《Horticultural Plant Journal》：Construction of an interspecific genetic map and multiyear phenotype QTL mapping of the pentaploid
Chrysanthemum
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本研究针对地被菊重要观赏性状遗传机制不清、缺乏高密度遗传图谱的问题，构建了首个菊属五倍体种间杂交群体，通过连续三年表型鉴定和GBS测序技术，成功构建了高密度HA、AH和HH连锁图谱，定位到66个主效QTL，并开发出15个与9个重要园艺性状显著关联的KASP标记，为菊花分子标记辅助育种和候选基因挖掘提供了重要工具。
菊花（Chrysanthemum morifolium）作为全球重要的传统名花，兼具观赏价值和文化内涵。其中地被菊作为菊花的重要类群，在园林绿化、生态修复和乡村旅游中发挥着重要作用。然而，菊花复杂的遗传背景和多样的倍性水平，加上高质量多倍体参考基因组的缺乏，使得控制重要性状的关键候选基因的精确定位面临巨大挑战。
为解决这一难题，北京林业大学的研究团队开展了一项创新性研究。他们首先建立了包含764个F1子代的菊属五倍体种间杂交群体，并对37个重要表型性状进行了连续三年的系统调查分析。利用基因分型测序（GBS）技术对亲本'FH'（C. morifolium，雌性）和'CY'（C. yantaiense，雄性）以及201个F1作图群体个体进行基因分型，成功构建了HA（母本）、AH（父本）和HH连锁遗传图谱，平均标记距离分别为1.54、1.61和4.45 cM。
研究采用的主要技术方法包括：利用GBS技术进行高通量基因分型，通过UGbS-Flex流程进行序列读取分析，采用复合区间作图（CIM）和包容性复合区间作图（ICIM）进行QTL定位，并开发竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记进行验证。这些方法的综合运用确保了研究结果的可靠性。
研究结果方面，首先通过传统遗传分析发现，51个表型中有37个表型的变异系数超过15%，表明后代存在广泛分离。特别是株高（PH）、冠幅（PC）、花序直径（ID）、舌状花数目（NRF）和开花时间（DTF）等重要观赏性状在三年间表现出良好的表型分离。动态表型分析显示，PH的生长曲线接近理论生长曲线的后半段，而PC则呈现相对标准的直线均匀生长。
在遗传图谱构建方面，研究成功获得了22,150个多态性标记，其中41.82%为单剂量标记，3.87%为双剂量标记。构建的母本图谱包含27个连锁群和2,324个标记，父本图谱包含29个连锁群和2,487个标记，HH连锁图谱包含26个连锁群和496个标记。
通过QTL定位，研究人员共鉴定出330个QTL，其中66个为主效QTL，表型变异解释率（PVE）为10.08%-73.86%。特别值得关注的是，在株高性状中定位到19个QTL，其中qPH17-HH-1的PVE高达73.86%；在开花时间相关性状中，定位到20个DTF QTL和26个DTFF QTL，其中多个QTL在三年表型中重复出现，显示出较高的稳定性。
最为重要的是，研究成功开发并验证了15个与9个重要园艺性状显著关联的KASP标记。例如，标记A014072和A014165与株高性状在三年中均呈现显著关联，不同基因型间的表型差异达到20.17%-77.29%。标记A014090和A014791与开花时间性状显著关联，可使自然始花期提前6.87-12.00天。这些标记的验证为菊花分子育种提供了实用工具。
研究结论表明，本研究首次在菊花中构建了五倍体高密度遗传图谱，并通过多年表型数据定位到多个稳定表达的主效QTL。开发的KASP标记不仅为菊花分子标记辅助育种提供了重要工具，也为后续候选基因的挖掘和图位克隆奠定了基础。该研究显著提升了对菊花重要观赏性状遗传基础的理解，对菊花育种实践具有重要指导意义。
在讨论部分，研究人员指出，尽管五倍体遗传图谱的构建面临诸多挑战，但本研究采用的综合技术方案有效解决了这些难题。与传统方法相比，本研究采用甲基化敏感限制性内切酶进行双酶切，磁珠进行DNA片段富集和纯化，大大提高了SNP基因分型的准确性。研究结果与分离分析（SEA）结果高度一致，进一步验证了研究方法的可靠性。
此外，研究发现多个性状的QTL定位结果与先前在六倍体菊花中的研究结果相符，如花型性状CTMD（corolla tube merged degree）的QTL分布与六倍体菊花中的定位结果基本一致，尽管PVE值略低。这表明五倍体群体在遗传分析中具有与六倍体相当的可靠性，为菊花遗传研究提供了新的材料体系。
总的来说，这项研究不仅为菊花遗传育种提供了宝贵的基因组资源和分子工具，也为其他多倍体植物的遗传研究提供了可借鉴的技术路线。研究成果对推动菊花分子育种进程，加速新品种选育具有重要意义。
