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基于高密度遗传联系地图建设的浆果质量特征的新型稳定QTLS识别表格葡萄GydF4y2Ba

抽象的GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

香气,浆果固体和浆果形状是表葡萄生产中的三种主要品质性状,以及葡萄繁殖中的重要靶标性状。然而,有关其遗传机制的信息是有限的,这导致葡萄化葡萄酒中优质育种的低精度和效率。基于遗传联系地图的构建的定量性状基因座(QTLS)的测绘和分离是破译复杂定量性状的遗传决定因素的强大方法。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

利用SLAF-seq技术,最终生成了19个连锁群(LGs)上的3411个SLAF标记,标记间平均距离为0.98 cM。在2016 - 2018年连续3年分析的杂交组合中,在两个连锁群上共鉴定出9个显著稳定的Muscat风味、浆果硬度和浆果形状qtl。值得注意的是,在lg8上首次分别发现了新的稳定的浆果硬度和浆果形状qtl。基于主要QTL区域候选基因的生物学功能和表达谱,GydF4y2BaVIT_08s0007g00440GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08S0040G02740GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08S0040G02350GydF4y2Ba)与浆果固定性和3个基因有关(GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08s0032g01150GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08s0105g00200GydF4y2Ba)链接到浆果的形状被突出显示。过表达GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba在转基因中GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba植物引起豆荚形状的变化。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

具有总3411标记的新的高密度遗传图谱用SLAF-SEQ技术构建,从而使得能够检测葡萄树中的相关性状的窄间隔QTL。GydF4y2BaVIT_08s0007g00440GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08S0040G02740GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08S0040G02350GydF4y2Ba与浆果硬度有关,而GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08s0032g01150GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08s0105g00200GydF4y2Ba与浆果的形状有关。GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

标记辅助选择(MAS)技术已被广泛用于提高多年生作物传统育种的准确性和效率[GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba]。近年来,葡萄育种的主要目标之一是开发与遗传选择靶表型的遗传选择有关的分子标记[GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba]。但首先需要澄清每个特定性状的遗传决定论。数量性状位点(qtl)定位是研究葡萄复杂性状的关键和有效手段之一。GydF4y2Ba

众多的QTL葡萄相关的特性,包括浆果重量和尺寸[GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba,甜和酸[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba],无籽[GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba9GydF4y2Ba,GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba],抗病性状[GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba13.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba14.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba依据,已被映射。在这十年中,消费者越来越多地关注葡萄品质,不仅是品味(味道,质地等)而且也是外观特征(颜色,浆果尺寸和形状)。促进浆果品质的特质也是葡萄饲养者的无尽追求。马斯喀特味道,浆果坚定和浆果形状是新表葡萄品种的繁殖中的三种重要品质。他们的遗传控制机制引起了广泛的关注。GydF4y2Ba

对于麝香香精,在三个不同的F1分离子代中已鉴定出连锁群(LG) 5上的一个主要QTL [GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba].和1-脱氧-d-木酮糖-5-磷酸合酶(GydF4y2BaVvGydF4y2BaDXS)已被认为是可能的候选基因[GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba]。Guo等[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba]研究了浆果风味也与染色体5相关,而鉴定了与浆果风味相关的显着单核苷酸多态性(SNP)GydF4y2BaVIT_205s0020g03860GydF4y2Ba(同型半胱氨酸S-甲基转移酶2)。在LG1、7、10和12上还发现了一些影响较小的其他QTL[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba21.GydF4y2Ba]。GydF4y2Ba

像马斯喀特的味道,葡萄浆果坚定也遵循复杂的量化遗产。在不同的映射群体中已经研究了分布在不同LG上的浆果固件的QTL。Carreño等。[GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba]首先映射了LGS 1,4,5,9,10,13的浆果坚定的QTL,在'Muscat汉堡'×'sugraone'和'Ruby无籽'×'Moscatuel'中。在'Ruby无籽'×'苏丹娜的后代,这种特征的决定因素位于LG 8和18上[GydF4y2Ba23.GydF4y2Ba]。而Ban等人[GydF4y2Ba24.GydF4y2Ba]已在a'中的LGs 3和10上发现两个硬度QTLGydF4y2Ba诉labruscanaGydF4y2Ba“×”GydF4y2BaV. Vinifera.GydF4y2Ba最新的研究报告称,在“汉堡麝香”和“深红色无核”的后代中,有三个QTL均在LG 18上检测到[GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba]。然而,大多数分析都是利用SSR标记构建的遗传连锁图谱进行的,这导致QTL间隔较大,从而阻碍了后续的候选基因鉴定。GydF4y2Ba

至于浆果形状,据我们所知,很少有研究处理它在食用葡萄,尽管不同葡萄品种的浆果形状是巨大的多样性。酿酒用的葡萄一般是圆的或接近圆的。而如今栽培的食用葡萄形状多样,可分为圆形、近圆形、宽椭球形、窄椭球形、卵球形、倒卵形、心形、圆柱形等。然而,这种多样性的原因仍是未知的。GydF4y2Ba

遗传地图结构对于检测与农艺兴趣的特征相关的QTL是必不可少的。到目前为止,已经通过施加扩增的片段长度多态性(AFLP)来开发一系列父母和共识遗传图谱[GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba],序列相关的扩增多态性(SRAP)[GydF4y2Ba27.GydF4y2Ba],以及单序列重复(SSR) [GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba29.GydF4y2Ba在葡萄树中的不同双重父母隔离种群的标记。但是大多数基因图包括有限数量的标记,具有大的地图间距和低分辨率,因此无法提供有关控制特征的QTL的数量和位置的精确和完整的信息[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba]。随着下一代测序(NGS)技术的快速发展,通过测序进行基因分型成为大规模检测单核苷酸多态性(SNP)最直接、最有力的方法,SNP被认为是高密度基因图谱构建的最佳标记[[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba32.GydF4y2Ba]。目前,使用NGS技术构建了几种高密度遗传图谱,并且在葡萄藤中成功地识别了一些新的QTL [GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba34.GydF4y2Ba]。毫无疑问,这些高密度图提高了QTL映射的效率和准确性,可以在繁殖计划中更有效地使用。然而,针对目标特征的QTL分析主要取决于绘图群体的父母之间的多态性。许多标记具有不同的杂交种群中的不同基因型或联系关系[GydF4y2Ba35.GydF4y2Ba]因此,有必要开发新的葡萄高密度遗传连锁图谱,以便进一步对葡萄感兴趣的性状进行QTL分析。GydF4y2Ba

在所有NGS策略中,全基因组重新排序都可以识别个体之间的全基因组和大量SNP标记之间的差异[GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba]。但在多个样本中应用仍然太昂贵,并且通常不必要联系映射。已经开发了特定的长度扩增片段测序(SLAF-SEQ),降低的表示测序方法,并在大规模的DE Novo SNP发现和基因分型中表现出优势[GydF4y2Ba37.GydF4y2Ba]。在过去的5年中,基于各种植物物种的SLAF-SEQ构建了一系列高密度遗传图谱[GydF4y2Ba38.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba39.GydF4y2Ba]。Guo等[GydF4y2Ba40GydF4y2BaWang等人[GydF4y2Ba41.GydF4y2Ba]已经成功地应用该方法构建了高密度的葡萄藤遗传图谱。GydF4y2Ba

在这些碱基上,SLAF-SEQ目前用于葡萄F1线的全基因组基因分型;用发达的SLAF标记构建了共识的高密度遗传图谱。该地图将促进QTL的进一步精确识别主要农艺性状,以及葡萄育种计划中的标记辅助选择。此外,浆果肌肉味道,浆果硬质和浆果形状的F1后代和两个父母的父母连续2-3岁。鉴定并分析了这三种特征的QTLS。通过实时PCR和转基因拟南芥预测和验证候选基因。结果将拓宽我们对这些果实特征的遗传控制的理解,紧密联系的标志物将用于提高葡萄的果实品质。GydF4y2Ba

方法GydF4y2Ba

植物材料GydF4y2Ba

本研究使用的制图群体(第1002行;GydF4y2BaNGydF4y2Ba = 160) was generated by crossing ‘Moldova’ (V. Vinifera.GydF4y2Ba×GydF4y2Ba诉labruscanaGydF4y2Ba)和“瑞都相宇”(GydF4y2BaV. Vinifera.GydF4y2Ba)[GydF4y2Ba42.GydF4y2Ba] 2010年。女性父母的父母'ruidu xiangyu'被选中,从“京秀”×'祥飞'(两者都是中国当地品种)选中。'ruidu xiangyu'是卵形形状的葡萄,绿色黄色,坚固,肉体脆,味道优秀。虽然雄性父母的摩尔多瓦'是椭圆形,深蓝色皮肤,软肉体和中性风味的葡萄。它是在20世纪60年代在摩尔多瓦共和国共和国的“古庞卡拉”和“Villard Blanc”的十字架,并于1997年介绍给中国。此外,“摩尔多瓦”耐柔软霉菌和灰色模具GydF4y2Ba43.GydF4y2Ba]。总之,有两个亲本间较大的遗传差异,这提供适用于高密度遗传图谱构建和随后的QTL作图优良材料。两个父母和他们的后代的植物在实验葡萄园在林业果树科学研究院北京(39°58',东经116°13'E)生长在自己的根。这Grapevines were north-south oriented, and the space of plantation was 1.0 m × 2.5 m. They were maintained under routine cultivation conditions as described by the method of Chen et al. [7.GydF4y2Ba]。GydF4y2Ba

表型的测量GydF4y2Ba

连续三个季节(2016-2018年)采集F1个体和两个亲本的成熟浆果(Brix°≥18)。由于机械损伤(在北京,为了防止冬天的寒冷,葡萄藤不得不被埋在地下),坐果不佳,或者串腐,并不是所有F1植株都能坐果或结出足够的果实供后期实验使用。每年收获的样本数量都不同。2016年总共使用了115个基因型,2017年使用了133个,2018年使用了123个基因型进行表型测量。GydF4y2Ba

根据前面的方法对麝香的味道进行评分[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba]几乎没有修改。麝香味道的强度采用4分制评分(0分:无味道,1分:淡麝香味道,3分:中等麝香味道,5分:强烈麝香味道)。五名品酒师分别品尝每一代三个浆果。平均值用于以后的分析。GydF4y2Ba

根据Carreño et al.的方法,在2年(2017-2018年)以上评估浆果硬度。[GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba]与通用TA。XTplus测试机(Stable Micro Systems, Godalming, Surrey, UK)。通过使用该装置,硬度值表示为浆果变形20%所需的力(N)。每个后代20个浆果的平均值用于随后的分析。GydF4y2Ba

浆果形状指数(ShI)由浆果长度(BL)与浆果直径(BD)之比确定。根据OIV描述符(OIV, 2009)评估浆果的长度和直径,几乎没有修改。从5个有代表性的群体中选取30个浆果,分别进行了测量。所有测量均使用手卡尺。每个后代30个浆果的平均值用于进一步分析。GydF4y2Ba

统计分析GydF4y2Ba

Sigmaplot 10.0软件用于检查表型数据的频率分布。SPSS 13.0软件(美国SPSS)分析了表型数据的平均值,最小,最大和变异系数(CV)的变异系数(CV)。广泛的感人能力(GydF4y2BaHGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba)根据Liu等人的方法进行估计[GydF4y2Ba44.GydF4y2Ba]。这个公式是GydF4y2BaHGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba= VGydF4y2BaGGydF4y2Ba/ (VGydF4y2BaGGydF4y2Ba+ VGydF4y2BaEGydF4y2Ba);Vg = (VGydF4y2BaFGydF4y2Ba- - - - - - VGydF4y2BaEGydF4y2Ba)/3,在哪里GydF4y2BaHGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba是广义遗传力,VGydF4y2BaGGydF4y2Ba是遗传变异,VGydF4y2BaFGydF4y2Ba是个人之间的平均方差,vGydF4y2BaEGydF4y2Ba是个体内的平均方差。GydF4y2Ba

DNA孤立GydF4y2Ba

对于DNA分离,在营养期初,从每个F1植物和两个父母收获年轻和健康的叶子。将样品在液氮中冷冻并储存在A - 70°C冷冻机中,以进一步分析。GydF4y2Ba

DNA提取后,使用Mixer-Mill-MM 300研磨机(Retsch, Haan,德国)使用DNeasy植物迷你准备工具包(Qiagen)将样品研磨成细粉。用NanoDrop分光光度计(ND2000, Thermo Fisher Scientific, USA)测定DNA浓度。用凝胶电泳检测DNA的完整性。GydF4y2Ba

SLAF图书馆建设和测序GydF4y2Ba

按照Sun等人的描述构建SLAF-seq库[GydF4y2Ba37.GydF4y2Ba]具有小的修改。简言之,导频SLAF实验进行以优化条件用于获得最大SLAF-SEQ效率。根据研究结果,两种酶,GydF4y2BaRsaIGydF4y2Ba和GydF4y2Ba内切酶GydF4y2Ba(New England Biolabs, USA),用来消化每个样本的基因组DNA。对消化的片段进行纯化,并添加一个单核苷酸(a)悬挑。然后,将双标签标记的测序适配器(page -纯化,Life Technologies, USA)连接到a尾片段。然后用稀释后的限制性连接DNA样品、dNTP、Taq DNA聚合酶(NEB)和PCR引物进行PCR反应。对PCR产物进行纯化,共收集48条dna。聚合的dna在2%琼脂糖凝胶上分离。利用凝胶提取试剂盒(Qiagen, Hilden, Germany),获得大小为400 - 450 bp(带索引和适配器)的片段。随后,凝胶纯化的产物被稀释,并在Illumina HiSeq 2500系统(Illumina, Inc., San Diego, CA, USA)上进行对端测序(两端各150 bp)。测序时对每个周期进行实时监测,计算原始reads中高质量reads(质量评分> 30)与GC含量的比值,进行质量控制。GydF4y2Ba

测序数据分组和基因分型GydF4y2Ba

测序、数据分组和基因分型的步骤如前所述[GydF4y2Ba37.GydF4y2Ba]。简单地说,Burrows-Wheeler Aligner (BWA)软件被用于从每个样本对齐干净的读取GydF4y2Bavitis ViniferaGydF4y2Ba参考基因组(GydF4y2Baftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-25/fasta/vitis_vinifera/GydF4y2Ba)使用默认参数。映射到相同位置的序列被定义为单个SLAF基因座。具有2到4个SLAF标签的基因座被鉴定为多态性SLAF。同一基因座的SLAF标签序列之间存在SNP或indel差异。SLAF标记的平均序列深度在亲本和亲本中大于20倍根据亲本的基因型,SLAF标签被编码并分为八种分离模式(aa×bb、ab×cc、ab×cd、ef) × 例如,香港 × 香港,lm × ll,nn × np与cc × ab).由于F1的群体类型,遗传图谱构建中排除了分离模式为aa×bb的标记。为了确保遗传图谱的质量,对SLAF标记考虑了三个严格的筛选标准:i)平均序列深度> 父母中的40倍;ii)SNP的数量是< 每个SLAF标记8个;iii)在F1群体中缺失数据少于5%。此外,然后进行卡方检验以检查分离扭曲和显著分离扭曲的标记(GydF4y2BaPGydF4y2Ba< 0.01)最初被排除在地图构建之外。GydF4y2Ba

遗传连锁图谱构建GydF4y2Ba

根据葡萄基因组上的位置,筛选到的SLAF标记被划分为19个连锁群。计算标记间的修正对数比值(MLOD)评分,在排序前过滤MLOD评分< 5的标记。使用Highmap软件构建每个连锁群的遗传图谱,如Liu等所述[GydF4y2Ba45.GydF4y2Ba]。SMOOTH的纠错策略[GydF4y2Ba46.GydF4y2Ba]用于纠正基因分型错误,以及GydF4y2BaKGydF4y2Ba-最近邻算法[GydF4y2Ba47.GydF4y2Ba用来赋予基因分型失踪。Gibbs采样,空间采样和模拟退火的增强算法(GSS)[GydF4y2Ba48.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba49.GydF4y2Ba]受雇于订购标记。使用Kosambi映射函数计算Centi-Morgans(CM)的地图距离[GydF4y2Ba50.GydF4y2Ba]。在构建一致性图谱时,分别使用亲本图谱和杂合子标记(ab × ab)。最后,利用Liu等的方法分析了单倍型图、热图以及遗传位置与物理位置的共线性。GydF4y2Ba45.GydF4y2Ba]评估构造的联系地图的质量。GydF4y2Ba

QTL作图GydF4y2Ba

使用间隔映射与MAPQTL 6.0的共识和父母映射,对浆果和贝瑞形状进行了定量特质燃烧,浆果硬度和浆果形状的分析[GydF4y2Ba51.GydF4y2Ba]。用于评估QTL效应统计显着性的LOD分数的阈值是使用1000个排列来确定的。基于这些排列,在所有3年内设定为“莓果形状”的LOD阈值,对应于对应于99%的置信区间;虽然为“浆果固定性”和“马斯喀特风味”,但阈值均设定为95%置信区间的3.0。GydF4y2Ba

通过在物理图谱上定位相关标记对qtl内的基因进行鉴定。这些基因通过Ensembl Plants (GydF4y2Bahttp://plants.ensembl.org/index.htmlGydF4y2Ba)和ncbi(GydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/GydF4y2Ba).根据其生物学功能预测与特定性状相关的可能候选基因。GydF4y2Ba

候选基因验证GydF4y2Ba

To further validate the candidate genes related to each specific trait, grape berries of two parent cultivars, ‘Moldova’ and ‘Ruidu Xiangyu’, were sampled at young grape berry stage (stage A, pea-size berries), veraison (stage B, 50% berries turning red or soft), and fully ripening stage (stage C, °Brix ≥18) in 2018. The Muscat flavor, berry firmness, ShI and candidate gene expression of the sampled berries were analyzed.

用于RNA提取,收集3次生物学重复用于每个样品。For each biological replicate, 10 berries without seeds were ground into powder and 1 g powder was used. Total RNA was isolated from the different samples using a Plant RNA Isolation Kit (Sigma RT-50, St. Louis, MO, USA). The RNA integrity was verified using agarose gel electrophoresis. The first-strand complementary DNAs (cDNAs) were synthesized according to the manufacturer’s instruction of AMV reverse transcriptase (Promega A3500). Then, two-step qPCR was carried out in the CFX 96 RT-PCR system (Bio-Rad, Richmond, CA) using a SYBR PCR kit (Tiangen, Beijing, China). The primers for all the candidate genes were designed by the Primer-Blast from NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primerblast/GydF4y2Ba)它们的序列列于补充表中GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba.两个都GydF4y2BaVvGAPDHGydF4y2Ba(CB975242)和GydF4y2Bavvubiquitin.GydF4y2Ba(EC929411)作为内参基因。每个生物重复的q-PCR反应进行3个重复。GydF4y2Ba

的变换GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba在拟南芥中GydF4y2Ba

全长cDNAGydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba由北京阳光生物技术公司(北京,中国)合成。的光盘GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba然后融合到CAMV35S启动子的下游GydF4y2BaBgl IIGydF4y2Ba(5′端)/GydF4y2BaBSTE II.GydF4y2Ba(3'结束)替代PCAMBIA1301载体的GUS基因的遗址。转基因线GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba与之GydF4y2BaPCAMBIA1301:VIT_08S0032G01110GydF4y2Ba通过侵染花序获得结构体GydF4y2Ba根癌土壤杆菌GydF4y2Ba应变GV3101。GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba哥伦比亚-0北京农业和农村园区园艺作物(华北)生物学和遗传改善的重点实验室沉积了哥伦比亚-0 eCotype。在潮霉素(罗氏,德国)存在下筛选阳性转基因拟南芥系,并进行PCR以选择T1植物。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

表型数据分析GydF4y2Ba

的麝香葡萄香精,用于两个亲和F1中的表型变化范围(MF),浆果坚固性(BF)和浆果形状指数(SHI)在表中给出GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba和补充表GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba.随着结果所示,'ruidu xiangyu'(女性父母)的浆果与明显的muscat味道显示出高的马斯喀特风味得分。在雄性父母的摩尔多瓦的浆果中没有测试Muscat味道。在F1人口中,Muscat Flavor评分的分布是连续但高度偏向的低值。每年的Muscat Flavor评分的分布在偏斜分布中呈现,如图4所示。GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba一种。GydF4y2Ba

表1每个特征的F1人口的​​吞噬数据和两个父母的概述GydF4y2Ba
图。1GydF4y2Ba
图1GydF4y2Ba

麝香风味的表型分布(GydF4y2BaA.GydF4y2Ba),浆果坚固性(GydF4y2BaBGydF4y2Ba)及浆果形状指数(GydF4y2BaCGydF4y2Ba)超过2-3 “摩尔多瓦”年 × ‘瑞都香玉的后代。该图基于每个基因型的平均值。亲本的平均值由P(父系)和M(母系)表示GydF4y2Ba

浆果硬度在2017年和2018年被访问。“瑞都香鱼”和“摩尔多瓦”浆果硬度分别为中等和柔软,2017年平均力值分别为9.69和5.15 N, 2018年平均力值分别为9.82和7.54 N。其后代2017年和2018年的平均BF值分别为3.46 ~ 18.71、2.57和21.81 N。结果表明,F1代存在明显的越界分离。2年以上BF的频率分布呈正态分布(图)。GydF4y2Ba1.GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

在浆果形状上,“瑞都香鱼”的浆果接近圆形;“摩尔多瓦”浆果呈椭圆形。摩尔多瓦的石值较高。在F1群体中,ShI值呈连续变化,呈海侵分布(图1)。GydF4y2Ba1.GydF4y2Bac). F1群体中ShI的平均值分别为1.19(2016)、1.16(2017)和1.15(2018)。F1群体的ShI均值连续3年均大于或等于中亲本值。所有3年的ShI的表型数据分布都大致相似(图。GydF4y2Ba1.GydF4y2BaC)。GydF4y2Ba

表型数据显示,这三个性状都具有数量遗传,表明它们是由多个基因控制的。然而,高的广义遗传力(GydF4y2BaHGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba)(50%以上)针对每个性状进行了调查(表1)GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba),进一步表明可能存在影响表型的主要QTL。GydF4y2Ba

高密度遗传地图的构建GydF4y2Ba

After SLAF library construction and high-throughput sequencing, a total of 310.67 M paired-end reads was generated. The Q30 (a quality score of at least 30, indicating a 0.1% chance of an error, and thus 99.9% confidence) ratio was 88.97% and the average guanine-cytosine (GC) content was 39.57%. The reads were then mapped to the reference grapevine genome, a total of 263,676 high-quality SLAF tags were detected. The numbers of SLAFs in the male and female parents were 184,657 and 185,166, respectively. Among the detected 263,676 high-quality SLAF tags, 96,416 were polymorphic with a polymorphism ratio of 36.57%. Of these polymorphic SLAFs, 61,477 were classified into eight segregation patterns (Supplementary Figure1.GydF4y2Ba).除AA×BB基因型外,其他模式用于遗传映射结构。在Final,6436个SLAF标记适合遗传地图结构。在筛选相同遗传定位的冗余标记后,共3411个SLAF标记(1563 LM×LL,1277 NN×NP,293 HK×HK,246 EF×例如EG和32 AB×CD)(补充表GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba)进行最终一致的高密度连锁图构建。GydF4y2Ba

在联动分析后,将3411个SLAF标记物聚集在19个连杆基团(LG1-LG19)上,根据染色体数编号(图。GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba).如补充表所示GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba,“摩尔多瓦”地图中有2134个SLAF标记(GydF4y2BaV. Vinifera.GydF4y2Ba×GydF4y2Ba诉labruscanaGydF4y2Ba),全长3342.75 cM。相邻标记间的平均距离为1.57 cM。每个LG的长度从135.7 cM (LG9)到222.12 cM (LG10)不等。LG15共包含47个SLAF标记,平均标记间距为3.51 cM, lg13共包含188个标记,平均标记间距为1.06 cM。反映标记间连锁程度的“Gap < 5 cM”百分比在86% (LG15) ~ 98% (LG18-19)之间。GydF4y2Ba

图2GydF4y2Ba
figure2GydF4y2Ba

遗传地图长度和标记分布在19个联系地图中的联系组。遗传距离由Centi-Morgans(cm)中的垂直标度表示。黑线代表映射标记。1-19表示相应的链接组IDGydF4y2Ba

《瑞都相宇》母体地图(GydF4y2BaV. Vinifera.GydF4y2Ba)包括1848个SLAF标记。该地图包括3018.9厘米,相邻标记之间的平均距离为1.63厘米。最大的LG为LG14,具有159个SLAF标记,平均间隔长度为1.08厘米。最短的LG17包含65个标记,平均间隔长度为1.60厘米。相邻标记之间的间隔的百分比范围小于5厘米,范围为82至97%(补充表GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba).GydF4y2Ba

共识葡萄图包括3411个标记,总遗传距离为3365.41厘米(表GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba, 无花果。GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba和补充图GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba).标记之间的平均间隔距离为0.98厘米。LG的遗传长度范围为149.4cm(Lg5)至199.44cm(Lg13)。LG14含有最多的标记数(262),跨越185.06厘米,平均遗传距离为0.71厘米,而LG11是最少的饱和度,长度为164.15cm,并包含最低数量的标记(仅103)。每个LG中的“间隙<5cm”的百分比大于92%,平均值高达97%。最大间隙位于LG15,在该地图上的18.98厘米。GydF4y2Ba

表2康森库斯高密度遗传图谱信息GydF4y2Ba

评价高密度遗传联系地图GydF4y2Ba

所构建的遗传图谱的质量与后续QTL定位的准确性密切相关。本文首先分析了SLAF标记在地图上的序列深度。结果表明,这3411个标记的平均测序深度分别为‘Moldova’的58.33倍、‘瑞都象鱼’的75.13倍、每个子代的18.25倍。每个个体的SLAF标记数在3196 ~ 3411之间,平均3389,测序深度在9.12 ~ 30.54之间(补充图)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).这些分析结果反映分子标记进行基因分型在一定程度上的有效性。GydF4y2Ba

认为单倍型和热图谱可以直接反映遗传图谱的质量。单倍型图谱反映了个体的重组事件,热图谱反映了标记间的重组频率和定位。补充图显示了共识图中LGs的单倍型图GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba. 结果表明,双交叉发生率和缺失率较低,说明LGs基因分型和标记顺序准确可靠。GydF4y2Ba

通过使用所有映射的SLAF标记的配对重组值产生热图。父亲的热图也在补充图中显示GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba标记间的连锁随着遗传距离的增加而减少,这表明LGs中标记的顺序是正确的。GydF4y2Ba

此外,还分析了连锁图上遗传位置和物理位置之间的共线性。在19个LGs和参考基因组之间观察到高水平的遗传共线性(补充图GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba).如补充表所示GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba,Spearman相关系数为0.85至0.98,这是高于0.90在大多数连锁群。GydF4y2Ba

一般而言,从单倍型图,热图和相机性分析的结果,构建的遗传图谱具有良好的性能,以进一步的QTL分析。GydF4y2Ba

QTL识别GydF4y2Ba

QTL分析采用一致性遗传图谱和亲本遗传图谱。表中汇总了三个性状检测到的qtlGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba基于共识图。利用区间作图法,共定位了9个稳定的qtl。在9个qtl中,4个与浆果麝香味相关,2个与果实硬度相关,其余3个与浆果形状相关。与共识图定位的qtl相比,使用亲本遗传图谱检测到相同侧翼标记的qtl (Supplementary Table)GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba–GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba和补充图GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba).GydF4y2Ba

表3连续3年3个浆果相关性状的qtl分析GydF4y2Ba

在3年度,在LG5中发现了四个控制Muscat Flavor分数的QTLS。单个QTL(PVE)解释的表型方差范围为14.40至21.80%。2016年,QMF-1(最大LOD = 3.58; 14.40%的PVE)和QMF-2(最大LOD = 4.22; PVE的16.80%)。2017年,QMF-3(最大LOD = 7.19; 21.80%的PVE)覆盖覆盖30.802-43.448遗传间隔。2018年QMF-4(最大LOD = 3.71; 19.70%)分别鉴定出同样的遗传间隔(30.802-35.572厘米和39.685-43.448cm)分别涵盖相同的遗传间隔(表GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba和图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baa) 。GydF4y2Ba

图3.GydF4y2Ba
图3GydF4y2Ba

在共识地图中,Muscat风味的主要QTL的精确位置,浆果味和浆膜形状。GydF4y2BaA.GydF4y2Ba2016 - 2018年染色体5的QTL拟法测定的QTL曲线曲线。GydF4y2BaBGydF4y2Ba2017 - 2018年奶粉上的浆果固定QTL绘图的LOD曲线。GydF4y2BaCGydF4y2Ba连续3年对8号染色体浆果形状指数进行QTL定位的LOD曲线。x轴上的短线表示SLAF标记的遗传位置。虚线点表示LOD阈值GydF4y2Ba

与浆果硬度相关的两个显著的稳定qtl均位于LG8位点(qBF-1和qBF-2)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba)2017年,qBF-1的QTL被鉴定为最大LOD分数为4.14,PVE为19.90%。2018年检测到qBF-2,解释了20.10%的PVE。qBF-1和qBF-2具有相同的遗传区间150.415–154.123 厘米两个QTL峰值的位置在两个季节内保持稳定(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

在LG8上有三个与浆果形状相关的QTL,包括qShI-1(最大LOD) = 2016年6.45,PVE的20.50%;最大LOD = 5.59,2017年PVE的19.10%),qShI-2(最大LOD = 5.23,PVE的16.50%)和qShI-3(最大LOD = 5.60,PVE的25.0%)。qShI-1和qShI-3的qtl覆盖了稳定的遗传区间(2.565-8.655) cM)连续3年在Marker1415438和Marker1563052之间(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2BaC)。GydF4y2Ba

与浆果品质性状相关的候选基因GydF4y2Ba

因为在跨越多年的每个特征检测到稳定的遗传间隔,所以在这些常见的遗传间隔内的候选基因是重点的。置信区间中的链接标记被映射到葡萄参考基因组序列。4.90-4.11 Mb染色体的四个基因组区域(与马斯喀特风味有关),4.51-6.26 Mb染色体5(与马斯喀特风味有关),13.44-15.71 Mb染色体8(与浆果固定性相关),4.33-9.56 Mb of chromosome 8 (linked to berry shape index) were further analyzed. 157, 153, 244 and 141 genes in these regions were identified and annotated, respectively. Based on their biological function, 3, 3, 10 and 11 genes, respectively, were highlighted as good candidates for each trait (Supplementary Table9GydF4y2Ba).对于麝香香料,可能有1-脱氧-d -木酮糖-5-磷酸合酶(GydF4y2BaVIT_05S0020G02130GydF4y2Ba)在第5号染色体2.90 ~ 4.11 Mb区域发现。预测的expansin-A6 (GydF4y2BaVIT_08s0007g00440GydF4y2Ba)和一个可能的果胶酸裂解酶4(GydF4y2BaVIT_08S0040G02740GydF4y2Ba与浆果坚定有关的染色体8.44-15.71 MB 8.此外,GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba(预测轴向调控基因YABBY 5)被纳入与浆果形状指数相关的11个优良候选基因中。GydF4y2Ba

葡萄果实发育过程中候选基因的表达分析GydF4y2Ba

为了进一步评价候选基因与每个特异性特征之间的潜在关系,在两个家长品种的不同葡萄浆果发育阶段进行了相应的候选基因和浆果相关性状的相对表达,“摩尔多瓦”和“鲁德祥宇”。如图1所示。GydF4y2Ba4.GydF4y2BaA,浆果的“摩尔多瓦”和“鲁德仙羽”的浆果安全在Veraison下降。此后,在成熟的阶段仍然拒绝了“摩尔多瓦”的浆果坚定,而“鲁德祥宇”在成熟期上显着增加(图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Baa).在所有候选基因中(补充图GydF4y2Ba8.GydF4y2BaA)、表达模式GydF4y2BaVIT_08S0040G02350GydF4y2Ba与亲本浆果硬度一致。的表达有明显的增加GydF4y2BaVIT_08s0007g00440GydF4y2Ba“摩尔多瓦”在成熟期,而“瑞都香玉”显著减少,这与表型变异表现出矛盾的模式。GydF4y2Ba

图4.GydF4y2Ba
装具GydF4y2Ba

“摩尔多瓦”和“瑞都象玉”葡萄果实发育过程中浆果硬度、形状指数及候选基因表达的变化GydF4y2BaA.GydF4y2Ba浆果硬度的三个筛选候选基因的表达。GydF4y2BaBGydF4y2Ba浆果形状的三个候选基因的表达。A阶段:(豌豆大小的小浆果);B阶段:变味(浆果变红或变软);C阶段:完全成熟阶段(°Brix≥18)GydF4y2Ba

‘摩尔多瓦’和‘瑞都香鱼’的石在果实发育过程中表现出不同的变化趋势。“瑞都香鱼”的石值在成熟期呈持续下降趋势,而“摩尔多瓦”的石值在成熟期呈先下降后上升趋势。在分析的基因中,相对表达GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08s0032g01150GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08s0105g00200GydF4y2Ba在浆果发育过程中表现出与石相似或相反的变化模式(图。GydF4y2Ba4.GydF4y2BaB和补充图GydF4y2Ba8.GydF4y2BaB).特别是,的表达水平GydF4y2BaVIT_08s0032g01150GydF4y2Ba在“瑞都香玉”葡萄浆果发育阶段,其相对表达量逐渐增加,而在“摩尔多瓦”葡萄浆果发育阶段,其相对表达量增加GydF4y2BaVIT_08s0032g01150GydF4y2Ba与施氮量的变化趋势完全相反(图2)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

不幸的是,在所有研究的候选基因中,没有发现与两个品种在浆果发育过程中麝香风味变化一致的基因(补充图)GydF4y2Ba8.GydF4y2BaC)。GydF4y2Ba

过度的GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba在拟南芥中GydF4y2Ba

转基因GydF4y2Ba拟南芥GydF4y2Ba植物overexpressingGydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba来阐明它的功能。结果表明,在WT和GydF4y2Ba35 s: VIT_08s0032g01110GydF4y2Ba苗(无花果。GydF4y2Ba5.GydF4y2Baa) 。豆荚GydF4y2Ba35 s: VIT_08s0032g01110GydF4y2Ba植物显示弯曲,其长度短于WT植物(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

图5.GydF4y2Ba
figure5GydF4y2Ba

豆荚形状和豆荚长度GydF4y2Ba35S:VIT08S0032G01110GydF4y2Ba和wt Arabidopsis植物。GydF4y2BaA.GydF4y2Ba圆荚体形状GydF4y2Ba35S:VIT08S0032G01110GydF4y2Ba和wt植物;GydF4y2BaBGydF4y2Ba豆荚长度GydF4y2Ba35S:VIT08S0032G01110GydF4y2Ba和wt植物。数据意味着来自20个豆荚。酒吧是标准错误。不同的字母表示统计差异GydF4y2BaPGydF4y2Ba根据Duncan ' s多极差检验,样本间差异≤0.05GydF4y2Ba

讨论GydF4y2Ba

遗传图谱GydF4y2Ba

遗传图谱的构建对于挖掘相关性状的遗传基础至关重要,尤其是高密度遗传图谱的构建,将提高进一步QTL分析的效率和准确性[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba]。高密度图构造的关键步骤是高通量中分子标记的发现和基因分型。基于NGS的方法的出现提供了SNP标记开发的良好机会。葡萄藤的几种高密度遗传图已经构建了NGS技术[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba34.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba40GydF4y2Ba,GydF4y2Ba41.GydF4y2Ba]。本文采用SLAF-seq技术构建了‘Moldova’בRuidu Xiangyu’的高密度遗传图谱。最终的整合遗传图谱由19个位点上的3411个SLAF标记组成,总遗传距离为3365.41 cM,相邻标记间的平均距离为0.98 cM(见表)GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba和补充图GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba).与之前报道的相同SLAF-seq方法构建的地图相比[GydF4y2Ba40GydF4y2Ba,GydF4y2Ba41.GydF4y2Ba,本研究中标记物的数量较低。这种差异可能与所使用的F1群体和构建遗传图谱时标记过滤参数有关[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba]。此外,“Gap < 5 cM”的百分比达到97%GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba).但需要指出的是,本研究绘制的地图总长度超过3000厘米,与Zhu等人绘制的地图相似[GydF4y2Ba52.GydF4y2Ba,但比大多数其他出版的地图长[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba34.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba40GydF4y2Ba,GydF4y2Ba41.GydF4y2Ba]。凯伦等。[GydF4y2Ba53.GydF4y2Ba]的研究表明,各亚群体有性生殖过程中发生的染色体重组事件的差异可能是地图长度变化的原因。也有人认为,图谱长度过大可能是由于标记质量低或在重组率低的小群体中难以订购丰富的标记所致[GydF4y2Ba54.GydF4y2Ba]。我们不确定在这项工作中构建的大量地图的原因。然而,考虑了本研究中的SLAF标记的严格过滤标准,以确保标记的质量。在最终的情况下,初始96,416多态性SLAF标记只有3411个标记在地图上分组。这些3411标记的平均测序深度可用于'鲁德祥宇,58.33倍为“摩尔多瓦”,18.25倍,为每个个体后代(补充图)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).此外,在单倍型图中观察到双杂交发生率低,缺失率低(补充图)GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba),表明基因分型和标记序在LG中可靠。生成标记交换关系的热图,用于评估标记之间的连杆关系,表明标记之间的重组频率和映射位置在每个LG中基本一致(补充图GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba).在19 Lgs和参考基因组之间观察到高水平的遗传共阴分度(补充图GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba).简而言之,这种高密度图的“摩尔多瓦”ד鲁德旭羽”的建设为葡萄树中许多农艺性状的遗传分析提供了一个关键基础。GydF4y2Ba

QTL检测GydF4y2Ba

Muscat Flavor的遗传因素长期以来一直是葡萄育种者的关注。研究人员鉴定了位于连杆基团(LG)5和1-脱氧-D-木糖-5-磷酸合酶的主要QTL(GydF4y2BaVvGydF4y2Ba与QTL相关的DXS)被认为是麝香香精的候选基因[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba]在本研究中,四个与浆果麝香风味相关的稳定QTL均定位在LG5上(表1)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba),这与之前的结果一致[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba].一个可能的DXS基因(GydF4y2BaVIT_05S0020G02130GydF4y2Ba)在30.802-35.572cm的基因组区域(补充表GydF4y2Ba9GydF4y2Ba).同时,值得注意的是GydF4y2BaVIT_05s0020g03860GydF4y2Ba在30.802-35.572 cM基因组区检测到预测的同型半胱氨酸s -甲基转移酶3 (Supplementary Table)GydF4y2Ba9GydF4y2Ba).Guo等[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba]已经研究了GydF4y2BaVIT_205s0020g03860GydF4y2Ba与浆果的味道也有显著的联系。研究表明,同型半胱氨酸s -甲基转移酶催化s -甲基甲硫氨酸(SMM)与蛋氨酸(Met)之间的相互转化是SMM循环的一部分。SMM循环在植物代谢中起着基础性作用[GydF4y2Ba55.GydF4y2Ba]但同型半胱氨酸S-甲基转移酶基因在葡萄中的具体功能尚需进一步明确。GydF4y2Ba

通过压缩试验对F1代和亲本的浆果硬度进行评价,该方法被认为是提供完整未剥皮浆果硬度信息的可靠方法[GydF4y2Ba56.GydF4y2Ba]。从纹理分析仪获得的定量数据和品尝的感觉参数之间研究了良好的相关性[GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba]。在我们的实验性群体中,坚定性的表型表现出连续变化。在跨年的坚定性地观察到波动,表明环境因素对这种特性的影响。但具有相对较高的广义遗传性(GydF4y2BaHGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba)浆果的坚定性估计达到66.98%的价值(表GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba),其类似于先前结果(87.75%GydF4y2BaHGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba)从'无核红宝石' × ' Sultanina '子代获得[GydF4y2Ba23.GydF4y2Ba]。基于2年收集的表型数据,在LG 8上检测到两个主要QTLS QBF-1和QBF-2(表GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).Correa等[GydF4y2Ba23.GydF4y2Ba[[endnoterle]]也在LG 8上的一个‘无核红宝石’בSultanina’的后代中鉴定出了一个稳定的草莓跨季节硬度QTL。有趣的是,我们发现了一种GydF4y2BaVIT_08s0007g00440)GydF4y2Ba位于14732840–14734936个碱基对(bp)和一个可能的果胶酸裂解酶4(GydF4y2BaVIT_08S0040G02740GydF4y2Ba)位于两个主要QTL的基因组区域的13,772,697-13,781,967 bp(补充表GydF4y2Ba9GydF4y2Ba).在果实成熟过程中,细胞壁结构的变化影响果实的硬度[GydF4y2Ba57.GydF4y2Ba],因此涉及细胞壁形成和修饰的基因被认为是候选基因。有人认为,膨胀蛋白参与细胞的重组、降解和膨胀,并对葡萄浆果软化有作用[GydF4y2Ba58.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba59.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba60.GydF4y2Ba]。果胶酸裂解酶也被研究与细胞壁组成有关[GydF4y2Ba58.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba61.GydF4y2Ba]然而,我们没有在其他群体中报道的LG1和LG18上识别QTL[GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba]。这可能是由于不同的遗传背景和不同的表型评价方法[GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba]。GydF4y2Ba

果形是园艺作物的重要特征之一。到目前为止,在不同的园艺作物中已经证实了与果实形状相关的各种qtl或候选基因[GydF4y2Ba62.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba63.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba64.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba65.GydF4y2Ba,GydF4y2Ba66.GydF4y2Ba]。然而,很少有遗传研究都集中在负责葡萄浆果形状的QTL的鉴定,尽管宽范围的在浆果形状的表型变异,观察到。葡萄果实形状一直由传统象形描述被直观地分类,但它不能直接用于QTL定位分析。Khambanonda [GydF4y2Ba67.GydF4y2Ba].提出了“果形指数”的概念来研究辣椒果实的数量性状。果形指数可以数字化果实形状,比图像描述更科学,更有利于统计分析。这里,根据ShI数据,在LG8上鉴定出qShI-1、qShI-2和qShI-3,超过3个 年份(表1)GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba).在qtl的基因组区域,GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba(预测轴向调节器Yabby 5)和e3泛素蛋白蛋白连接簇(GydF4y2BaVIT_08s0105g00180GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08s0105g00190GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08s0105g00200GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08S0105G00290GydF4y2Ba)被鉴定(补充表GydF4y2Ba9GydF4y2Ba),这可能在葡萄浆果形状形成中发挥着重要功能。番茄的先前证据表明,影响番茄果实形状的六个QTL的着迷轨迹由Yabby系列的成员编码[GydF4y2Ba63.GydF4y2Ba]。同时,Song等人[GydF4y2Ba68.GydF4y2Ba已经研究了QTL用于水稻颗粒宽度编码先前未知的环型E3泛素连接酶。通常认为来自不同物种的同源基因可能起到类似的生物学功能[GydF4y2Ba69.GydF4y2Ba]。GydF4y2Ba

验证候选基因GydF4y2Ba

建议与特定特征相关的候选基因可以在分子育种中起重要作用。这些功能基因可以作为在MAS中使用的分子标记转化为分子标记。例如,内部单核苷酸多态性(SNP)GydF4y2BaVvDXSGydF4y2Ba(SNP1822 G) > T) 与麝香风味密切相关的基因型已被开发为DNA标记[GydF4y2Ba70GydF4y2Ba],可用于早期的Muscat风味育种过程中的阶段选择。在这项工作中,在QTL地区搜查了候选基因相关三个浆果质量特征。进一步分析了几种候选基因的表达谱。对于肌肉味,没有基因表达模式表现出类似于包括DXS在内的两种亲本品种的肌肉味的变化(补充图GydF4y2Ba8.GydF4y2BaC) (GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba]。但这不能排除它在麝香香精形成中的作用。Battilana等人[GydF4y2Ba71.GydF4y2Ba]在284的位置发现了赖氨酸的赖氨酸GydF4y2BaVvGydF4y2Badsx蛋白通过影响酶催化效率来影响麝香的风味。至于浆果的硬度,表示GydF4y2BaVIT_08s0007g00440GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08S0040G02740GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08S0040G02350GydF4y2Ba与浆果固定性的变化表现一致(图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Baa),表明他们可能在影响果实的作用。为浆果形状强调了三种候选基因,包括GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba,GydF4y2BaVIT_08s0032g01150GydF4y2Ba和GydF4y2BaVIT_08s0105g00200GydF4y2Ba,它们的表达在浆果发育期间表现出与SHI的相似或相反的变化模式(图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Bab)。这些基因可能在葡萄浆果形状形成中发挥积极或消极功能。豆荚形状的转基因拟南芥的变化(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba)进一步证实了GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba在外形规制。现在,在这项工作中的其他候选基因的验证工作仍在进行中。在未来的品质育种的候选基因的应用程序可以在葡萄可以预期的。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

综上所述,利用SLAF-seq技术构建了“摩尔多瓦”ד瑞都香鱼”的高密度遗传图谱,该图谱共包含3411个标记,标记间平均距离为0.98 cM,为进一步开展葡萄相关性状的遗传研究奠定了基础。利用该图谱,在2 ~ 3年时间内检测到9个与3个葡萄果实品质性状相关的可靠qtl。与之前的报道相比,这些QTL区域明显缩小,为后续的候选基因鉴定提供了便利。随后qtl候选基因的表达数据分别突出了与浆果硬度相关的3个基因和与浆果形状相关的3个基因。过度的GydF4y2BaVIT_08s0032g01110GydF4y2Ba在转基因拟南芥植物中造成异常豆荚形状。这些结果拓宽了对这些浆果相关性状的遗传控制的了解,并为葡萄质质量育种中的MAS提供了进一步的功能和有效的DNA标记的基础。GydF4y2Ba

数据和材料的可用性GydF4y2Ba

本研究中的测序原始数据存放在NCBI SRA数据库中(登录NO:PRJNA657651,GydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/PRJNA657671GydF4y2Ba).这GydF4y2Bavitis ViniferaGydF4y2Ba参考本工作中提到的参考基因组GydF4y2Baftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-25/fasta/vitis_vinifera/GydF4y2Ba.本工作中麝香香精、浆果硬度和浆果形状的表型数据均在补充表中GydF4y2Ba2.GydF4y2Ba.本工作中用于图谱构建的分子标记信息列于补充表GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba.这些基因通过Ensembl Plants (GydF4y2Bahttp://plants.ensembl.org/index.htmlGydF4y2Ba)和ncbi(GydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/GydF4y2Ba)本研究所用的qRT-PCR引物是根据NCBI的引物Blast设计的(GydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primerblast/GydF4y2Ba)它们的序列列于补充表中GydF4y2Ba1.GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

在此研究中使用的拟南芥植物处理以下ABRC的指导方针。GydF4y2Ba

缩写GydF4y2Ba

QTL:GydF4y2Ba

数量性状位点GydF4y2Ba

LG:GydF4y2Ba

连锁群GydF4y2Ba

SLAF:GydF4y2Ba

具体长度放大片段GydF4y2Ba

马斯:GydF4y2Ba

分子标记辅助选择GydF4y2Ba

DXS:GydF4y2Ba

1-脱氧d木酮糖-5-磷酸合成酶GydF4y2Ba

SNP:GydF4y2Ba

单核苷酸多态性GydF4y2Ba

妊娠:GydF4y2Ba

扩增片段长度多态性GydF4y2Ba

SRAP:GydF4y2Ba

序列相关扩增多态性GydF4y2Ba

苏维埃社会主义共和国:GydF4y2Ba

单一序列重复GydF4y2Ba

门店:GydF4y2Ba

下一代测序GydF4y2Ba

史:GydF4y2Ba

浆果形状指数GydF4y2Ba

基本法:GydF4y2Ba

贝瑞长度GydF4y2Ba

屋宇署:GydF4y2Ba

浆果直径GydF4y2Ba

HGydF4y2BaBGydF4y2Ba2.GydF4y2Ba:GydF4y2Ba

广义遗传力GydF4y2Ba

简历:GydF4y2Ba

变异系数GydF4y2Ba

MLOD:GydF4y2Ba

修正的几率对数GydF4y2Ba

MF:GydF4y2Ba

麝香香料GydF4y2Ba

高炉:GydF4y2Ba

浆果坚定GydF4y2Ba

PVE:GydF4y2Ba

单个QTL解释的表型方差GydF4y2Ba

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    CAS.GydF4y2BaPubMed.GydF4y2Bapmed中央GydF4y2Ba谷歌学术GydF4y2Ba

下载参考GydF4y2Ba

确认GydF4y2Ba

我们感谢中国科学院植物研究所冯来宝博士和北京市林业科学研究院孙睿博士为我们的连锁图谱构建和qtl定位提供的帮助和建议。GydF4y2Ba

资金GydF4y2Ba

本研究得到国家自然科学基金(31601712)、北京市自然科学基金(6182007)、中国农业研究系统专项基金(中国农业科学研究院)的资助。GydF4y2Ba

作者信息GydF4y2Ba

隶属关系GydF4y2Ba

作者GydF4y2Ba

贡献GydF4y2Ba

HYX:监督,概念化;HLW:数据策展,写作原稿准备;HLW,ALY,LS,GJZ,XYW和JCR:可视化,调查,资源。所有作者阅读并认可的终稿。GydF4y2Ba

通讯作者GydF4y2Ba

对应于GydF4y2Ba徐海英GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

伦理宣言GydF4y2Ba

伦理批准和同意参与GydF4y2Ba

本研究不适用于伦理批准和参与同意。GydF4y2Ba

同意出版GydF4y2Ba

本研究不适用于出版的同意。GydF4y2Ba

利益争夺GydF4y2Ba

作者声明没有相互竞争的经济利益。GydF4y2Ba

补充资料GydF4y2Ba

出版商的注意事项GydF4y2Ba

Springer Nature在公布的地图和机构附属机构的管辖权主张方面保持中立。GydF4y2Ba

补充信息GydF4y2Ba

附加文件1:表S1。GydF4y2Ba

通过实时PCR分析候选基因的引物序列。GydF4y2Ba表S4GydF4y2Ba雄性高密度父系遗传图谱的信息。GydF4y2Ba表S5GydF4y2Ba女性高密度遗传图谱的信息。GydF4y2Ba表S6GydF4y2Ba综合图谱上各连锁群的遗传位置与物理位置之间的Spearman相关系数。GydF4y2Ba表S7GydF4y2Ba3个浆果相关性状连续3年雌性图谱qtl分析GydF4y2Ba表S8GydF4y2Ba3个浆果相关性状连续3年雄性图谱qtl分析GydF4y2Ba

附加文件2:表S2GydF4y2Ba

3个浆果相关性状2-3年的表型资料。GydF4y2Ba

附加文件3:图S1。GydF4y2Ba

8种分离模式中每一种的标记数。对于每个分离模式,左侧的“×”编码代表父系基因型;正确的密码代表母系基因型。如“ab × cd”的分离模式,“ab”代表父系基因型,“cd”代表母系基因型。GydF4y2Ba

附加文件4:表S3GydF4y2Ba

160个F1个体中3411个SLAF标记的基因分型数据列表。GydF4y2Ba

附加文件5:图S2。GydF4y2Ba

共有遗传联系地图使用来自“摩尔多瓦”X''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''uiduGydF4y2Ba

附加文件6:图S3。GydF4y2Ba

F1群体共识图谱上标记的平均测序深度。x轴表示F1单株遗传;y轴表示平均深度。不同的字母(ac, ag, ak…)代表不同的F1后代,“M”代表母本,“P”代表父本。GydF4y2Ba

附加文件7:图S4。GydF4y2Ba

一致遗传图谱的单倍型图谱。每一行代表一个SLAF标记,它按照LG上的位置顺序排列。每两列代表一个F1个体的基因型。个体之间用一个空白列隔开。每个个体的第一列代表父系染色体;第二列是母体染色体。绿色代表来自父母的第一个等位基因;蓝色代表来自父母的第二个等位基因,灰色代表丢失的数据。GydF4y2Ba

附加文件8:图S5。GydF4y2Ba

父系遗传图谱的热图。每个细胞代表两个标记的重组率。黄色表示重组率较低,紫色表示重组率较高。GydF4y2Ba

附加文件9:图S6。GydF4y2Ba

遗传位置和身体位置的相关性。x轴代表遗传群体;y轴表示物理位置。GydF4y2Ba

附加文件10:图S7。GydF4y2Ba

浆果麝香风味、硬度和浆果形状的主要qtl在亲本图谱上的精确定位(A) 2016-2018年亲本图5号染色体上麝香香精QTL定位LOD和PVE曲线;(B) 2017-2018年亲本图8号染色体浆果硬度QTL定位LOD和PVE曲线;(C)连续3年亲本8号染色体浆果形状指数QTL定位的LOD和PVE曲线。x轴上的短线表示SLAF标记的遗传位置。灰色线表示LOD的阈值;红线表示LOD值;蓝线表示PVE值。GydF4y2Ba

其他文件11:表S9GydF4y2Ba

从3个葡萄浆果相关性状的主要QTL区域中寻找候选基因。GydF4y2Ba

附加文件12:图S8。GydF4y2Ba

在“摩尔多瓦”和“Ruidu Xiangyu”葡萄浆果开发期间,浆果固体(BF),浆果形状指数(SHI),浆果味(SHI),Muscat味道(MF)和候选基因的表达。(a)所有过滤候选基因的表达为浆果固定性。(b)对浆果形状的过滤候选基因的表达。(c)贝瑞肌肉味候选基因的表达。深蓝色表示较低的水平和红色水平更高。马:“摩尔多瓦”在舞台上;MB:B阶段的“摩尔多瓦”;MC:C阶段C:“摩尔多瓦”;ra:“ruidu xiangyu”在舞台a;MB:B阶段的“Ruidu Xiangyu”; MC: “Ruidu Xiangyu” at stage C. Numbers in each colorful box represents the value of gene expression. Stage A: (young pea-size berries); Stage B: veraison (berries turning red or soft); Stage C: fully ripening stage (°Brix ≥18).

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开放访问GydF4y2Ba本文根据知识共享署名4.0国际许可证获得许可,该许可证允许以任何媒体或格式使用、共享、改编、分发和复制,只要您给予原作者适当的信任和来源,提供到知识共享许可证的链接,并说明是否进行了更改。本文中的图像或其他第三方材料包括在文章的知识共享许可证中,除非在材料的信用额度中另有说明。如果材料未包括在文章的知识共享许可证和法定法规不允许我们的预期用途或超出允许用途,您需要直接获得版权持有人的许可。要查看本许可证的副本,请访问GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/GydF4y2Ba.Creative Commons公共领域奉献豁免(GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/GydF4y2Ba)适用于本文中提供的数据,除非另有用入数据的信用额度。GydF4y2Ba

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王,H.,Yan,A。,Sun,L。GydF4y2Ba等等。GydF4y2Ba基于高密度遗传连锁图谱构建的鲜食葡萄品质性状稳定qtl鉴定GydF4y2BaBMC植物BIOL.GydF4y2Ba20,GydF4y2Ba411 (2020). https://doi.org/10.1186/s12870-020-02630-xGydF4y2Ba

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关键词GydF4y2Ba

  • 葡萄藤GydF4y2Ba
  • 高密度遗传联系地图GydF4y2Ba
  • 麝香香料GydF4y2Ba
  • 浆果坚定GydF4y2Ba
  • 浆果形状GydF4y2Ba
  • 候选基因GydF4y2Ba