菊花品种表型性状与SSR和SCoT分子标记的关联分析VIP

园艺学报 2017 44 2 364 372 Acta Horticulturae Sinica 364 doi 10 16420 j issn 0513 353x 2016 0557 http www ahs ac cn 收稿日期 收稿日期 2016 10 24 修回日期 修回日期 2017 02 15 基金项目 基金项目 国家自然科学基金项目 31270738 通信作者 Author for correspondence E mail fudeshang 菊花品种表型性状与 SSR 和 SCoT 分子标记的 关联分析 袁王俊 1 叶 松2 董美芳2 韩远记2 张维瑞1 尚富德2 1河南大学药学院中药研究所 河南开封 475004 2河南大学生命科学学院 河南开封 475004 摘 要 摘 要 利用 16 对 SSR 和 10 对 SCoT 引物对 99 个菊花品种的基因组变异进行扫描 分析其群体结 构 并采用一般线性模型 GLM 和混合线性模型 MLM 方法对 10 个表型性状进行关联分析 供试群体 Shannon s 指数为 1 46 2 52 群体遗传结构分析将 99 个菊品种划分为 5 个亚群 GLM 分析发现有 8 个 SSR 位点与 7 个表型性状相关联 P 0 01 其中与 3 个花部性状 花序直径 花序高度 舌花宽度 相关位点 5 个 与 4 个营养性状 叶柄长度 叶片长度 托叶大小及叶一级刻度 相关位点 4 个 各位 点对表型变异的解释率在 0 06 0 40 之间 3 个 SCoT 位点与花序直径相关联 MLM 分析发现 3 个 SSR 位点与 4 个表型性状相关联 MLM 中检测到的标记 JH42 JH81 和 JH86 在 GLM 中同样被检测到 但解 释率稍低 关键词 关键词 菊花 SSR 标记 SCoT 标记 群体结构 关联分析 中图分类号 中图分类号 S 682 1 1 文献标志码 文献标志码 A 文章编号 文章编号 0513 353X 2017 02 0364 09 Association Analysis of Phenotypic Traits with SSR and SCoT Molecular Markers in Chrysanthemum morifolium YUAN Wangjun1 YE Song2 DONG Meifang2 HAN Yuanji2 ZHANG Weirui1 and SHANG Fude2 1Institute of Chinese Materia Medica College of Pharmary Henan University Kaifeng Henan 475004 China 2College of Life Sciences Henan University Kaifeng Henan 475004 China Abstract Association analysis is a procedure for detecting QTLs as well as their alleles based on linkage disequilibrium The genotyping data of 16 SSR and 10 SCoT markers on 99 Chrysanthemum morifolium cultivars were used to detect associations with 10 phenotypic traits by using GLM and MLM methods The Shannon s index of the population ranged from 1 46 2 52 Genetic structure analysis showed that the selected cultivars were composed of 5 subpopulations There were 8 SSR loci associated with 7 phenotypic characters P 0 01 among which 3 traits of propagative organ inflorescence diameter inflorescence height ligulate flower width were associated with 5 loci while 4 traits of vegetation organ petiole length leaf blade length stipule size lamina magnitude were associated with 4 loci by using GLM models The ratio of explanation on the phenotype of individual locus ranged from 0 06 0 40 Inflorescence diameter was significantly associated with three SCoT loci by using GLM 袁王俊 叶 松 董美芳 韩远记 张维瑞 尚富德 菊花品种表型性状与 SSR 和 SCoT 分子标记的关联分析 园艺学报 2017 44 2 364 372 365 models Four phenotypic characters were associated with 3 SSR loci based on MLM models These markers JH42 JH81 and JH86 detected by MLM method can be found according to GLM method similarly Howerver the ratio of explanation obtained by MLM method was slightly lower than by GLM method Keywords Chrysanthemum morifolium SSR marker SCoT marker population structure association analysis 连锁分析 linkage analysis 和关联分析 association analysis 是剖析数量性状的遗传结构 开 展表型性状 QTL quantitative trait locus 定位 筛选功能标记的主要方法 Sahu et al 2014 连 锁分析是基于双亲杂交创建作图群体 将控制数量性状的基因定位到染色体上 该方法在定位符合 孟德尔遗传的性状上取得了巨大的成功 Jimenez Sanchez et al 2001 关联分析毋须构建作图群 体 自然群体或栽培资源都可作为研究对象 不受两亲本范围的限制 可考虑每个基因座的复等位 基因 自然群体经历了许多轮重组后 LD linkage disequilibrium 衰减 存在于很短的距离内 定 位更精确 Yu Edward 2006 SSR simple sequence repeats 分子标记具有丰富的多态性 共显 性 重复性好 易扩增等优点 为关联分析研究理想的分子标记 Kalia et al 2011 Zhao et al 2016 SCoT start codon targeted polymorphism 是基于基因中的 ATG 翻译起始位点侧翼序列的保 守性设计单引物的分子标记 其产生的显性标记偏向候选功能基因区 多态性丰富 可产生与性状 联系的标记 是一种能跟踪性状的分子标记 Collard Mackill 2009 掌握菊花 Chrysanthemum morifolium Ramat Tzvel 表型与基因的关系有利于新品种的培育 Zhang et al 2012 Zhang 等 2010 2011 2012 根据 双假测交 作图策略成功建立了菊花 的连锁遗传图谱 并对花径 舌状花数等花器性状进行了 QTL 定位 张飞等 2011 对菊花开花持 续期进行了 QTL 定位 而关于菊花分子标记与表型性状的关联分析研究尚处于起步阶段 李仁伟等 2012 利用 SRAP 分子标记对 58 个菊花品种的 18 个表型性状进行关联分析 发现有 6 个标记位 点与 5 个性状关联 Zhang 等 2014 利用 SSR 标记与菊花的表型进行关联分析 发现与 19 个性 状相关的标记 Li 等 2016 利用 SRAP SCoT 和 SSR 标记对 159 个菊花切花品种 Klie 等 2016 用 AFLP 和独角金内酯途径的候选基因对菊花切花品种进行表型性状关联分析 发现了一些有价值 的标记 本研究中以河南开封栽培的 99 个主要菊花品种为材料 对其株高 花序直径 花序高度等进 行表型鉴定 结合 16 对 SSR 和 10 对 SCoT 引物获得标记数据 在分析群体结构的基础上进行关联 分析 鉴定与重要表型性状关联的分子标记 从而为菊花分子标记辅助育种服务 1 材料与方法 1 1 供试材料 田间试验于 2014 2015 年进行 选取河南开封的菊花主栽品种 99 个 表 1 涵盖 5 个瓣形 4 月扦插繁殖 5 6 月定植于直径 30 cm 瓦盆中 按照独本菊的栽培法进行管理 3 株为 1 个重复 设 3 次重复 依据 DUS 测试指南要求测定株高 花序直径 花序高度 舌花长度 舌花宽度 叶柄 长度 叶片长度 叶片宽度 托叶大小和叶片一级裂刻深度等 10 个表型性状 Yuan Wangjun Ye Song Dong Meifang Han Yuanji Zhang Weirui Shang Fude Association analysis of phenotypic traits with SSR and SCoT molecular markers in Chrysanthemum morifolium 366 Acta Horticulturae Sinica 2017 44 2 364 372 表表 1 本研究中所用试验材料本研究中所用试验材料 Table 1 Materials used in this study 瓣形 Petal shape 编号 No 品种 Cultivar 瓣形 Petal shape 编号 No 品种 Cultivar 平瓣 Flat 1 帅旗 Shuaiqi 51 玉光院 Yuguangyuan 2 粉十八 Fenshiba 管瓣 Tubular 52 霞光四射 Xiaguangsishe 3 墨荷 Mohe 53 宗禅佛尘 Zongchan Fuchen 4 金背大红 Jinbeidahong 54 紫云飞月 Ziyunfeiyue 5 秋节晚红 Qiujiewanhong 55 圣光红珊瑚 Shengguang Hongshanhu 6 泥金豹 Nijinbao 56 白鸥 Baiou 7 绿牡丹 L mudan 57 万贯金珠 Wanguanjinzhu 8 一品红 Yipinhong 58 赤线金珠 Chixianjinzhu 9 紫绣球 Zixiuqiu 59 醒狮图 Xingshitu 10 小红桂 Xiaohonggui 60 五光十色 Wuguangshise 11 月之光 Yuezhiguang 61 金钟震羽 Jinzhongzhenyu 12 春日剑山 Chunri Jianshan 62 火舞 Huowu 13 花鸟 Huaniao 63 千丝万缕 Qiansiwanl 14 蜜献蜂忙 Mixianfengmang 64 竹衣 Zhuyi 15 国华雪山 Guohua Xueshan 65 紫松针 Zisongzhen 16 泉乡光彩 Quanxiang Guangcai 66 彩湖美玉 Caihu Meiyu 17 粉莲花 Fenlianhua 67 桃花线 Taohuaxian 18 火莲 Huolian 68 玉翎管 Yulingguan 19 情兴歌 Qingxingge 69 黄香梨 Huangxiangli 20 白雪托桂 Baixue Tuogui 70 关东大侠 Guandong Daxia 21 鸳鸯锦 Yuanyangjin 71 十丈珠帘 Shizhangzhulian 22 春风柳绿 Chunfeng Liul 72 古都拂尘 Gudu Fuchen 23 丝云缀雨 Siyun Zhuiyu 73 黄丽丝 Huanglisi 24 圣光桃园 Shengguang Taoyuan 74 福寿锦长 Fushoujinchang 匙瓣 Spoon 25 风火轮 Fenghuolun 75 归元秋结 Guiyuanqiujie 26 碧玉勾盘 Biyugoupan 76 满天红霞 Mantian Hongxia 27 秋水长流 Qiushuichangliu 77 满天飞雪 Mantian Feixue 28 白香梨 Baixiangli 78 白狮子 Baishizi 29 黄乒乓 Huangpingpang 79 天女名典 Tiann Mingdian 30 分黄笑日 Fenhuangxiaori 80 古韵锦绣 Guyunjinxiu 31 唐宇傲狮 Tangyuaoshi 81 超群商 Chaoqunshang 32 祥云舞鹤 Xiangyunwuhe 82 锦衣盛装 Jinyishengzhuang 33 太真图 Taizhentu 83 拆英强楚 Chaiyingqiangchu 34 一枝浓艳 Yizhinongyan 84 芙蓉含笑 Furonghanxiao 35 十八凤环 Shibafenghuan 85 圣光华宝 Shengguanghuabao 36 灯红酒绿 Denghongjiul 桂瓣 Anemone 86 大红托桂 Dahong Tuogui 37 金龙探爪 Jinlongtanzhua 87 紫托桂 Zituogui 38 太平红丝 Taipinghongsi 88 洹水粉桂 Huanshui Fengui 39 雪岸丹枫 Xueandanfeng 89 洹水明珠 Huanshui Mingzhu 40 百花艳丽 Baihuayanli 90 蕊珠宫 Ruizhugong 41 培城之秋 Peichengzhiqiu 91 藕粉托桂 Oufen Tuogui 42 红毛线爪 Hongmaoxianzhua 92 月明星稀 Yuemingxingxi 43 沉香台 Chenxiangtai 93 千手观音 Qianshouguanyin 44 白鹤 Baihe 94 粉露花 Fenluhua 45 薄荷香 Bohexiang 95 玉翠龙爪 Yucuilongzhua 46 波澜壮阔 Bolanzhuangkuo 96 紫龙爪 Zilongzhua 47 香妃古色 Xiangfeiguse 97 金龙爪 Jinlongzhua 48 玉壶朝阳 Yuhuchaoyang 98 白毛刺 Baimaoci 49 金龙狂舞 Jinlongkuangwu 99 金凤还巢 Jinfenghuanchao 50 朱砂毛刺 Zhusha Maoci 袁王俊 叶 松 董美芳 韩远记 张维瑞 尚富德 菊花品种表型性状与 SSR 和 SCoT 分子标记的关联分析 园艺学报 2017 44 2 364 372 367 1 2 DNA 提取及标记扩增 利用 Ezup 柱式植物基因组 DNA 抽提试剂盒 生工生物工程上海股份有限公司 提取菊花基因 组 DNA 经 0 8 的琼脂糖凝胶电泳检测质量和测定浓度后 加入 1 TE 溶液稀释成 DNA 母液 20 低温下保存备用 使用本课题组最新开发的 16 对 SSR 引物 表 2 并从 36 对 SCoT 引物中筛选的 10 对扩增良 好的引物 表 3 对 99 个菊花品种进行扩增 PCR 总反应体系为 20 L 含 50 ng 模板 DNA 引物 浓度 0 5 mol L 1 60 mol L 1 dNTPs 2 mmol L 1 MgCl2及 0 5 U Taq DNA 聚合酶 PCR 扩增反 应在 S1000 Thermal cycler PCR 仪上进行 PCR 扩增程序为 94 变性 5 min 94 变性 60 s 52 60 退火 45 s 72 延伸 90 s 35 个循环 再经 72 延伸 8 min 4 保存 用 8 的聚丙 烯酰胺凝胶对 PCR 扩增产物进行电泳 银染 显影 SSR 为共显性标记 直接记录条带大小 SCoT 为显性标记 相同迁移率下有带记为 1 无带记为 0 1 3 数据处理 利用 POPGEN 1 32 软件对基于 SSR 标记的菊花品种等位基因数 NA 期望杂合度 HE 观 测杂合度 HO 遗传多样性指标 Shannon Wiener 指数 H 进行统计分析 Yeh et al 2000 多态性信息含量 PIC 用 Cervus 3 0 计算 Yeh et al 2000 其中 Pij表示标记 i 第 j 种带型出现的频率 用 STRUCTRE Version 2 3 Pritchard et al 2000 对 99 个品种进行基于数学模型的类群划分 先设定群体数 K 2 10 并假定位点都是独立的 将 MCMC Markov Chain Monte Carlo 开始 时的不作数迭代 length of burn in period 设为 10 000 次 再将不作数迭代后的 MCMC 设为 100 000 次 迭代次数 number of iterations 设置为 8 根据最大似然法和 K 值来确定 K 值 以此 K 值作 为群体的亚群数 并计算得到每个品种相应的 Q 值 第 i 品种其基因组变异源于第 k 群体的概率 将其作为关联分析时的协变量 Q 的阈值为 75 用 SPAGeDi 1 3 软件估算两两品种之间的亲缘关系 Kinship 矩阵 Hardy Vekemans 2002 采用 Tassel 2 0 软件中的一般线性模型 general linear model GLM 和混合线性模型 mixed linear model MLM 对 SSR SCoT 标记和菊花 10 个表型性状进行关联分析 GLM 以 Q 作为协变量进 行回归分析 MLM 采用 Q Kinship 方法分析 选择计算每个标记的遗传力 calculate heritability for each marker 利用表型变异数据对标记逐一进行回归分析 并计算标记对表型变异的解释率 Bradbury et al 2007 2 结果与分析 2 1 供试品种的遗传多样性 99 个菊花品种在 16 对 SSR 引物中的遗传多样性指数如表 2 所示 16 对引物等位基因数为 9 20 个 平均为 11 2 个 Shannon s 指数 H 平均值为 1 46 JH40 到 2 52 JH41 平均值为 1 87 多态性信息含量 PIC 值为 0 66 JH40 0 88 JH41 平均为 0 77 表 2 16 对引物观测杂合度 HO 和期望杂合度 HE 的平均值分别为 0 55 和 0 78 10 对 SCoT 引物共扩增出 243 条带 其 中 240 条具有多态性 多态性位点占 97 76 每对引物组合检测等位基因数为 9 42 个 平均为 24 3 个 多态性信息含量 PIC 值为 0 85 0 96 表 3 Yuan Wangjun Ye Song Dong Meifang Han Yuanji Zhang Weirui Shang Fude Association analysis of phenotypic traits with SSR and SCoT molecular markers in Chrysanthemum morifolium 368 Acta Horticulturae Sinica 2017 44 2 364 372 表表 2 菊花品种在菊花品种在 16 对对 SSR 引物中的遗传多样性指数引物中的遗传多样性指数 Table 2 Genetic diversity indices of C morifolium cultivars in 16 SSR markers 引物 Primer 引物序列 5 3 Primer sequence 重复类型 Repeat motif 目标片段 bp Allele size NA NE HE HO PIC H JH19 F GGAGGGTTTGAAAACAAGCA R ATCGCTATTACCATCCGCAC AGAT 14 292 348 13 6 77 0 86 0 61 0 84 2 10 JH25 F AGCCTTTTGGAGACGAACAA R CGACGAAGAAGATGAAGACG ATCTTC 10 233 305 10 5 77 0 83 0 70 0 80 1 97 JH35 F TTTTTCATCCTCTGGTTGCC R CCCGATGCCATATTATCCAC CCTTTT 5 294 342 8 4 05 0 76 0 37 0 74 1 58 JH39 F GAACAAAGGGTTTGATCAAGAT R GGGGCTCAAGAGTGGAATA GA 14 190 212 10 5 60 0 83 0 57 0 80 1 94 JH40 F GTGACACGTGGCTTCTCTGA R CCAACCCATTCATCTCTCTTC GA 21 289 307 10 2 82 0 650 0 60 0 66 1 46 JH41 F AAACAGCACAAACCCAAAGG R CTTACACCGCAAAAGAAGGC GA 8 AG 13 156 199 20 8 67 0 89 0 66 0 88 2 52 JH42 F TCTTGACAAAGACGAAGACGAA R GCACCTCTACCCCATCAACA GACGAT 15 242 342 11 6 86 0 86 0 81 0 85 2 08 JH47 F TATCCACGGCCCATAGAAAG R GAAGGAGGGACCCTGTAGGA GT 9 312 334 10 1 69 0 41 0 58 0 41 1 04 JH56 F AGGAGTGATAGTGCACGGCT R CCAAGGTCTCATTCGATGCT GTT 10 241 268 10 6 90 0 86 0 42 0 84 2 05 JH57 F CCCATTTCCTTTTGTTGGTG R CCCCATCTATGGTTTTGGAC GTT 12 240 267 9 4 38 0 78 0 69 0 74 1 66 JH70 F TGAGAGCTTGGTGTGACCTG R AGTTAGCGTGAATGTGCCCT TG 10 GA 18 265 295 12 4 03 0 76 0 50 0 76 1 81 JH72 F CGAGCTTATTTGGTTTTGCC R ACGAAAGATCGGAGTAAGCG TG 13 ATT 5 300 342 14 3 89 0 75 0 41 0 75 1 84 JH81 F GCCGATAGACTATTTGGGCA R TTGGTATTTCGGCCTCTCAC TGG 6 TGT 12 TTG 7284 320 12 6 36 0 85 0 52 0 84 2 03 JH86 F CAAATACCTCATGTACCTTAAAC R ACTACATTTGCTGGGGTTCG TGT 5 TAT 12 337 365 11 5 27 0 82 0 71 0 79 1 98 JH87 F ATGATGAACCACCCGTTTGT R TCGTCCAAACCAACAAATCA TGT 6 GTT 12 237 264 10 6 20 0 84 0 24 0 82 2 01 JH99 F AGGAGTGATAGTGCACGGCT R CAAGGTCTCGTTCATGCTCA TTG 9 TTG 12 273 297 9 4 65 0 79 0 38 0 77 1 86 均值 Average 11 2 5 25 0 78 0 55 0 77 1 87 注 NA 观察等位基因数 NE 有效等位基因数 H Shannon Wiener 指数 HO 观测杂合度 HE 期望杂合度 PIC 多态性信息含量 Note NA Observed number of alleles NE Effective number of alleles H Shannon Wiener index HO Observed heterozygosity HE Expected heterozygosity PIC Polymorphism information content 表表 3 SCoT 分子标记的扩增结果分子标记的扩增结果 Table 3 The SCoT amplified results for C morifolium 引物 Primer 引物序列 5 3 Primer sequence 扩增条带数 Number of amplified bands 多态性条带数 Number of polymorphic bands 多态性比率 Ratio of polymorphic alleles 多态信息含量 PIC SCoT2 CAACAATGGCTACCACCC 18 18 100 0 0 89 SCoT11 AAGCAATGGCTACCACCA 9 9 100 0 0 88 SCoT12 ACGACATGGCGACCAACG 22 22 100 0 0 93 SCoT15 ACGACATGGCGACCGCGA 20 19 95 0 0 94 SCoT16 ACCATGGCTACCACCGAC 34 34 100 0 0 96 SCoT18 ACCATGGCTACCACCGCC 10 9 90 0 0 85 SCoT21 ACGACATGGCGACCCACA 34 34 100 0 0 96 SCoT24 CACCATGGCTACCACCAT 25 25 100 0 0 94 SCoT28 CCATGGCTACCACCGCCA 29 28 96 6 0 96 SCoT32 CCATGGCTACCACCGCAC 42 42 100 0 0 96 平均 Mean 24 3 24 0 97 8 0 93 总计 Total 243 240 袁王俊 叶 松 董美芳 韩远记 张维瑞 尚富德 菊花品种表型性状与 SSR 和 SCoT 分子标记的关联分析 园艺学报 2017 44 2 364 372 369 图图 1 不同不同 K 值下值下 K 值变化值变化 Fig 1 Lines chart of K with K 2 2 供试品种的群体结构分析 群体结构分析发现 样本的等位变异频率特征类型数持续增大 因此通过 K 来确定 K 值 由 图 1 可以看出 当 K 5 时 K 值最大 由此判断 99 个菊花品种可被分为 5 个亚群 并绘制供试 材料群体结构图 图 2 亚群1包括14个品种 其中2个管瓣品种 6 个桂瓣品种及 6 个畸瓣品种 亚群 2 包括 23 个品种 其中 5 个平瓣品种 11 个匙瓣品种和 8 个管瓣品种 亚群 3 包括 23 个品种 其中 9 个平瓣品种 12 个匙瓣品种和 2 个管瓣品种 亚群 4 包括 16 个品种 其中 8 个平瓣品种 4 个匙瓣品种和 4 个管瓣品种 亚群 5 包括 20 个品种 其中 1 个平瓣品种 18 个管瓣品种 1 个畸瓣品种组成 两个菊花品种 1 个平瓣和 1个桂瓣品种 在每一类群中的Q值均小于0 5 因此 这两个品种没有明确的类群归属特性 图图 2 99 个菊花品种群体结构图个菊花品种群体结构图 Fig 2 The population structure of 99 C morifolium cultivars 利用 SSR 和 SCoT 引物对 99 个菊花品种两两个体之间亲缘关系进行分析 结果表明 不同品 种间的 Kinship 值 亲缘关系估计值 差异明显 Kinship 值最大的为 0 62 90 和 91 号品种间 Kinship 值 0 5 0 6 之间的有 3 个 0 4 0 5 之间的有 2 个 0 3 0 4 之间的 9 个 0 2 0 3 之间的 70 个 0 71 0 1 0 2 之间 471 个 4 8 在 0 0 1 的为 1 601 个 16 3 其余均为 0 所 占比例为 78 0 Yuan Wangjun Ye Song Dong Meifang Han Yuanji Zhang Weirui Shang Fude Association analysis of phenotypic traits with SSR and SCoT molecular markers in Chrysanthemum morifolium 370 Acta Horticulturae Sinica 2017 44 2 364 372 2 3 分子标记与菊花表型性状的关联分析 GLM 分析结果 表 4 显示 在所检测的 16 个 SSR 位点当中 有 8 个位点与花序直径 花序 高度 舌花宽度 叶柄长度 叶片长度 托叶大小及叶一级裂刻深度这 7 个数量性状在 P 0 01 水 平上相关 与花序直径相关联的位点为 JH42 和 JH70 其解释率分别为 0 33 和 0 36 与花序高度相 关的位点为 JH56 JH70 和 JH81 其解释率分别为 0 24 0 06 和 0 26 与舌花宽度相关的两个位点 为 JH47 和 JH81 解释率为 0 19 和 0 40 与叶柄长度相关的两个位点为 JH56 和 JH86 解释率为 0 20 和 0 39 与托叶大小相关的位点是 JH40 解释率为 0 28 与叶一级裂刻深度相关的位点为 JH57 解释率为 0 09 MLM 模型中 叶柄长度与叶片长度都与 JH86 相关联 其解释率分别为 0 38 和 0 35 花序直径 与 JH42 的关联解释率为 0 33 舌花宽度与 JH81 的关联解释率为 0 27 表 4 在所有检测的 SCoT 位点中仅 SCoT12 9 SCoT15 15 SCoT21 9 等 3 个位点与花序直径相关 其解释率分别为 0 11 0 12 和 0 11 表表 4 与性状显著相关 与性状显著相关 P 0 01 的 的 SSR 标记位点及其对表型变异的解释率标记位点及其对表型变异的解释率 Table 4 Marker loci associated with traits and their explained phenotypic variation 一般线性模型 GLM 混合线性模型 MLM 性状 Trait JH40 JH42 JH47 JH56 JH57 JH70 JH81 JH86 JH42 JH81 JH86 花序直径 Inflorescence diameter 0 33 0 36 0 33 花序高度 Inflorescence height 0 24 0 06 0 26 舌花宽度 Ligulate flower width 0 19 0 40 0 27 叶柄长度 Petiole length 0 20 0 39 0 38 叶片长度 Leaf blade length 0 39 0 35 托叶大小 Stipule size 0 28 叶一级裂刻深度 Lamina magnitude 0 09 3 讨论 本研究中用 16 对 SSR 引物和 10 对 SCoT 引物对 99 个菊花品种进行了扩增 结果 SSR 标记等 位基因数为 9 20 个 多态性信息含量 PIC 值为 0 66 0 88 品种间 Kinship 值最大的仅 1 对 为 0 62 Kinship 值在 0 5 0 6 之间的仅 3 对 绝大多数 Kinship 值小于 0 1 说明供试品种间具有丰富 的遗传多样性 本试验所选材料为非结构性群体 可以用于关联分析 由于群体结构的存在会通过影响位点 LD 而影响关联分析的准确性 将 Q 值作为协变量纳入计 算 这在一定程度上可消除亚群混合导致的伪关联 也保证了后续关联分析的准确性 文自翔 等 2008 利用上述扩增结果 使用 STRUCTURE 软件对供试菊花品种进行基于数学模型的类群划分 该方法与基于遗传距离的聚类方法相比 主要优点是排除了亚类划分的人为因素 Gupta et al 2005 结果发现 在 Q 的阈值为 0 75 时 99 个菊花品种可分为 5 个亚群 每个亚群至少包括 3 种 瓣型 说明各瓣型之间存在广泛的基因交流 李仁伟等 2012 利用 SRAP 分子标记进行群体结构 分析发现 其所用中国产大菊品种归入平瓣类 管瓣类 畸瓣类和桂瓣类 4 个亚群结构 匙瓣类品 袁王俊 叶 松 董美芳 韩远记 张维瑞 尚富德 菊花品种表型性状与 SSR 和 SCoT 分子标记的关联分析 园艺学报 2017 44 2 364 372 371 种并未单独形成亚群 而是分散在平瓣类和管瓣类亚群内 虽然两者亚群数不一致 但都发现各亚 群结构间存在着广泛的基因交流 李丕睿等 2013 的研究表明 SCoT 分子标记体系适用于菊属及 其近缘属种的亲缘关系研究 Zhang 等 2014 根据 SSR 分析结果 将 480 个菊花品种分为 10 个 亚群 这些结果都说明 传统的分类方法不能完全反映菊花的亲缘关系 在长期的栽培和育种过程 中 菊花品种间存在广泛的基因交流 Hansen 等 2001 在全基因组水平上发现 2 个 AFLP 标记与影响海甜菜 Beta vulgaris ssp maritima 抽薹前是否需要进行春化作用的基因有关联 随后被广泛研究 菊花关联分析研究还处 于起步阶段 李仁伟等 2012 利用 19 对 SRAP 引物对 58 个菊花品种进行多位点扫描分析 发现 6 个标记位点与 5 个性状关联 其中包括花梗粗度 花瓣宽度 筒状小花数量 3 个繁殖器官性状 茎直径和叶片厚度 2 个营养器官的性状 本研究中用 16 对 SSR 和 10 对 SCoT 引物对 99 个菊花品 种的 14 个表型性状进行关联分析 GLM 结果发现 8 个 SSR 位点与 7 个性状相关联 其中 5 个位点 与花序直径 花序高度及舌花宽度等 3 个繁殖器官的性状相关 4 个 SSR 位点与叶柄长度 叶片长 度 托叶大小和叶一级裂刻深度等 4 个营养器官的性状关联 3 个 SCoT 位点与花序直径相关 分 析发现 JH70 号位点与花序直径和花序高度两个繁殖器官的性状关联 JH81 位点与花序高度和舌花 宽度两个营养器的官性状关联 同时还发现位点 JH56 与 1 个繁殖器官的性状和一个营养器官的性 状相关联 可能是性状相关 这种某些单一标记同时与多个性状关联 这可能是性状的相互关联由 控制该性状的位点相互连锁引起 以 GLM 和 MLM 两种模型的关联分析 分别找到 8 个和 3 个 SSR 标记与花序直径 花序高度 舌花宽度 叶柄长度 叶片长度 托叶大小及叶一级刻裂深度相关 并且 MLM 中检测到的标记 JH42 JH81 和 JH86 在 GLM 中同样被检测到 但解释率稍低 本研究 中发现的与表型相关的标记都是全新的 将有利于菊花的分子辅助育种 References Bradbury P J Zhang Z Kroon D E Casstevens T M Ramdoss Y Buckler E S 2007 TASSEL Software for association mapping of complex traits in diverse samples Bioinformatics 23 2633 2635 Collard B C Y Mackill D J 2009 Start codon targeted SCoT polymorphism a simple novel DNA marker technique for generating gene targeted markers in plants Plant Molecular Biology Reporter 27 1 86 93 Gupta P K Rustgi S Kulwal P L 2005 Linkage disequilibrium and association studies in higher plants present status and future prospects Plant Molecular Biology 57 461 485 Hansen M Kraft T Ganestam S S Ll T Nilsson N O 2001 Linkage disequilibrium mapping of the bolting gene in sea beet using AFLP markers Genetical Research 77 1 61 66 Hardy O J Vekemans X 2002 SPAGeDi a versatile computer program to analyse spatial genetic structure at the individual or population levels Molecular Ecology Notes 2 4 618 620 Jimenez Sanchez G Childs B Valle D 2001 Human disease genes Nature 409 6822 853 855 Kalia R K Rai M K Kalia S Singh R Dhawan A K 2011 Microsatellite markers an overview of the recent progress in plants Euphytica 177 309 334 Klie M Menz I Linde M Debener T 2016 Strigolactone pathway genes and plant architecture association analysis and QTL detection for horticultural traits in chrysanthemum Molecular Genetics Genomics 291 2 957 969 Li P R Zhang F Chen S M Jiang J F Wang H B Su J S Fang W M Guan Z Y Chen F D 2016 Genetic diversity population structure and association analysis in cut chrysanthemum Chrysanthemum morifolium Ramat Molecular Genetics Genomics 291 1117 1125 Li Pi rui Jiang Jia fu Chen Su mei Guan Zhi yong Liao Yuan Fang Wei min Chen Fa di 2013 Establishment and optimization of SCoT molecular marker system in Chrysanthemum and its application of analysis on genetic diversity Acta Horticulturae Sinica 40 10 2015 2025 Yuan Wangjun Ye Song Dong Meifang Han Yuanji Zhang Weirui Shang Fude Association analysis of phenotypic traits with SSR and SCoT molecular markers in Chrysanthemum morifolium 372 Acta Horticulturae Sinica 2017 44 2 364 372 in Chinese 李丕睿 蒋甲福 陈素梅 管志勇 廖 园 房伟民 陈发棣 2013 菊属植物 SCoT 分子标记技术在遗传多样性分析中的应用 园艺 学报 40 10 2015 2025 Li Ren wei Wang Chen Dai Si lan Luo Xin yan Li Bao qin Zhu Jun Lu Jie Liu Qian qian 2012 The association analysis of phenotypic traits with SRAP markers in Chrysanthemum Scientia Agricultura Sinica 45 7 1355 1364 in Chinese 李仁伟 王 晨 戴思兰 雒新艳 李宝琴 朱 珺 卢 洁 刘倩倩 2012 菊花品种表型性状与 SRAP 分子标记的关联分析 中国 农业科学 45 7 1355 1364 Pritchard J K Stephens M Donnelly P 2000 Inference of population structure using multilocus genotype data Genetics 155 945 959 Sahu H Amadabade J Dhiri N 2014 Association mapping a useful tool Int