一种吸污防霾林木多性状育种方法

1.本发明涉及林木育种相关技术领域，尤其是涉及一种吸污防霾林木多性状育种方法。


背景技术：

2.雾霾，是雾和霾的组合词。雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物(pm 2.5)，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。雾霾天气不仅危害人们的身体健康，而且还影响交通安全和生态环境，给人类生存和社会发展带来了严重影响。城市中栽种的林木对雾霾中的颗粒有一定的吸附作用，但吸附效果并不十分明显，难以通过栽种林木来在一定程度上应付雾霾。
3.传统的林木遗传改良需要通过田间对比试验和性状测定，估算各种遗传参数和评价种源、家系、单株或无性系的表现，来培育符合林业生产需求的林木良种。然而林木的生产性状大多属于微效多基因控制，而且林木开花、授粉及子代测定，往往周期比较长，一般在数十年，因而，要进行林木多性状的聚合育种，周期更长。基因组选择(genomic selection，gs)技术是一种基于动植物育种群体，利用芯片技术采集群体个体高密度基因组snp的基因分型数据，然后构建个体间的基因组关系矩阵，通过gblup法获取个体全基因组育种值的新型分子育种技术。它与传统育种技术相比，优点在于可以突破遗传材料生长时间限制。
4.目前，并没有将基因组选择技术运用到吸污防霾林木育种上的报道。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：
6.提供一种吸污防霾林木多性状育种方法。
7.本发明还提出一种吸污防霾林木多性状育种方法在林木遗传育种中的应用。
8.为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：
9.一种吸污防霾林木多性状育种方法，包括以下步骤：
10.s1取林木样品，进行测序分析，得到clean reads；
11.s2将步骤s1中得到的clean reads与参考基因组进行比对，提取snp信息数据集；
12.s3过滤步骤s2得到的snp信息数据集，得到高质量snp数据亚集；
13.s4计算获得候选育种亲本的遗传距离矩阵，以构建snp聚类树；
14.s5选择吸污防霾相关基因位点，提取snp信息；
15.s6将s5中的snp信息整合成单倍型ht变异信息，从候选亲本中筛选获得用于表型鉴定的亲本子集；
16.s7从亲本子集中选择育种的亲本；
17.s8将亲本对应的林木进行栽培，在林木主茎高50-100cm处截断林木；
18.s9在截断处涂覆真菌菌液，20-30天后，选择出无病害的林木。
19.单核苷酸多态性(snp)指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的dna序列多态性。snp是一种二态的标记，由单个碱基的转换或颠换所引起，也可由碱基的插入或缺失所致。snp信息是基因组中多态性最好的分子标记，其在基因组中广泛存在，既可以出现在基因内区域，也可以出现在基因间区域。
20.本发明利用足够量的snp信息进行育种亲本材料的单倍型分析，以提高筛选准确性。由于染色体上的snp位点存在或大或小的连锁关系，因此用其中少量代表snp位点的基因型即可以有效的表示整个染色体片段的基因型。染色体片段的传递依靠配子，配子是单倍体(haploid)，其基因型(genotype)就称为单倍型(haplotype，ht)。ht变异往往对于作物表型的影响要更加直接，而且针对ht进行标记辅助选择更加简洁有效。
21.本发明吸污防霾林木多性状育种方法中结合了ht变异信息、表现型筛选和基于snp信息，在大数据下。能够更加精确有效的具有吸污防霾特性的林木。
22.根据本发明的一种实施方式，所述测序分析包括将clean reads与以下数据库进行分类注释：rfam数据库、cdna序列、物种重复序列库、mirbase数据库。
23.根据本发明的一种实施方式，步骤s3中，过滤snp信息数据集采用以下标准：
24.(1)p值小于0.02；
25.(2)任意两样品中至少有一个的tpm值大于10；
26.(3)foldchange值大于5，foldchange值＝tpm
saple_zz.
/tpm
sample_zw
。
27.根据本发明的一种实施方式，步骤s4中，还包括根据snp聚类树，判断候选育种亲本之间的亲缘关系远近，依据基因组相似性进行亲本分组的步骤。
28.根据本发明的一种实施方式，步骤s5中，提取snp信息的方法，包括从候选亲本中提取具有吸污防霾基因所对应的snp信息。
29.根据本发明的一种实施方式，还包括将亲本对应的林木栽培在雾霾严重的区域。
30.根据本发明的一种实施方式，所述真菌菌液包括白腐菌菌液、煤炱目菌液和松芍柱锈菌中的至少一种。
31.根据本发明的一种实施方式，步骤s9中，还包括涂覆真菌菌液2-3天后，在林木截断处涂覆抗菌素。
32.根据本发明的一种实施方式，所述抗菌素包括卡那霉素和氨苄青霉素中的至少一种。
33.根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
34.本发明吸污防霾林木多性状育种方法中结合了ht变异信息、表现型筛选和基于snp信息，在大数据下。能够更加精确有效的具有吸污防霾特性的林木。
35.本发明将亲本对应的林木栽培在雾霾严重的区域，以实际测试筛选出的林木的吸污防霾性，从而进一步筛选林木，这使得本发明育种出的林木更具有有效性。
36.本发明将亲本对应的林木栽培在雾霾严重的区域后，还包括在林木上涂覆真菌菌液与抗生素的步骤，从而筛选出具有真菌抗性的林木。
37.本发明的另一个方面，还涉及所述。包括如上述实施例所述的吸污防霾林木多性状育种方法在林木遗传育种中的应用。由于该应用采用了上述实施例的吸污防霾林木多性
状育种方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
38.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
39.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
40.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
41.实施例1
42.一种吸污防霾柏树多性状育种方法，包括以下步骤：
43.s1取柏树样品，进行测序分析，得到clean reads，将clean reads与以下数据库进行分类注释：rfam数据库、cdna序列、物种重复序列库、mirbase数据库；
44.s2将步骤s1中得到的clean reads与参考基因组进行比对，提取snp信息数据集；
45.s3过滤步骤s2得到的snp信息数据集，得到高质量snp数据亚集，过滤snp信息数据集采用以下标准：
46.(1)p值小于0.02；
47.(2)任意两样品中至少有一个的tpm值大于10；
48.(3)foldchange值大于5，foldchange值＝tpm
saple_zz.
/tpm
sample_zw
；
49.s4计算获得候选育种亲本的遗传距离矩阵，以构建snp聚类树，根据snp聚类树，判断候选育种亲本之间的亲缘关系远近，依据基因组相似性进行亲本分组的步骤；
50.s5选择吸污防霾相关基因位点，从候选亲本中提取具有吸污防霾基因所对应的snp信息，提取snp信息；
51.s6将s5中的snp信息整合成单倍型ht变异信息，从候选亲本中筛选获得用于表型鉴定的亲本子集；
52.s7从亲本子集中选择育种的亲本；
53.s8将亲本对应的柏树栽培在雾霾严重的区域，在柏树主茎高50cm处截断柏树；
54.s9在截断处涂覆od
600
值为0.4的真菌菌液，所述真菌菌液为浓度为1：1的煤炱目菌液和松芍柱锈菌的混合菌液，2天后，再在截断处涂覆抗菌素，抗菌素包括卡那霉素和氨苄青霉素，其中，卡那霉素浓度为70mg/l、氨苄青霉素浓度为30mg/l，25天后，选择出无病害的柏树。
55.实施例2
56.一种吸污防霾桑树多性状育种方法，包括以下步骤：
57.s1取桑树样品，进行测序分析，得到clean reads，将clean reads与以下数据库进行分类注释：rfam数据库、cdna序列、物种重复序列库、mirbase数据库；
58.s2将步骤s1中得到的clean reads与参考基因组进行比对，提取snp信息数据集；
59.s3过滤步骤s2得到的snp信息数据集，得到高质量snp数据亚集，过滤snp信息数据集采用以下标准：
60.(1)p值小于0.02；
61.(2)任意两样品中至少有一个的tpm值大于10；
62.(3)foldchange值大于5，foldchange值＝tpm
saple_zz.
/tpm
sample_zw
；
63.s4计算获得候选育种亲本的遗传距离矩阵，以构建snp聚类树，根据snp聚类树，判断候选育种亲本之间的亲缘关系远近，依据基因组相似性进行亲本分组的步骤；
64.s5选择吸污防霾相关基因位点，从候选亲本中提取具有吸污防霾基因所对应的snp信息，提取snp信息；
65.s6将s5中的snp信息整合成单倍型ht变异信息，从候选亲本中筛选获得用于表型鉴定的亲本子集；
66.s7从亲本子集中选择育种的亲本；
67.s8将亲本对应的桑树栽培在雾霾严重的区域，在桑树主茎高100cm处截断桑树；
68.s9在截断处涂覆od
600
值为0.5的真菌菌液，所述真菌菌液为浓度为1：1的煤炱目菌液和松芍柱锈菌的混合菌液，2天后，再在截断处涂覆抗菌素，其中，卡那霉素浓度为70mg/l、氨苄青霉素浓度为30mg/l，抗菌素包括卡那霉素和氨苄青霉素，25天后，选择出无病害的桑树。
69.实施例3
70.一种吸污防霾杨树多性状育种方法，包括以下步骤：
71.s1取杨树样品，进行测序分析，得到clean reads，将clean reads与以下数据库进行分类注释：rfam数据库、cdna序列、物种重复序列库、mirbase数据库；
72.s2将步骤s1中得到的clean reads与参考基因组进行比对，提取snp信息数据集；
73.s3过滤步骤s2得到的snp信息数据集，得到高质量snp数据亚集，过滤snp信息数据集采用以下标准：
74.(1)p值小于0.02；
75.(2)任意两样品中至少有一个的tpm值大于10；
76.(3)foldchange值大于5，foldchange值＝tpm
saple_zz.
/tpm
sample_zw
；
77.s4计算获得候选育种亲本的遗传距离矩阵，以构建snp聚类树，根据snp聚类树，判断候选育种亲本之间的亲缘关系远近，依据基因组相似性进行亲本分组的步骤；
78.s5选择吸污防霾相关基因位点，从候选亲本中提取具有吸污防霾基因所对应的snp信息，提取snp信息；
79.s6将s5中的snp信息整合成单倍型ht变异信息，从候选亲本中筛选获得用于表型鉴定的亲本子集；
80.s7从亲本子集中选择育种的亲本；
81.s8将亲本对应的杨树栽培在雾霾严重的区域，在杨树主茎高50cm处截断杨树；
82.s9在截断处涂覆od
600
值为0.4的真菌菌液，所述真菌菌液为浓度为1：1的煤炱目菌液和松芍柱锈菌的混合菌液，2天后，再在截断处涂覆抗菌素，抗菌素包括卡那霉素和氨苄青霉素，其中，卡那霉素浓度为30mg/l、氨苄青霉素浓度为70mg/l，20天后，选择出无病害的
杨树。
83.以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。