Construction of a high‑density genetic map and its application for leaf shape QTL mapping in poplar
白杨是杨柳科(Salicaceae)杨属(Populus)植物的通称，雌雄异株。原产中国，分布广，树体高大挺拔，姿态雄伟，叶大荫浓，生长较快，适应性强，是城乡及工矿区优良的绿化树种。也常用作行道树、园路树、庭荫树或营造防本造防护林。常采用嫁接、埋条、留根、压条、分蘖等方法进行种植，成活率高。
本篇论文通过对学校白杨材料的扦插采样，对亲本样本进行全基因组重测序，F1拟测交群体进行GBS测序获取基因数据。对样本叶片在3个季节所采集叶片形状的测量数据进行统计和分析，确定表型参数与其影响因素。通过GWAS关联分析和QTLs分析，定位白杨叶片形状决定基因的相关区域。本文对2个亲本样本，I69和XYY进行了全基因组重测序，300个F1子代样本进行了简化基因组GBS测序(文中并未明确实验室用的酶切方案）。通过课题组自主开发的in-house分析流程，对样本数据进行了变异分析，共获得7201个高质量SNPs标签。后续作者针对两个亲本分别使用所获得的SNPs标签构建了遗传图谱，在母本I69和父本XYY所构建的图谱中都构建出19条染色体（连锁群），其中I69中Chr5最长，Chr19最短；而XYY中Chr6最长，Chr19最短。但是由于林木类物种的特性，母本I69,父本XYY和参考基因组，三个品种之间基因组的一致性都不高。经过统计计算，基因型和环境因素（季节）对叶片形状都有显著影响通过对不同季节叶形参数两两之间的相关性系数分析得知，不同季节间相关性都很高，这说明基因型是决定叶形的主要因素。1）基因型对叶柄长度的贡献最强，对叶片周长/长度的贡献最小。2）叶片长宽和叶柄长度是决定叶片形状不同的主要参数。叶形参数a3,a6和a9定位到Chr1: 40.0–46.0；叶形参数a9定位到Chr17: 42.0–51.7。将9个叶形参数全部与基因组位置进行比对，得到3个 “QTL hotspots”，可能是决定叶片形状的主要基因位置 ：Chr1: 42.5、Chr5: 5.4 和 Chr17: 43.6将XYY遗传图谱与参考基因组的物理图谱对比，获得参考基因组上与遗传图谱上主要QTL的物理位置：XYY遗传图谱上Chr1: 40.0–46.0对应参考基因组上Chr1:42313314-47016751，并在参考基因组上找到368个基因，显著富集在与叶形无关的GO功能上，但在拟南芥基因组中可以找到283个同源基因。XYY遗传图谱上Chr17: 42.0–51.7 对应参考基因组上Chr17:12521995-13432626，在参考基因组上找到116个基因，无显著富集的GO功能，而在拟南芥基因组中找到100个同源基因。通过同源基因和转录因子分析，得到2个QTL中3个候选基因：Potri.001G417300, Potri.017G112000 和Potri.017G112300；并在上游2kb启动子区和外显子区发现了突变，但由于没有构建可用的标签，本研究中未能验证这些突变的遗传效应。本文的主要结论1）本篇研究通过基因组SNP标签构建了白杨的遗传图谱，高质量、高密度的遗传图谱对今后性状变异的剖析具有重要意义。2）在本次研究数据中还提供了大量未被映射到遗传图谱的SNPs标签，可以用于其他性状的QTL分析，为后续研究提供了基因组数据资源。3）在本次研究中，发现了3个可以用于评估叶片形状的主要表型参数，叶片长度，宽度和叶柄长度。4）在叶型QTL定位分析中，发现了两个主要的QTL区域，3个可能的叶形决定基因。共有484个基因位于这两个QTL区域，而今后对这些基因的综合分析，将有助于更深入的了解叶片形状变化的规律。