基于TILLING技术的棉花种质创新与差异片段筛选

Narrow genetic basis and long breeding cycle are major limiting factors for cotton(Gossypium hirsutum L.) breeding and production now. These species which have high lint percentage, high strength and strees resistance are selected become more and more importance for production and breeding. In order to change the studiation, we intend to creat some new resource which used to cotton breeding by TILLING technology（Targeting induced local lesin in genomes）. The key factors of TILLING are analyzed, the different concentration of mutagen and time are set and compaired, the best conbiation is choose. The diversity of mutant is detected by molecular marker, it is an appraisal to TIILING used to creat new germplasm resource. The physiological indicators, agronomic and economic characters of generations are detected, some beneficial mutagen which are high lint percentage, high strength and strees resistance are screened, it is important to breeding for resistance and quality. These gene's clone and analysis will help us to study gene function further in future.

丰富的种质资源是棉花选育与栽培的重要保障，随着对高产量、高品质过度追求使得新疆地区的棉花种质资源遗传基础变得越来越狭窄，不利于种质的保存及现代栽培、生产对高抗、多抗、特殊品质品种选育需求的增加。在传统育种方法不能快速满足选育及实际应用需求的情况下，采用新型的育种方式创制不同的育种材料具有重要意义。本项目拟探讨采用TILLING（定点诱导基因组局部突变技术）技术获得具有育种价值的突变新种质，构建棉花突变体库，拓展棉花种质资源基础的可行性。摸索采用TILLING技术创建棉花突变库的关键步骤，构建适宜的棉花TILLING技术体系，筛选具有育种价值的突变材料，为新疆棉花品种选育提供种质资源；同时分析突变类型及突变基因的信息与功能，为相关基因功能研究提供理论基础。

丰富的种质资源是棉花选育与栽培的重要保障，随着对高产量、高品质过度追求使得新疆地区的棉花种质资源遗传基础变得越来越狭窄，不利于种质的保存及现代栽培、生产对高抗、多抗、特殊品质品种选育需求的增加。在传统育种方法不能快速满足选育及实际应用需求的情况下，采用新型的育种方式创制不同的育种材料具有重要意义。主要取得以下几方面研究结果：（1）建立了棉花种质资源TILLING技术诱变和鉴定方法，构建了棉花在农艺和经济性状方面存在差异的种质突变体库，突变种质在农艺性状方面表现为苗期三子叶、双株、顶端缺失、生长发育迟缓、植株矮小、不育性、叶色差异等性状；在经济性状方面表现为绒长、衣分、铃重与对照存在差异（增加或者降低）；（2）后期分子水平鉴定显示发生了基因位点的突变、插入，筛选得到相关性状差异片段9条，进一步重测序显示与绒长相关的基因在稳定的诱变后代和对照材料之间存在丰富的突变位点，位点变异类型主要是C:G突变成T:A，T:A突变成C:G，且差异位点大部分存在于基因区间，主要分布在D基因组，其中D12染色体上的差异位点最多，D04染色体上的差异位点最少；Go和KEGG分析显示突变位点主要参与细胞生长发育、代谢等功能，相关基因荧光定量验证发现其表达量在获得的在不同绒长诱变材料与对照材料上变化趋势存在差异性；（3）获得2份在绒长和绒细方面与对照具有差异的材料，且表现稳定，已用于课题组育种过程中；（4）发表以本课题为第一标注的核心期刊论文4篇，申请发明专利2项，撰写英文文章2篇；（5）培养掌握相关技术年轻育种人员5名，联合培养研究生1人。研究结果说明采用EMS诱变创制棉花种质资源具有可靠性，并且所建立的TILLING技术体系能够用于棉花种质的鉴定，获得的棉花种质资源已用于课题组育种过程中，将为本课题组棉花育种提供丰富的种质资源；同时，研究结果和思路将为进一步深入研究提供基础和支持。