八倍体野生草莓Fragaria virginiana持续开花性状的标记-性状关联定位研究及其育种意义

这篇研究通过构建八倍体野生草莓（Fragaria virginiana）的回交群体，利用IStraw90 SNP芯片进行基因分型，结合连锁图谱和多种分析方法（Chi-square、FlexQTL、WinQTLCart），定位了与持续开花（PF）性状相关的6个标记-性状关联位点（MTAs），分布在5个连锁群（LGs）中。研究发现这些位点未出现在公认的F. vesca来源的A亚基因组中，且与栽培草莓中已知的FaPFRU位点存在亚基因组定位差异，为解析草莓开花习性的复杂遗传调控提供了新视角。

　　

引言

栽培草莓（Fragaria × ananassa）的开花习性（季节性开花SF与持续开花PF）是决定果实生产周期的关键农艺性状。SF品种需短日照诱导开花，而PF品种对光周期不敏感，可在适宜温度下连续开花。尽管已有研究在栽培草莓中定位了主导PF性状的FaPFRU位点，但其分子机制仍不清楚。本研究利用野生八倍体草莓F. virginiana的SF（L1）和PF（BC6）种质构建回交群体，通过高通量基因分型和多方法关联分析，揭示了PF性状的复杂遗传基础。

材料与方法

植物材料：以SF型F. virginiana subsp. virginiana（L1）为母本，PF型F. virginiana subsp. glauca（BC6）为父本杂交获得F₁代LB48，再回交至L1产生BC₁F₁群体（N=120）。

表型鉴定：群体在田间和温室中观察开花行为，PF表型定义为在长日照条件下（16小时光照）开花，而SF表型在短日照下开花。

基因分型与图谱构建：使用IStraw90K SNP芯片对80株后代（17 PF和63 SF）进行基因分型，通过JoinMap 4.1构建连锁图谱，采用卡方检验、FlexQTL和WinQTLCart进行MTA分析。

结果

1. 1.

   表型分析：PF与SF表型在群体中呈现3:1分离比，支持多基因调控假说。

2. 2.

   连锁图谱：获得29个连锁群（LGs），总长2202 cM，包含1064个SNP标记。

3. 3.

   MTA定位：

   • •

     卡方检验：在LG02、LG03、LG08、LG10和LG14上发现6个显著关联位点，其中LG14包含两个紧密连锁的MTAs（14a和14b）。

   • •

     FlexQTL：强支持LG02和LG14的QTLs，LG03和LG10次之。

   • •

     WinQTLCart：验证了LG08和LG14的QTLs，后者包含三个独立峰。

4. 4.

   亚基因组定位：所有MTA均未出现在F. vesca来源的A亚基因组中，LG14的MTAs与栽培草莓FaPFRU位点可能为同源QTL，但位于不同亚基因组。

讨论

1. 1.

   多基因调控：PF性状由多个QTLs共同控制，与先前研究一致，但本研究首次在非A亚基因组中定位到显著关联。

2. 2.

   FaPFRU的争议：LG14的MTAs可能代表FaPFRU的同源位点，其亚基因组定位差异暗示了八倍体草莓中同源染色体重排的可能性。

3. 3.

   育种意义：新发现的MTAs为标记辅助选择（MAS）提供了潜在靶点，尤其适用于非Wats.来源的PF种质改良。

结论

本研究通过多方法关联分析揭示了F. virginiana中PF性状的复杂遗传架构，挑战了FaPFRU单一主导的传统认知，为草莓开花习性的进化研究和分子育种提供了新资源。未来需通过多环境验证和候选基因挖掘进一步解析这些QTLs的功能。