陸地棉種內(nèi)高密度遺傳圖譜構(gòu)建及重要農(nóng)藝性狀QTL定位.pdf

1、陸地棉（Gossypium hirsutum L.）是全球最重要的經(jīng)濟(jì)作物及天然纖維來(lái)源之一，也是重要的油料及飼用作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及人民生活中占有舉足輕重的地位。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及國(guó)家規(guī)劃建設(shè)，農(nóng)業(yè)可用耕地面積不斷減少，糧棉爭(zhēng)地矛盾日益突出，植棉面積逐年縮減，導(dǎo)致我國(guó)棉花生產(chǎn)面臨十分嚴(yán)峻的局面。早熟棉是陸地棉一種重要類型，以其生育期短、成熟早而進(jìn)入育種家視野，適于實(shí)現(xiàn)麥棉、油棉一年兩熟種植，并且被認(rèn)為是解決當(dāng)前植棉困局的有效突破口。本

2、研究圍繞早熟棉的早熟性及纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行遺傳圖譜構(gòu)建及QTL定位工作，主要得到了以下幾項(xiàng)研究結(jié)果:
　　1、以早熟棉中36為母本，以海島棉漸滲系G2005為父本，構(gòu)建陸地棉種內(nèi)重組自交系群體，并采用RAD-seq技術(shù)對(duì)親本及群體進(jìn)行100-bp雙末端測(cè)序;親本中36和G2005分別得到14，109，670和18，558，010條Reads，測(cè)序深度分別為6.43×和10.57×，Q30值分別達(dá)到89.75％和90.95％;重組自交

3、系群體平均每個(gè)株系得到7，293，849條Reads，測(cè)序深度約4.59×，Q30值為86.38％;通過(guò)與陸地棉參考基因組比對(duì)，共得到369，223個(gè)SNP，其中親本間具有多態(tài)性的SNP有78，127個(gè)，多態(tài)性比例達(dá)到21.16％。
　　2、篩選親本間簡(jiǎn)單SNP，結(jié)合多態(tài)性SSR標(biāo)記，構(gòu)建了一張包含6，434個(gè)位點(diǎn)的高密度遺傳圖譜，圖譜中包含6，295個(gè)SNP位點(diǎn)和139個(gè)SSR位點(diǎn);總遺傳圖距為4，071.98 cM，標(biāo)記間平均

4、距離僅為0.63 cM，是目前陸地棉種內(nèi)標(biāo)記密度最大的圖譜之一，也是早熟棉材料第一張以SNP標(biāo)記為主的遺傳圖譜;通過(guò)標(biāo)記共線性分析、熱圖分析及圖譜間共有SSR標(biāo)記分析，證明圖譜具有較高的質(zhì)量。
　　3、對(duì)全生育期、開(kāi)花期、花鈴期、第一果枝節(jié)位、株高及第一果枝節(jié)位高度等六個(gè)早熟相關(guān)性狀進(jìn)行六環(huán)境田間調(diào)查，依據(jù)所構(gòu)建的高密度遺傳圖譜進(jìn)行QTL定位，共檢測(cè)到247個(gè)早熟性相關(guān)的QTL位點(diǎn)，包括39個(gè)開(kāi)花期位點(diǎn)、47個(gè)全生育期位點(diǎn)、40個(gè)

5、花鈴期位點(diǎn)、33個(gè)株高位點(diǎn)、43個(gè)第一果枝節(jié)位位點(diǎn)和45個(gè)第一果枝節(jié)位高度位點(diǎn);其中有52個(gè)可重復(fù)檢測(cè)的穩(wěn)定位點(diǎn)及52個(gè)主效位點(diǎn);重復(fù)性最好的位點(diǎn)qFT-D3-3可在6個(gè)環(huán)境中檢測(cè)到，且最高可解釋29.37％的表型變異;本研究是目前棉花早熟性QTL定位研究中獲得位點(diǎn)數(shù)量最多、準(zhǔn)確度最高的研究之一，可為后續(xù)棉花早熟性的研究提供更多可靠參考。通過(guò)對(duì)纖維品質(zhì)進(jìn)行五年度田間調(diào)查及QTL定位，共得到186個(gè)相關(guān)位點(diǎn)，包括28個(gè)伸長(zhǎng)率位點(diǎn)、39個(gè)纖

6、維長(zhǎng)度位點(diǎn)、36個(gè)比強(qiáng)度位點(diǎn)、50個(gè)整齊度位點(diǎn)和33個(gè)馬克隆值位點(diǎn)，其中有32個(gè)位點(diǎn)可在多環(huán)境中檢測(cè)到，37個(gè)位點(diǎn)對(duì)表型變異的解釋率可達(dá)到10％以上，此外還得到了33個(gè)一致區(qū)域及19個(gè)上位性QTL，為優(yōu)質(zhì)棉新品種的分子標(biāo)記輔助育種提供更多有益資源。
　　4、通過(guò)分析早熟性QTL置信區(qū)間在染色體上的分布，共得到55個(gè)QTL一致區(qū)域，其中D3染色體上95.61-96.91 cM區(qū)段與六個(gè)早熟性狀均相關(guān);通過(guò)群體內(nèi)12個(gè)重組體對(duì)這一區(qū)段

7、進(jìn)行精細(xì)定位，將該區(qū)段的核心位置定位于Marker25958和Marker25963兩標(biāo)記之間，約2.0Mb堿基長(zhǎng)度;區(qū)域內(nèi)注釋有68個(gè)基因，其中已知與開(kāi)花相關(guān)的基因只有GhEMF2，該基因具有抑制開(kāi)花、推遲早熟的作用;通過(guò)熒光定量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該基因在早熟、中熟和晚熟材料3至6葉期頂芽中的表達(dá)量隨著發(fā)育時(shí)間而逐漸降低，且在晚熟棉渤棉1號(hào)中的表達(dá)量最高，在早熟棉中棉所74中的表達(dá)量最低，在中熟棉陜70中的表達(dá)量介于二者之間，說(shuō)明GhEMF2

8、很可能是棉花抑制開(kāi)花、調(diào)控早熟性的關(guān)鍵基因。
　　5、通過(guò)標(biāo)記篩選，得到一個(gè)可以輔助鑒定陸地棉早熟性的SSR標(biāo)記D031348，該標(biāo)記可以有效區(qū)分重組自交系群體的早熟與晚熟株系;通過(guò)三個(gè)早熟棉與三個(gè)晚熟棉基因型分析，該標(biāo)記可以清晰地鑒定已知熟性材料的基因型;通過(guò)鑒定88份早熟棉群體的基因型發(fā)現(xiàn)，該標(biāo)記的早熟基因型在早熟棉群體中的比例非常高，達(dá)到80％;通過(guò)檢驗(yàn)120份包括早熟、中熟、晚熟材料的陸地棉自然群體基因型，該標(biāo)記可以將陸地