茄子(Solanum melongena L. ; 2n = 24)生长并驯化于印度与东南亚地区，是一种比较重要的经济类茄科作物；然而与番茄、辣椒和马铃薯等茄科作物相比，茄子高密度遗传图谱构建与基因图位克隆比较滞后。本研究报道了浙江省农科院蔬菜所魏庆镇博士利用百迈客SLAF测序技术，对茄子种间分离F2群体测序并构建高密度遗传图谱，用于果实大小、叶片形态、花青素含量等相关性状的QTL定位分析研究。测序共获得111.74 Gb数据与487.53M 的双端测序reads，构建出的遗传图谱包含2122个SNP标记与12条连锁群，遗传总图距为1530.75cM，平均图距为0.72cM。QTL定位共检测到19个QTL位点，可解释4.08~55.23%的表型变异，这些QTLs分布在除LG2、4、9外的其它9个连锁群上。其中，每个QTL中包含2到11个SNPs，遗传间距变化范围为0.15cM~10.53cM。本研究结果为复杂QTLs的精细定位、候选基因挖掘以及茄子育种中分子标记辅助选择奠定了较好的研究基础。

材料与方法

1. 群体构建：野生近缘种“1809”（Solanum linnaeanum♀，带刺、小/圆/绿条纹果）×栽培种“1836”（S. melongena♂，长/紫色果实、少刺）→ F1 → F2（种间，121个子代）

2. 性状调查：主茎高度（MSH），果实长度（FL），果实直径（FD），果形指数（FL/FD；FS），叶片裂刻（LLOB），叶刺数目（LPN），叶刺颜色（LPC），叶脉颜色（VC）

3. 测序技术：SLAF-seq

4. 图谱构建：HighMap、SMOOTH algorithm、 Joinmap、 k-nearest neighbor algorithm、regression algorithm、Kosambi mapping

5. QTL定位：R/QTL软件、复合区间作图法 (CIM)

图1. Fruit and leaf morphology of the two eggplant parental lines and the F2 population. (a) Leaves of Solanum linnaeanum “1809” (right) and S. melongena “1836” (left); (b) mature fruits of “1809” (right) and “1836” (left); (c) mature fruits of the representative F2 individuals; (d) leaves of the representative F2 individuals.

研究结果

▷ SLAF测序与SNP标记基因分型

对双亲+121个F2子代进行SLAF建库测序，共获得111.74 GB的数据量，包含487.53 M PE reads，其中 94.04%的reads质量值达到或超过Q30，GC含量为38.83%。亲本及子代的平均测序深度分别为19.48×（母本），19.46×（父本），10.29×（F2子代）。总共开发出13,455,526 SNP标记，而11,386,169个SNP被成功分成8种基因型（ab × cd, ef × eg, hk × hk, lm × ll, nn × np, aa × bb, ab × cc, cc × ab）， 其中，9,971,182个SNP（占比74.10%）的基因型为aa × bb，用于后续进一步分析。

▷ 偏分离分析

根据亲本测序深度，覆盖度与偏分离P值三个参数，计算了七个参数组合下的偏分离结果，剩余标记数目介于10,773到64,320之间。在同一测序深度与覆盖度下，随着P值减小，标记数目呈现增加的趋势。偏分离标记过滤后，不管P值如何改变，LG2，LG5，LG10与LG12有相对少的标记数量，其中LG2有最少的SNPs（26~46个），而LG5的数目变化最大（80-588个），P值< 0.05时，仅有80个SNPs，P值< 0.001时，有577个SNPs，因此，LG5上大部分标记属于偏分离标记。相似的结果在LG10与LG12上也被发现。降低测序深度、覆盖度与P值后，这四个连锁群上的标记数目有略微增加。然而，如果不经偏分离标记筛选，这四个连锁群标记数目将有显著提高。基于这些结果，我们采取两种方法过滤偏分离标记，确保标记的数量与质量。

▷ 遗传连锁图谱构建

标记过滤与质量评估后，共2122个SNP标记可用于遗传图谱构建，且母本、父本以及子代群体的SNP平均测序深度分别为15.03×，14.09×与24.68×。利用JoinMap 5.0 构建出一张茄子的高密度遗传图谱，遗传距离总长度为1530.75 cM，平均图距为0.72 cM。每个LG上的SNP数目为90个(LG2)到273个 (LG9)，遗传距离为38.67 cM (LG2)到165.29 cM (LG1)，平均标记间距为0.43到1.4 cM。其中，最长的连锁群是LG1，包含167个SNPs，然而最短的连锁群是LG2，包含90个SNPs。

▷ 表型评估

从图1.可以看出茄子亲本及F2群体的的表型特征，本研究统计分析了8个性状：主茎高度（MSH）、果实长度（FL）、果实直径（FD）、果形指数（FS）、叶片裂刻（LLOB）、叶刺数目（LPN）、叶刺颜色（LPC）以及叶脉颜色（VC）。MSH, FL, FD,与FS用尺子或游标卡尺测量；LLOB与LPN通过分级（1-7）的方式统计；LPC从淡绿色到深紫色变化，根据颜色深度，用1~4区分颜色；VC用1-~3量化颜色。性状相关系数结果显示，LPC与VC具有比较高的相关性，而FL与FD、FS更为相关。此外，LLOB与LPN也有明显的相关性（相关系数为0.65）。高度相关的性状可能拥有某些紧密连锁的标记或候选基因，例如，叶刺与茎刺、果实长度、果实横径与果形指数以及叶脉颜色与叶刺颜色。实际上，花青素积累相关的基因可同时影响叶脉、茎、叶刺和果皮的颜色，这在候选基因预测以及功能分析中非常有用。果实的大小形状由果实的长度与横径决定，因此，茄子果实形状的育种对这两个方面都要考虑。

FIGURE 2 | SNP-based genetic linkage map of the interspecific F2 population showing positions of QTLs. The numbers to the right of each LG indicate genetic distance (cM) between adjacent markers. The color bars refer to QTLs detected for the eight traits.

▷ 茄子形态性状的QTL定位

本研究QTL定位结果显示，共有19个QTLs与上述8个性状（MSH、FL、FD、FS、LLOB、LPN、LPC、VC）有关。它们能够解释的表型变异（PVE）为4.08-55.23%，LOD变异范围为2.09-28.75，且每个QTL区间内的SNP数目为2-11个，遗传距离变化范围为0.15-10.53 cM。通过将标记序列BLAST到茄子的参考基因组上得到QTLs的物理位置，分布在9条染色体或连锁群（包括LG1, 3, 5, 6,7, 8, 10, 11,与12），从上表中即可看出QTL位置与标记信息。

MSH定位到1个QTL，即msh5.1，可解释6.8%的表型变异，且包含11个SNPs。尽管msh5.1在遗传图上是一个连续的区间，然而，对应到物理图谱上包含两个区间，即Chr.5: 5.98-7.93 Mb与13.57-19.22 Mb。

FL定位到4个QTL，即fl1.1, fl5.1, fl7.1, 与fl12.1，分别位于LG1,5,7,12上。最主效的QTL为fl12.1，可解释24.05% 的表型变异，其次为fl1.1与fl5.1（PVE为12.00与13.06%），贡献率最低的为fl7.1（PVE仅为4.08%），此外，在fl5.1中鉴定到11个SNPs。这4个QTLs中，除fl12.1的标记Marker8964317远离其它两个相邻的标记外，其它QTL标记均处于合理的距离。

FD定位到4个QTL，分别位于LG3与11上，QTL贡献率分别为fd3.1（11.98%）、fd3.2 (8.50%)、fd11.1 (7.95%)与fd11.2 (6.62%)。每个QTL的遗传距离为0.15-0.68 cM.；fl12.1与fd3.2存在部分重叠，fd11.1与fd11.2分别跨越Chr11：71.47-71.87 cM and 82.29-82.98 cM。并且每个QTL包含的SNP数目为2-4个。

FS同样检测到4个QTLs，贡献率为6.92% (fs1.1)-10.92% (fs3.1)，其中在LG1上包含3个QTLs（fs1.1, fs1.2, fs1.3），并且遗传位置比较接近。fs1.3 (111.30-111.91 Mb) 的物理位置位于fs1.1 (110.94-124.29 Mb)区间内，另外一个QTL定位在LG3上，它的位置比较接近fd3.1。

LLOB由2个QTLs，即llob6.1与llob7.1调控，PVE分别为55.23%（LOD：8.99）与9.68%（LOD：2.63）。

对于LPN，2个QTL，即lpn7.1与lpn8.1，被定位到，可贡献9.69与7.39%的表型变异。lpn7.1的物理区间为17.29-33.55 Mb。

LPC检测到一个主效的QTL (lpc10.1) ，解释36.95%的表型变异，LOD值为27.65；而VC的QTL为lvc10.1，其与lpc10.1存在物理位置的重叠，可解释52.10%的表型变异。

FIGURE 3 | Graphic view of the distribution of markers associated with related traits on eggplant chromosomes.

参考文献

Wei Q, Wang W, Hu T, Hu H, Wang J, Bao C. Construction of a SNP-Based Genetic Map Using SLAF-Seq and QTL Analysis of Morphological Traits in Eggplant. Front Genet. 2020 Mar 11;11:178.