棉花抗旱相关性状的遗传及QTL定位研究

Drought is a major factor influencing the growth and production on cotton, which is an important economy crop worldwild,therefore,selecting for drought tolerance is a main objective in cotton breeding.At the same time it plays a key role to explore the genetic mechanism and molecular function of related drought tolerant traits controlled by multile genes by molecular marker technique,such research conducted on cotton are much less than that on other crops such as wheat,corn and soybeen . Based on our previous research, different drought tolerant cotton varieties indentified at full-bud stage and flowering stage are designed to cross combination by incomplete diallel cross method and construct the corresponding genetic population, and the genetic effects of related drought resistant traits in cotton will be analyzed; A (Xinluzao No.35×Yinong No.2)F2:7 recombinant inbred lines population will be also constructed , the traits associated with drought resistance in two different latitudinal and climatic region will be measured and analyzed, moreover,quatative traits loci(QTL) for these traits will be detected and their genetic effects will be evaluated by SSR, RAPD and APLP et al in this study. Our attempt is to find some important markers that could be used in molecular marker assisted selection for drought resistance. These studies play a great significant role for drought resistance breeding and molecular mechanism of cotton varieties.

棉花是世界性的经济作物，干旱是制约棉花生产的主要逆境因子，增强棉花的抗旱性是棉花育种的主要目标。抗旱性是多基因控制的复杂数量性状，利用分子标记技术了解抗旱相关性状的遗传机制和作用方式对作物抗旱性品种选育具有重要作用，相关研究已经在小麦、玉米、大豆等作物上广泛开展，而棉花上还比较薄弱。本项目以前期的研究结果为基础，拟以棉花水分关键生育期盛蕾期和花铃期所鉴定的不同耐旱型棉花为试材，通过不完全双列杂交方法配置、构建遗传研究群体，分析棉花抗旱相关性状的遗传效应；利用强耐旱型和干旱敏感型棉花配置的(新陆早35号x益农2号)F2:7重组近交系群体,用SSR、RAPD、AFLP等标记了解不同生态点干旱胁迫方式下亲本和后代群体的抗旱相关性状的变化，对棉花抗旱性相关性状进行QTL精确定位及效应分析，筛选可用于棉花抗旱性辅助选择的分子标记，这对棉花抗旱品种选育和进行棉花抗旱分子机理研究等都具有重要意义。

干旱是影响棉花生产的主要逆境因子，抗旱育种是棉花主要育种目标。分子标记辅助育种可以克服传统育种方式缺陷，提高棉花育种效率。本项目在课题组前期研究基础上，采用不完全双列杂交法，以3种不同抗旱类型的9个材料配置了27个杂交组合，用经典遗传学方法研究了棉花抗旱相关性状的遗传机制；选用水分关键期的抗旱型和干旱敏感型棉花材料为亲本，构建了（新陆早35号×益农2号）和（晋棉13号×海7124）两个F2:3分离群体及（新陆早35号×益农2号）F2:7的重组自交系群体；以SSR为主要标记，对不同群体间，同一群体在不同生态和不同年份间的抗旱相关性状进行QTL定位和遗传效应相关研究，筛选棉花抗旱育种可用的SSR标记。研究结果发现：1）单铃重、衣分、叶面积、株高和叶片相对叶绿素含量等表型变异主要取决于遗传，而铃数和叶片相对含水量受环境影响较大，其中铃重、叶面积主要受加×加上位性效应的影响，方差比率为22.9%和21.4%，衣分、株高和SPAD主要受加性效应的影响，其方差比率分别为41.8%、44.8%和15.8% ；对亲本的效应值分析表明新陆早35号和关农长旱D-8可作为杂种优势利用的优选材料。2）构建的两个分离群体的表型分析均表明，除了铃数，其它抗旱相关性状均呈正态分布趋势；项目合成了5000多对SSR引物，经多态性筛选，仅有120多对有明显差异；用（新陆早35号×益农2号）F2:3分离群体定位结果共构建了22个连锁群，包含75个SSR标记，图谱总长2033.5 cM，覆盖棉花基因组的46.2%。每个连锁群的长度在19.2cM- 375cM，标记位点个数2-8个。总共检测到了45个位点，其中最多为BN 9个位点。QTL分析表明抗旱相关性状多为显性效应，作用模式多为超显性作用方式，染色体5，10，19主要影响棉花的抗旱性。3）利用重组自交系的遗传、QTL定位研究工作也即将完成。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品种选育都具有重要理论和现实指导意义。依托项目支持，现已发表期刊论文6篇，申请实用新型专利1项，参与编著3部，培养毕业研究生3名，指导本科毕业论文3篇，参加各类学术会议9余次。