[00124879]木薯全基因组关联分析及分子设计育种模型

热带作物木薯,具有典型的高淀粉、抗逆等生物学特性,是全球第六大粮食作物和重要的生物质能源及绿色化学工业原料。本研究针对木薯遗传改良中存在的基因组高杂合度及选择效率低的问题,在已有木薯基因组测序与注释基础上,采用我国木薯种质库中158份原始种质及巴西国家农牧研究院200份核心种质,同步开展了重要经济农艺性状的鉴定,同时完成全部种质的基因型分析,构建高密度单倍型图谱,解析群体遗传结构并获得重要性状的关联标记。利用国内木薯种质圃158份核心种质,部署广西武鸣,合浦,海南儋州,澄迈4个点,完成2013-2015三年12个点田间数据采集,获取株型、产量与品质3类13个性状,并作统计分析;2014-2015年在旱棚完成整套材料耐旱性数据采集,获取耐旱表型及SOD,过氧化物酶,丙二醛,脯氨酸和还原糖等生理指数测定;在澄迈点完成整套材料抗PPD的测定并统计抗性指数数据;在海南文昌沙性瘠薄土地鉴定了核心种质氮效率差异。食用木薯核心种质资源表型分析（EMBRAPA）：完成200份种质的包括产量、品质、抗病性等15个性状两年表型数据。采用AFSM简化重测序技术替代原计划的Golden Gate技术,建立了建库-优化到测序的方法体系;先后完成中国158份原始群体,254份实验群体株系,以及巴西200份木薯种质的基因型测序数据,总计612份。初步对SUT和SuSy基因在12个淀粉产量不同品种中的序列多态性进行了解析,发现3个影响淀粉积累的单倍型。在对于国内158份具有均衡数据种质表型数据分析基础上,完成群体遗传结构分析,连锁不平衡分析,采用整合表型数据,通过GWAS分析,最终获得13个农艺、产量性状的43个关联标记。标记的贡献率在14.5-36.8%。鉴定出62个关联基因,特别是发现与块根产量及块根干物质率同时关联的一个基因AtSweet1与蔗糖跨膜运输密切相关。完成耐旱性,耐寒性的全基因组标记,获得相关候选基因。本研究提供的木薯群体遗传结构信息,染色体水平的高密度SNP标记及重要经济农艺性状关联标记,适合于设计木薯分子育种方案及早代标记检测,为木薯高效育种和遗传研究提供重要的基础。发表具有领域影响力的学术论文6篇,正在审稿论文2篇。获得2016-2017神农中华农业科技二等奖1项。