敦煌特早熟陆地棉抗旱种质筛选及抗旱性状QTL标记与定位

The gene localization of drought resistance related traits is one of the important subject in cotton breeding in Dunhuang. This project is based on the early research of screening of drought resistance indexes and water use efficiency of upland cotton under plastic film mulching and high-intensity condition. The segregation population F2, F2:3 and RIL has been established by the Longmian 1-1-3(drought resistant) and 9501B(drought sensitivity ) hybridization. The information of gene bank and SSR sequence can be used to construct molecular genetic linkage map of resources of cotton, QTL analysis and marker-assisted selection in breeding programs. The truth and accuracy of drought resistance QTL can be proved by the population RIL,and establishing association analysis between marker and phenotypic value. Related research results have important on molecular marker assisted breeding and screened drought resistant germless resources, and explored drought resistance gene of cotton.

开展棉花抗旱性状相关基因定位研究是敦煌棉花育种的重要课题之一。本项目针对敦煌特早熟棉区覆膜高密度种植模式，在棉花品种抗旱性指标筛选及水分利用效率研究的基础上，利用现有的抗旱早熟品种陇棉1-1-3和抗旱敏感早熟品种9501B构建的分离群体F2、F2:3和重组自交系（RIL）群体进行抗旱性遗传分析。采用SSR分子标记技术和棉花标记数据库的引物信息，结合分离群体在3个生态环境下连续3年的表型分析，将与棉花抗旱性密切相关的性状基因定位在连锁图谱上，并在RIL分离群体中验证定位QTL信息的真实性、准确性。根据验证结果对筛选资源的抗旱性进行遗传分析，构建早熟棉花品种资源的分子连锁遗传图谱，建立分子标记与表型性状的关联分析。相关研究结果对抗旱棉花种质资源田间筛选、发掘早熟棉花抗旱基因并进行分子标记辅助育种，具有重要的意义。

在甘肃河西走廊地区，干旱缺水已成为影响棉花生产的主要逆境因子，选育抗旱棉花品种、提高其自身的抗旱水平是发展西北地区棉花生产的有效途径，但首要任务是对种质资源做出准确评价与抗旱性状相关基因的定位。本项目在课题组前期研究基础之上，在河西走廊高密度覆膜种植模式下，对引进的102份棉花品种（品系）连续两年进行田间表型鉴定，筛选了早熟陆地棉抗旱性鉴定指标，用筛选的抗旱鉴定指标和方法对102份棉花种质进行了评价。选用水分关键期抗旱丰产型和干旱敏感型棉花材料为亲本，构建了（金垦108×中119）F2:7的重组自交系群体，利用SNP分子标记对不同生态不同年份间的抗旱性相关性状进行QTL定位和遗传效应相关研究，研究结果发现：采用基于单铃重、株高、果枝数、单铃数和主茎节间长度等表型数据的综合评价与基于产量的直接评价方法比并无优势，传统抗旱系数法适宜选择抗旱资源，不一定能选出丰产资源，改进抗旱指数法可筛选出即抗旱又丰产棉花品种，利用此方法，筛选出即抗旱又丰产材料3份，不抗旱又丰产材料5份。以两个陆地棉金垦108×中119的 178个 F6家系作为作图群体，利用GBS简化基因组测序技术，共获得多态性位点37012个，筛选得到有效SNP标记11132个，构建包含9459个SNP标记的遗传图谱，覆盖26条染色体，每条染色体包含61-842个SNP标记，染色体长度66.6-224.48 cM，标记间平均距离最小为0.13 cM，最大为1.43 cM，总长度为3979.28 cM，覆盖基因组总长度约97.74%。检测到433个与陆地棉抗旱性相关的QTLs，其中21个QTLs对表型变异贡献率大于5 %。项目研究结果对深入了解棉花抗旱分子机理以及有效开展棉花抗旱丰产品种选育具有重要的理论和现实指导意义。依托项目支持，现已发表期刊论文2篇，合作审定棉花品种2个，参加各类学术会议6余次。