大花序桉群体适应性相关的SSR位点

【目的】检测大花序桉群体与环境适应性相关的基因组位点,为种质资源保护和利用提供分子生物学信息。【方法】利用84个SSR标记(包括29个基因组SSR 和55个EST-SSR)分析引种到广西,来源于澳大利亚昆土兰州北部和南部各7个大花序桉群体,通过Mantel 检验确定群体间是否存在地理隔离;检测群体间分化系数(F_st)离群值的受选择位点;并基于空间分析法检测与群体气候因子显著相关的等位片段,将显著相关位点的序列与NCBI数据库比对进行功能注释。【结果】大花序桉北部与南部群体间存在地理隔离,基于19个气候因子的聚类分析将北方与南方群体分为独立的组,这表明气候因子亦驱动了群体的分化。共检测到F_st离群值的受选择SSR位点39个(46.4%),其中,LOSITAN软件检测到12个正向选择位点和17个平衡选择位点。5个F_st离群值位点的6个等位片段与1个或多个气候因子显著相关(P<0.001),其等位频率在北部与南部群体间差异明显,其中,Embra6-118 bp与最冷月最低气温(T_mcm)显著相关,位点DNA序列的功能注释为碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子bHLH155;Embra20-121 bp与最暖季度降水量(P_wq)显著相关,位点的功能注释为蔗糖转运蛋白(sucrose transporters);EUCeSSR676-168 bp与T_mcm、P_wq、年均气温(T_ma)和最暖月最高气温(T_mwm)均显著相关,位点的功能注释为光系统Ⅱ稳定性/组装因子HCF136 (photosystem II stability/assembly factor HCF136);另外两个显著相关位点EUCeSSR298和EUCeSSR1009的功能未知。【结论】大花序桉北部与南部群体的显著分化受长期气候的影响,在第四纪大冰期可能存在北部和南部避难所。与气候因子显著相关的SSR位点在北部和南部群体间的等位频率差异为基于正向选择的气候适应性提供了分子证据。     

我国桉树遗传育种研究进展

桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)和伞房属(Corymbia)树种统称桉树,引入我国已有130余年的历史,是重要的工业用材林树种。我国桉树遗传育种研究始于20世纪60年代的种子园建设和70年代后期的种源试验,一些技术显著促进了其进程,主要有:①早期的种子园技术促进了无性繁殖困难树种的有性扩繁;②20世纪90年代兴起的扦插和组织培养技术推动了优良无性系选育与应用;③20世纪90年代末分子标记技术开启了我国桉树分子育种研究的新纪元;④21世纪初转基因技术为品种创制提供了崭新的手段;⑤刚尝试的基因组编辑技术展现了巨大的应用潜力。桉树育种策略和种质资源是其遗传育种研究的基础,已对一些树种制定了育种策略和育种计划,兼顾纯种内轮回选择和杂种无性系的选育,主要经济性状包括材积生长、木材密度、抗病虫和抗风等;累计已收集了近200个树种3 000余个家系的种质资源。我国桉树遗传育种研究已取得显著进展,主要包括:①几个主要树种的轮回选择和世代改良,仅尾叶桉(E. urophylla)进入了第3个世代;②杂交育种的成效显著,培育了目前仍主栽的DH32-29和DH33-27等优良杂种无性系;③无性系育种结合无性繁殖技术(尤其是组织培养)的研发,极大地推动了无性系林业的发展;④开发了多种分子标记,包括基于新一代测序技术的标记,并基于分子标记利用连锁作图和关联分析的方法,在尾叶桉等6个树种中检测了与生长、材性和/或抗逆等性状相关的基因组位点;⑤已对逆境响应、激素和木材形成等相关的功能基因进行了克隆和表达分析,一些功能基因显示了较好的育种应用潜力;⑥已优化遗传转化体系,获得了转基因植株,并尝试了基因组编辑的可行性。但是,我国桉树遗传育种研究仍面临诸多挑战,如基因型×环境互作的复杂性和高质量基因组/泛基因组的缺乏,种质资源流失,新无性系缺乏,尚待从头克隆和鉴定具有育种价值的优异基因,基因组选择实用性有待探索,遗传转化率需进一步提高等。桉树遗传育种研究对促进我国林业生产的意义是显著的,将有望在高世代改良、种质资源的长期评价、杂种优势的机制与利用、基因组选择的有效应用和转基因与基因组编辑技术等方面取得突破。