陸地棉遺傳圖譜標記加密與衣分、光合性狀QTL定位.pdf

1、棉花是世界上最重要的天然纖維作物，同時也是植物油脂和蛋白質(zhì)的重要來源。棉屬包括約45個二倍體種和5個異源四倍體種，其中有4個栽培棉種，分別是亞洲棉、草棉、陸地棉和海島棉。陸地棉產(chǎn)量占世界棉花總產(chǎn)量的95％以上。
　　 高產(chǎn)一直是棉花育種的重要目標，棉花產(chǎn)量由單位面積株數(shù)、單株鈴數(shù)、鈴重和衣分構成。衣分與棉花皮棉產(chǎn)量關系密切，提高衣分是品種生產(chǎn)力提高的一個重要因素。衣分和棉花其他產(chǎn)量性狀(鈴數(shù)和鈴重)相比，受環(huán)境影響較小，且遺傳力

2、較高。光合作用是作物獲得高產(chǎn)的生理基礎，光合作用的改善對提高作物的產(chǎn)量具有重要意義。葉綠素是作物葉片光合作用的主要物質(zhì)基礎和葉綠體的重要組成部分，也是葉片功能持續(xù)期長短的重要標志。葉綠素含量反映體內(nèi)含氮水平與單位葉面積的光合單位數(shù)，可衡量植株衰老程度和光合作用能力強弱。葉綠素含量較高的品種，其葉片功能期較長，不易早衰，在生育后期能更多地利用光能合成干物質(zhì)，形成更多的經(jīng)濟產(chǎn)量。
　　 已有研究表明，棉花產(chǎn)量、光合特性和纖維品質(zhì)等屬

3、多基因控制的數(shù)量性狀，傳統(tǒng)育種改良進展緩慢。DNA分子標記技術的出現(xiàn)，為作物遺傳改良提供了一種快速、準確的育種方法。在對數(shù)量性狀QTL進行定位的基礎上，利用與數(shù)量性狀QTL緊密連鎖的分子標記進行輔助選擇，能夠有效的提高選擇效率。目前，有關棉花光合性狀QTL定位研究報道較少，本研究以渝棉1號和T586的重組近交系群體F2:7家系為材料，對原有遺傳連鎖圖譜進行標記加密，并分析控制棉花衣分和光合性狀的QTL及其效應，為棉花分子標記輔助育種提供

4、理論參考。
　　 1.親本間標記多態(tài)性與群體基因型檢測
　　 利用本實驗室設計的6955對SSR引物，對親本渝棉1號和T586進行多態(tài)性篩選，共獲得305對多態(tài)性引物，多態(tài)性比例為4.37％。用305對多態(tài)性SSR引物對陸地棉重組近交系群體(渝棉1號×T586)270個家系進行基因型檢測，共獲得334個位點。將334個位點和實驗室前期已有的1212個位點進行卡方測驗。結果顯示，1546個標記位點中有501個偏離孟德爾分離

5、比例(P<0.05)，偏分離比例32.4％。
　　 2.重組近交系群體遺傳連鎖圖譜標記加密
　　 利用Joinmap4.0軟件對1546個多態(tài)性位點(新增334個位點和實驗室前期已有1212個位點)進行遺傳連鎖分析，構建的遺傳連鎖圖譜包含1458個位點，標記間平均距離為3.0cM，遺傳連鎖圖覆蓋4357.1cM。該圖譜包含的71個連鎖群分別定位到26條染色體上，每條染色體含1-5個連鎖群。A染色體亞組有38個連鎖群組成，

6、總長2150.3cM，含701個多態(tài)性位點，標記間平均距離3.1cM；D染色體亞組由33個連鎖群組成，總長2206.8cM，含757個多態(tài)性位點，標記間平均距離為2.9cM。
　　 3.親本與F2:7家系的性狀表現(xiàn)
　　 2007-2010年四個環(huán)境下，親本渝棉1號的衣分分別為41.61％、42.03％、42.56％和41.27％，顯著高于T586的6.51％、7.94％、6.62％和6.35％。2007-2008年兩個

7、環(huán)境下，親本渝棉1號的光合速率分別為21.98μmol CO2/m2·s和26.51μmol CO2/m2·s，高于T586的18.00μmol CO2/m2·s和13.75μmol CO2/m2·s。親本渝棉1號的氣孔導度分別為360.00 mmol/m2·S和444.00 mmol/m2·S，高于T586的263.00mmol/m2·S和277.00 mmol/m2·s。親本渝棉1號的胞間CO2濃度分別為160.00μmolCO2/

8、m2·S和249.00μmolCO2/m2·S，低于T586的240.00μmol CO2/m2·s和269.00μmolCO2/m2·S。渝棉1號的蒸騰速率分別為7.46 mmol/m2·s和8.10mmol/m2·s，高于T586的5.35 mmol/m2·S和6.31 mmol/m2·s。兩親本的葉綠素含量接近。
　　 2007-2010年，重組近交系群體的衣分平均為21.21％、22.96％、24.31％和21.45％，

9、分布范圍為0.94-47.23％、1.30-42.43％、0.64-47.52％和1.48-43.27％；2007-2008年，重組近交系群體的光合速率平均為19.84μmolCO2/m2·s和17.82μmolCO2/m2·s，分布范圍為14.00-25.00μmolCO2/m2·S和10.10-26.76μmol CO2/m2·s；氣孔導度平均為288.00 mmol/m2·s和398.26mmol/m2·S，分布范圍為106.00

10、-445.00mmol/m2·S和140.00-496.00 mmol/m2·s；胞間CO2濃度平均為205.00μmolCO2/m2·s和250.41μmolCO2/m2·s，分布范圍為97.00-263.00μmolCO2/m2·s和160.00-305.00μmolCO2/m2·s；蒸騰速率平均為5.38 mmol/m2·s和6.47mmol/m2·S，分布范圍為1.90-8.OO mmol/m2·S和1.54-10.22 mmo

11、l/m2·s；葉綠素含量平均為39.41 mg/g和47.09 mg/g，分布范圍為30.51-43.67 mg/g和34.23-58.52 mg/g。
　　 重組近交系群體光合性狀相關性分析結果顯示，光合速率與氣孔導度和蒸騰速率呈極顯著正相關，與胞間CO2濃度呈顯著負相關；氣孔導度與胞間CO2濃度和蒸騰速率呈極顯著正相關；胞間CO2濃度與蒸騰速率呈極顯著正相關，與葉綠素含量呈顯著正相關。
　　 方差分析結果顯示，衣分、

12、光合速率、蒸騰速率和葉綠素含量受基因型和環(huán)境影響均達到極顯著水平；氣孔導度和胞間CO2濃度受環(huán)境影響達到極顯著水平，氣孔導度和胞間CO2濃度受基因型影響未達到顯著水平。在光合性狀表型值中，環(huán)境對葉綠素含量影響最大，其次是胞間CO2濃度、氣孔導度和蒸騰速率，環(huán)境對光合速率影響最小。
　　 4.衣分和光合性狀QTL定位
　　 以重組近交系群體(渝棉1號×T586)構建的遺傳連鎖圖譜，結合4個環(huán)境(2007-2010年)的衣分

13、和2個環(huán)境(2007-2008年)的光合性狀表型數(shù)據(jù)，利用QTL作圖軟件MapQTL6.0，采用多QTL模型(multiple-QTL model)進行分析，共檢測到12個衣分QTL，解釋性狀表型變異3.5-21.2％。共檢測到48個光合性狀QTL，其中8個光合速率QTL，解釋性狀表型變異3.5-14.8％；9個氣孔導度QTL，解釋性狀表型變異3.6-6.1％；10個胞間CO2濃度QTL，解釋性狀表型變異3.5-7.2％；12個蒸騰速率