利用全基因组关联分析发掘棉花抗黄萎病性状的分子标记

利用陆地棉种质资源中的连锁不平衡（LD）现象对抗黄萎病性状进行关联定位可以找到与抗黄萎病基因紧密连锁的分子标记，对于抗黄萎病相关基因位点的发掘和标记辅助选择抗病育种均具有重要的意义。已有的研究表明在陆地棉种质资源中存在明显的LD现象，并且陆地棉在黄萎病抗性上表现出广泛的变异，说明了对抗黄萎病性状进行关联定位的可行性。本研究通过鉴定国内外陆地棉种质资源的黄萎病抗性表现，进一步利用分子标记对种质群体进行基因型分析，评价群体的结构和连锁不平衡程度，在此基础上对抗黄萎病性状进行基于连锁不平衡的关联作图，挖掘对不同黄萎病菌生理小种及混合菌种的抗性均表现显著关联的分子标记，并进一步将关联定位结果与QTL定位结果进行比较，明确棉花抗黄萎病基因或QTL的染色体分布情况，为棉花抗黄萎病性状相关基因的定位研究及分子标记辅助选择育种提供理论依据。

黄萎病是危害我国棉花生产的一种重要病害，利用陆地棉优异种质群体对抗黄萎病性状进行关联定位可以找到与抗黄萎病基因紧密连锁的分子标记，而分析群体的遗传结构和连锁不平衡（LD）现象可以有效地避免标记与性状间的伪关联，从而大大提高关联分析的准确性。本研究采用均匀分布于棉花全基因组的212对分子标记对158份陆地棉优异种质进行基因型分析，同时利用人工黄萎病病圃鉴定和温室鉴定两种方法对群体进行抗病表型鉴定，根据基因型分析的结果对群体进行遗传多样性分析、群体遗传结构分析和连锁不平衡分析，在此基础上开展分子标记与表现性状的关联分析。研究结果揭示了我国棉花优异种质群体的遗传结构，将其划分为2个群体和7个亚群体，群体之间存在明显的遗传分化；连锁不平衡（LD）分析表明群体被进一步划分为亚群后会导致LD水平的增加，说明利用不同的群体进行关联分析研究所需要的标记密度不同；LD衰退分析表明在全基因组水平，棉花优异种质群体中的LD衰退距离为10–15 cM；在单条染色体水平，不同的染色体上的LD衰退距离存在很大的差异，说明育种家对不同染色体上控制重要农艺性状QTL/基因进行了强烈的选择；关联分析获得了42个与抗病表型显著关联的标记位点/QTLs，分布在15条染色体上，其中有10个位点与前人定位的抗黄萎病QTLs位点重合，认为是主效抗病QTL，同时在国际上首次发现了第1、3、4、9、15和21号染色体上存在抗黄萎病QTLs，该研究还证实了第16号染色体上存在抗病QTL聚集现象。该研究是国际上首次进行棉花抗病性关联分析的研究项目，本研究对于抗黄萎病相关基因位点的发掘和标记辅助选择抗病育种均具有重要的意义。