果

为了进一步发掘潜在的候选基因，将菊花遗传图谱与已发表的近缘物种向日葵和生菜的基因组进行共线性分析，结果发现菊花遗传图谱上有150个SNPs标记可以比对到向日葵基因组，0.12%的SNPs标记可以比对到生菜基因组；依据基因组注释信息，检测得到向日葵基因组中有8个候选基因与CTMD和RNRF相关，生菜基因组中有20个候选基因与CTMD和RNRF相关。利用同样的方法，对甘野菊（C. seticuspe）的参考基因组和两个野生菊花，毛华菊（C. vestitum）和甘菊（C. lavandulifolium） 的转录组数据做了分析，得到了一些与CTMD和RNRF性状相关的候选基因。

本研究通过构建菊花高密度遗传图谱，为菊花高密度遗传定位和与花型性状相关的QTL鉴定提供了有用的基准信息，为进一步阐明菊花花型遗传机理提供了新见解，同时也有利于加速菊花花型的定向改良育种。

参考文献：

Song XB, Xu YH, Gao K, et al. High-density genetic map construction and identification of loci controlling flower-type traits in Chrysanthemum (Chrysanthemum × morifoliumRamat.). Hortic Res, 2020.07