三裂叶薯高密度遗传连锁图谱构建及形态性状数量性状位点（QTL）定位研究揭示甘薯野生近缘种关键遗传机制

本研究通过构建三裂叶薯（Ipomoea trifida）高密度SNP遗传连锁图谱，定位了11个形态性状的37个QTL，其中叶片形状相关QTL（如LEAFSHAP3）可解释42.39%的表型变异。研究为甘薯（Ipomoea batatas）育种提供了重要分子标记，尤其对观赏性状改良具有指导意义。

　　

引言背景

三裂叶薯（Ipomoea trifida）作为二倍体野生种（2n=2x=30），被认为是六倍体甘薯（Ipomoea batatas，2n=6x=90）最接近的野生祖先。甘薯是全球重要的粮食作物，但其多倍体特性导致遗传研究进展缓慢。近年来，基因组学工具如数量性状位点（QTL）定位为解析甘薯性状遗传机制提供了新途径。

材料与方法

研究利用M9×M19杂交产生的210个全同胞群体，通过基因分型测序（GBS）获得26,968个SNP标记。经过过滤后，最终使用6,464个高质量SNP构建遗传图谱。表型数据包括11个形态性状（如叶片形状、叶片数、株高、叶面积等），在秘鲁国际马铃薯中心（CIP）的网室条件下采用随机完全区组设计进行评价。采用混合模型计算性状遗传力（0.30-0.80）和最佳线性无偏预测（BLUP）值，并通过复合区间作图（CIM）方法进行QTL分析。

遗传图谱构建

最终图谱包含15个连锁群（LG），覆盖2,440.47 cM，包含6,410个SNP标记。研究发现染色体2、3、7存在重大错误组装，并通过手动校正优化标记排序。图谱密度达2.63 SNP/cM，优于前人研究，为精细QTL定位奠定基础。

QTL定位结果

共检测到37个QTL，分布于除5号和8号染色体外的所有染色体。叶片形状相关性状（LEAFSHAP1-4）在3号染色体上表现出强QTL信号（LOD值28.05-35.29），其中LEAFSHAP3的QTL可解释42.40%的表型变异。其他性状如叶片数（LEFTPP_TP系列）、株高（PLANTH_TP系列）和叶面积（LA）也检测到多个QTL。研究发现多个QTL存在共定位现象，提示可能存在紧密连锁或基因多效性。

候选基因分析

在主要QTL区间（3号染色体2.20-2.77 Mb、10号染色体18.05-19.57 Mb等）内鉴定到多个与叶片形态发育相关的候选基因。包括MYB家族转录因子（如itf03g04470）、BRH1基因（ brassinosteroid-responsive RING-H2）、MSCS-like基因（itf03g03930）和F-box蛋白基因（itf10g16990）等。这些基因在拟南芥、水稻等物种中已被证实调控叶片形态、细胞分裂和激素响应。

讨论与应用

本研究首次在三裂叶薯中系统解析形态性状的遗传基础。叶片形状QTL的发现为甘薯观赏性状育种提供分子标记资源。通过比较基因组学手段，这些标记可转移到六倍体甘薯中用于标记辅助选择（MAS），加速培育具有理想叶形、适于观赏用途的新品种。

研究局限与展望

需在六倍体群体中验证标记有效性，并进一步开展基因功能验证。未来可整合多组学数据深入解析叶片形态建成的调控网络。