利用CSSLs进行棉花抗黄萎病、纤维品质和产量性状全基因组QTL定位.doc

利用 CSSLs进行棉花抗黄萎病、纤维品质和产量性状全基因组QTL定位棉花是世界上重要的天然纤维作物和重要的经济作物 , 棉纤维是纺织工业的重要原料在棉花的两个四倍体棉花中 , 海岛棉品质好、黄萎病抗性强 , 但产量低 ,陆地棉产量高 , 适应性广但品质差、抗病性弱如果能将陆地棉的高产基因和海岛棉的优质抗黄萎病基因有效结合 , 对我国棉花产量、纤维品质和抗黄萎病同步改良有着重要的意义 长期以来育种家们做了大量的工作企图把海岛棉的优异性状和陆地棉的高产性状集合在一起 , 但却没有取得明显的进展而通过分子标记辅助选择培育的含有海岛棉渐渗片段的陆地棉背景的染色体片段代换系是育种家研究利用和数量性状位点 (QTL)定位研究的理想的材料本研究中 , 选用 300 份中棉所 36 背景的陆海渐渗系 ( 中棉所 36* 海 1 构建的BC5F3:5)作为实验材料 , 基于本实验室构建的陆海种间高密度分子遗传连锁图谱 ,按照 SSR/10c M的标准从该图谱上选择 597对 SSR标记 , 进行了分子基因型检测300 份中棉所 36 背景的陆海渐渗系于 2015 年和 2016 年分别在安阳和石河子两个地点分别进行两个重复的田间种植试验及温室 2015 年 6 个重复的大丽轮枝菌 V991感染苗期试验 , 根据发病情况在温室进行了 3 个时期和大田 8 个时期的黄萎病性状的调查。

通过 QTL定位 , 共鉴定出 60 个黄萎病相关 QTLs,主要分布在除了 04、08、13,16 和 18 号染色体外的 21 条染色体上 , 而且可解释 3.8-11.9%的表型变异其中 , 在 2 个环境以上稳定的病指 QTLs有 32 个利用 Biomercator 4.2 软件 , 利用本文 QTL及文献已发表的 QTL,通过 Meta 分析 , 鉴别出 30 个 QTLs热点区域 , 其中包括 13 个是新的、未报道的 QTLsMeta 分析暗示了 10 QTLs 与前人的一致 , 而 50 个是新的没被报道的 QTLs这些稳定的或与前人研究一致的 QTLs及热点区域值得进行进一步的研究 , 更好地揭示黄萎病抗性的遗传和分子机制本研究为后续的比较分析和棉花育种中的分子标记辅助育种选择提供了大量的有用信息 , 而这些为下一步的精细定位、基因克隆以及整个基因组的分子设计育种计划等奠定了坚实的基础基于 300 份中棉所 36 背景的陆海渐渗系在 4个环境 (2015 年和 2016 年分别在安阳和石河子 ) 的产量和纤维品质的表型性状的数据 , 共鉴别出分布于 23 条染色体上的 191 个 QTLs,其中 98 个纤维品质相关和93 个纤维产量相关 QTLs。

这 191 个 QTLs中 ,94 个 QTLs分布在 A 亚组 ,97 个 QTLs分布在 D 亚组相较于其他的染色体 ,Chr03 、 Chr05 和 Chr20 三条染色体上鉴别出了更多的 QTLs,然而在 Chr04、Chr08 和 Chr21 三条染色体中没有发现相关的 QTLs其中 54 个 QTLs具有一致性或稳定性我们在 15 条染色体上共发现 34 个QTL簇, 且这些 QTL簇包含了 99 个纤维品质和产量相关的 QTLs,而且大多数稳定的 QTLs均在这些 QTL簇区域中因此 , 这些 QTL簇可作为分子辅助育种的目标区域以进一步提高棉花纤维的产量和品质通过与前人的研究成果 , 我们发现了 53 个相同的 QTLs,包括 15 个纤维长度、 11 个纤维强度、 5 个纤维马克隆值、 4 个纤维伸长率、 5 个纤维整齐度、 4 个衣分、 4 个铃重、 3 个籽指和 2 个株高相关的 QTLs,138QTLs是我们新发现的 QTLs而这些稳定且相同的 QTLs为后续的分子标记辅助育种奠定了坚实的基础在本研究中 , 发现了 7 个大的 clusters 即C01-cluster-1,C05-cluster-4,C07-cluster-1,C19-cluster-2,C20-cluster-1,C22-cluster-1 和 C22-cluster-2, 增效基因来自海岛棉 , 能同步改良纤维品质与黄萎病抗性, 降低病指 ,3个大的clusters即C10-cluster-1,C20-cluster-1,C25-cluster-1,增效基因来自海岛棉, 能同步改良纤维产量与黄萎病抗性, 降低病指, 其中C20-cluster-1是很重要的, 与棉花黄萎病抗性、纤维品质与产量都有关系。

因此 , 这些 QTL簇和 QTLs对提高棉花的品质和抗病性以及棉花的育种都具有重要意义。