基于全基因组重测序的香蕉SNP标记开发及其在种质资源遗传多态性中的应用

Banana (Musa spp.) is an important tropical fruits and crops. The breeding efficiency of banana has been hampered by two problems. First, the phylogenetic relationships among the banana germplasm are not clear, which has restricted the banana breeding strategy formulation. Second, rapid and efficient tools are unavailable to identification the new varieties of banana. Therefore, we propose this project to solve these problems. Our rationale is to develop high efficient SNP markers based on the whole genome re-sequencing. In this study, 50 different varieties of banana germplasm will be selected to do re-sequencing analysis for developing amplification stability and rich polymorphism SNP markers. The SNP markers will be used to identify the banana germplasm genetic diversity and phylogenetic relationship, genotyping, and exploitation specific molecular markers. The SNP markers will also be used to distinguish individual the important germplasm or cultivar accessions and develop a DNA barcode system for all existing banana germplasm, which applied to rapid and identification of the varieties and to protect the varieties.

香蕉是重要的热带水果和粮食作物。香蕉种质资源复杂的遗传背景一直是制约香蕉育种的关键问题，而现有的分子标记还不能快速有效地区分不同的香蕉种质和栽培品种。本项目拟对50份代表性香蕉种质进行重测序分析，通过生物信息学手段高效甄别SNP位点，开发扩增稳定、多态性丰富的SNP标记，用于香蕉种质的SNP分型、遗传多样性和亲缘关系分析以及特异性分子标记的发掘等研究。本研究将获得大量与香蕉重要性状或品种特异的SNP标记，不仅可以丰富香蕉的遗传基础，用于构建香蕉重要种质或品种特有的DNA分子条码，以及品种的快速鉴定和品种权的保护；同时还为香蕉的遗传育种提供理论依据和技术支撑。

香蕉是世界上最重要的水果之一，也是仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物。然而，香蕉种质资源复杂的遗传背景一直是制约香蕉育种的关键问题，为了加快香蕉育种进程，理清香蕉种质资源的遗传多样性和亲缘关系，对于香蕉遗传育种和品种资源保护具有十分重要的意义。本项目中，利用基于ITS的PCR-RFLP和反转录转座子间扩增多态性（IRAP）的分子标记技术和流式细胞术，系统鉴定了香蕉种质资源的基因组类型和倍性。通过香蕉基因组数据，开发SSR标记，并成功地筛选出29对多态性丰富的SSR标记，用于香蕉种质资源的遗传多样性分析。利用重测序和香蕉基因组数据，开发SNP标记；并以‘Grand Nain’为研究目标，分析了其全基因组变异特征，针对乙烯合成与代谢信号通路基因的SNP和Indels进行分析。在SNP标记的基础上，基于多个SNP组成的在基因组上300bp内的标记，建立了MNP标记法。利用151个香蕉品种，鉴定了586个MNP标记的等位基因型数量，初步构建了香蕉品种鉴定MNP标记法标准。本研究不仅获得了大量的SSR、SNP标记，对香蕉种质资源遗传多样性进行了系统的分析，同时也建立了基于多个SNP标记的MNP标记法，为香蕉品种的快速鉴定和品种权保护提供了有力支撑。