火炬松叶绿体基因组变异及遗传稳定性分析

[目的]了解火炬松种群内叶绿体基因组的变异程度，鉴定叶绿体亲代遗传模式。[方法]对火炬松育种群体中，第二代核心育种群体的 54 个单株的叶绿体序列进行了测序，并与 NCBI 数据库中的叶绿体序列进行了比较。通过python程序分析每个样品的SNP频率，通过重测序软件获得SNP位点。对32个等位基因频率大于 5%的SNP序列进行了注释。根据SNP位点设计23对引物，对测交系 45个子代及亲本叶绿体分别进行扩增，对扩增产物进行测序和比对，检测SNP.基于检测到的SNP，采用MEGA分别采用Neighbor-Joining和Maximum Likelihood方法构建系统发育树。[结果]结果表明，54个亲本共有81个SNP位点，分布不均匀，在 3990～119714 个位点之间。SNP的注释显示，14 个SNP位于基因间隔区，19个SNP位于9个基因中。其中，在ycf1中检测到9 个SNP，在ycf2 中检测到3个SNP，在trnG-GCC、atpH、rpoC1、rps11、rpl2、rrn23和chlN中分别检测到1个SNP.所有母本与后代的SNP单倍体不一致，证实了红松叶绿体不具有母系遗传。19 个SNP中，所有母本(8 个)都与子代的SNP单倍体不一致。在19 个SNP中，父本N4 与 7 个子代完全一致，与另 2 个子代相差两个SNP;W03 只与 1 个子代一致，但与其他子代不一致，其中有5个子代一致;222与子代不一致，但是自身5 个无性系分株一致，9个子代一致;S1的7个无性系一致，与子代不同，8个子代一致。确认火炬松叶绿体不是母系遗传。本研究最理想的结果是父本无性系之间所有SNP一致，而且与子代一致。但是实际结果与我们的设想有一些出入。尽管如此，从父本N4的7个子代与其19个SNP 一致，父本W03、222和S1各自的全部或大部分子代一致，且不同于母本，可以初步确认火炬松叶绿体为父系遗传。基于19个SNP，使用Neighbor-Joining方法或Maximum Likelihood方法构建进化树都能将不同父本的单株区分，SNP一致的个体聚在一起，且和S NP直接比对结果一致。在三个进化树中，圆形进化树的结果更直观。[结论]本研究阐明了火炬松种内种群叶绿体基因组的变异，确定了火炬松叶绿体的遗传模式，为鉴定其亲缘关系提供了一种方法。这将极大地促进火炬松的选育，为火炬松的遗传改良提供极大的便利。