如何建立完善的數(shù)量性狀遺傳研究策略，深入闡明數(shù)量性狀的基因組遺傳結(jié)構(gòu)與調(diào)控機(jī)制，是長期困擾遺傳學(xué)家研究的難點問題。特別是對于生長周期長、遺傳背景復(fù)雜、研究基礎(chǔ)薄弱的林木而言，如何利用模式樹種基因組信息，建立系統(tǒng)的數(shù)量性狀解析新策略，并以此來構(gòu)建高效的分子設(shè)計育種理論，從而加速林木遺傳改良進(jìn)程，一直是林木分子育種研究的最前沿與關(guān)注熱點。為此，張德強(qiáng)教授團(tuán)隊在開創(chuàng)數(shù)量性狀加性、顯性和上位性聯(lián)合解析策略的基礎(chǔ)上，歷經(jīng)六年攻關(guān)，在對楊樹不同類型群體進(jìn)行大規(guī)模表型與分子數(shù)據(jù)測定與統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，在全球范圍內(nèi)率先完成了林木數(shù)量性狀“連鎖-連鎖不平衡聯(lián)合作圖”研究工作，研究成果近期在線發(fā)表于國際著名植物學(xué)雜志《New Phytologist》上（影響因子為7.672）。
研究以1200株楊樹家系群體為材料，利用基因內(nèi)SSRs、InDels與AFLPs構(gòu)建了包含19個連鎖群、1274個標(biāo)記的高密度、高析度遺傳連鎖圖譜，覆蓋楊樹基因組長度約96.9%，標(biāo)記間距為2.3 cM；特別是，對參與木材形成的314個關(guān)鍵基因進(jìn)行了精細(xì)定位。隨后，基于圖譜錨定的基因標(biāo)記信息，通過開展遺傳圖譜與基因組序列比較作圖，獲取了控制生長性狀的13個QTLs 在楊樹參考基因組不同染色體上的同源片段，發(fā)現(xiàn)并注釋了843個基因；進(jìn)一步利用楊樹高/低生物量轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)庫，篩選出QTLs包含的187個差異表達(dá)基因，實現(xiàn)了利用參考基因組與高通量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)系統(tǒng)剖析QTL區(qū)段遺傳信息的設(shè)想。最后，利用435株毛白楊種質(zhì)資源群體重測序數(shù)據(jù)（15?覆蓋度），對187個差異基因內(nèi)10046個常見SNPs 與株高、胸徑及材積等生長性狀進(jìn)行了多基因加性、顯性與上位性關(guān)聯(lián)作圖研究?；谏鲜鯭TLs 作圖與關(guān)聯(lián)作圖聯(lián)合策略，確定了在兩個作圖群體內(nèi)具有相同加性/顯性遺傳效應(yīng)的63個基因（202個顯著SNPs），揭示了楊樹生長性狀復(fù)雜的遺傳等位變異模式，建立了映射生長性狀多基因聯(lián)合作用的上位性互作網(wǎng)絡(luò)。最終，基于QTLs遺傳效力檢測與SNPs關(guān)聯(lián)顯著性分析結(jié)果，在QTL區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了控制生長性狀的11個關(guān)鍵遺傳或調(diào)控因子，其功能主要涉及細(xì)胞壁生物合成、光合作用、細(xì)胞分化、跨膜轉(zhuǎn)運與離子運輸、轉(zhuǎn)錄調(diào)控等，為林木目標(biāo)性狀的遺傳改良提供了重要的理論基礎(chǔ)。研究設(shè)計強(qiáng)調(diào)了連鎖-連鎖不平衡聯(lián)合作圖策略在揭示樹木重要數(shù)量性狀遺傳結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢，為林木、花卉及其它非模式作物QTLs精細(xì)作圖提供了嶄新的策略與重要的參考。
研究成果受到林木分子育種領(lǐng)域多位權(quán)威專家的關(guān)注與高度評價，美國農(nóng)業(yè)部森林研究所主任、《New Phytologist》副主編Andrew Groover在來信中提到：“該實驗設(shè)計的系統(tǒng)性與數(shù)據(jù)量的豐富性令人贊嘆，整個設(shè)計思路與研究結(jié)論激起了多名專業(yè)評審人的熱情，利用聯(lián)合作圖策略解析林木生長性狀遺傳結(jié)構(gòu)的研究將會給從事林木分子基礎(chǔ)研究的科學(xué)家提供重要的學(xué)術(shù)思路和研究手段”。美國科學(xué)院院士、國際著名林木遺傳學(xué)家Ronald Sederoff教授對該研究同樣給予了高度評價：“該研究的深度值得稱贊，展示了令人難以置信的數(shù)據(jù)量和分析水平，特別是該數(shù)據(jù)是在林木中開展獲得的，該研究的廣度與前瞻性引人注目。另外，能夠在一篇文章中將研究設(shè)計從QTL作圖（必須建立一個高精度的遺傳圖譜）延伸到關(guān)聯(lián)作圖，這一開創(chuàng)性研究將成為該領(lǐng)域研究的風(fēng)向標(biāo)”。
該研究受到973計劃課題，中央高?；緲I(yè)務(wù)費，國家自然科學(xué)基金等課題的資助，該文章的第一作者是生物學(xué)院青年教師杜慶章博士，另外，團(tuán)隊成員鞏琛銳、潘煒、王情世、周大凌、楊海嬌等參與了該研究的具體實驗工作。
附：文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1111/nph.13695/abstract
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