利用多重扩增子测序和基于读取数据的单倍型分析技术，追踪二倍体马铃薯育种中的纯合度与残留杂合度

《Potato Research》：Utilising Multiplex Amplicon Sequencing and Read-Backed Haplotyping to Track Homozygosity and Residual Heterozygosity in Diploid Potato Breeding

　　

摘要

二倍体马铃薯育种常常受到残余杂合性的困扰，这阻碍了用于生产F1杂交种的纯系培育。固定-恢复育种策略利用残余杂合性来避免近交衰退，是培育可真正播种的F1杂交种的可行替代方法，因为在整个固定过程中保持杂合性对其成功至关重要。在本研究中，我们采用了多重扩增子测序技术（PotatoMASH）并结合读回单倍型分析，作为追踪二倍体种质中纯合性的有效工具。通过分析瓦赫宁根二倍体育种计划中的271个纯合二倍体克隆，我们得到了经过40多年育种工作所形成的遗传构成的“快照”。此外，我们还研究了该计划中的一个自交亲和个体谱系，以确定染色体上纯合性的关键热点区域。我们的研究结果表明，通过单倍型标签构建进行的多重扩增子测序结合读回单倍型分析，相比传统的基于SNP的方法，能够更准确、可靠地测定纯合性，且无需亲本基因组数据。在S3代后代中，我们观察到的状态一致性（IBS）平均纯合度为82–83.4%，而遗传一致性（IBD）的平均纯合度为72.6–74.8%，这些数值均低于预期。在所有染色体上都检测到了杂合性热点，第5号染色体在三代自交后仍完全保持杂合状态，而第11号染色体在一个S3代后代中达到了完全纯合状态。第5号染色体上不存在纯合性可能与其相关的生殖QTL以及那些由于潜在有害等位基因而倾向于保持杂合状态的基因有关。这些发现表明，像PotatoMASH这样的检测技术有望在固定-恢复育种计划中有效监测并优化杂合性。