欧洲云杉液相芯片开发及应用

[目的]为开发适用于欧洲云杉高效稳定且价格低廉的育种芯片，本研究结合欧洲云杉固相芯片“5 0 K array”和已发表的SNP位点，开发了欧洲云杉GenoBaits® Picea abies 40K GBTS panel.并利用该芯片开展了群体遗传结构、全基因组关联分析和基因组选择研究。[方法]利用该芯片对收集在甘肃天水的465份欧洲云杉无性系开展了群体遗传结构分析，同时挖掘了控制树高、胸径、材积、MOE值、Pilo、AV等重要性状的SNP位点;另外，本研究也利用该芯片和GBLUP、BayesA、LightGBM以及RandomForest 4个模型进行了全基因组选择分析。[结果]1)开发的40K液相芯片平均检出率为 99.27%，一致率为 99.10%，采用GBTS技术，该芯片实际可提供高达 74687 个mSNP位点;40K GBTS芯片和mSNP大部分位于基因间区域;最常见的SNP类型为[C/G]、[C/T]和[A/G]，占总40K芯片的 61.65%;mSNP和 40K GBTS中，12.64%和22.43%的SNP的MAF值大于0.05，其中分别有 58142(77.85%)和29761(74.40%)个SNP属于中等多态性位点(PIC值>0.20)。2)从PCA、Admixture和NJ-tree分析可以看出很明显的人工选育引起的群体结构差异，均将待试群体划分为较为清晰的 3 个亚群。3)通过GWAS分析共鉴定出MA_136235_10 537、MA_20503_36941、MA_10434168_1395等29 个与生长性状高度相关的SNP位点，MA_282528_2264、M A_18312_64895、MA_27456_53319 等17个与木材材性相关的SNP位点，1个与干型相关的位点(MA_4588 72_5043)。4)4个模型中BayesA模型的预测精度最高，除SS性状外，其余几个性状均随着标记数量的增加，预测精度逐渐升高，当标记数量达到10000-15000时，预测精度最高，随后逐渐趋于稳定;尽管在GBLUP中我们采用了 3种策略试图去提高预测精度，但从结果来看提升的幅度不大;BayesA、GBM和R F中却可通过结合GWAS对标记进行预选，使用较少的标记取得较好预测精度(SS性状除外)，H、DBH、P ilo、MOE、AV最高精度分别可达 0.38，0.60，0.58，0.44和0.65。[结论]综上，本研究设计了一款欧洲云杉40K GBTS液相芯片，具有功能位点丰富、分型准确、成本低廉等优点，欧洲云杉GWAS和GS结果也证明了利用该芯片进行相关研究的可靠性。相信随着芯片位点的不断优化升级，将使得相关研究更加准确和高效，进而更好地服务于欧洲云杉分子标记辅助育种工作。