新疆南疆陆地棉产量和纤维品质性状QTS的全基因组挖掘

Xin jiang province is the largest Cotton area in China, high yield and high quality is of great significance in the promotion of upland cotton varieties. But the synchronous improvement has a lot of difficulty by the conventional phenotypic selection on cotton yield and quality traits. In order to improve the yield of upland cotton with high fiber quality and giving full play to the advantages of quality traits,and in view of the existing less SSR molecular marker polymorphism between upland cotton varieties,and less QTLs with high yield, and good fiber quality, it is difficult to effectively used in cotton yield and fiber quality traits of molecular marker assisted breeding, this research will be conducted genome-wide association analysis between yield, fiber quality traits of four years and SNP markers for parents and their F1 population from 200 upland cotton varieties (or lines) as female (in which contains 12 lines with good fiber traits）and 3 varieties (or lines) as male to mating 600 F1 diallel cross combination, with the aid of development of SNP markers by RAD - Seq high-throughput genome sequencing technology,construct marker-assisted selection system of yield and fiber quality traits on upland cotton in southern Xin jiang; On the whole genome level, to mine genes (QTS) for high yield and good fiber quality traits in upland cotton in southern Xin jiang, and clear the genetic characteristics of yield and fiber quality traits for different varieties (or lines).

新疆是我国最大的棉区，高产、优质陆地棉新品种的选育具有重要意义。但采用常规的表型选择对产量和品质性状的同步改良难度很大。为了提高优质陆地棉材料的产量及发挥品质性状优势，本研究针对已有陆地棉品种间SSR标记多态性低，检测到的QTL少，难以有效用于棉花的分子标记辅助育种的问题，利用200个陆地棉品种（系）为母本与3个品种（系）为父本杂交构建的亲本（其中包含12个优质亲本）和600个F1双列杂交群体借助RAD-Seq高通量的基因组测序技术开发的SNP标记与4年的产量和纤维品质性状进行全基因组关联分析，构建南疆陆地棉产量和纤维品质性状的分子标记辅助选择体系；在全基因组水平上，挖掘在南疆条件下的陆地棉高产优异纤维品质性状基因QTS(Quantitative trait SNP),并明确不同品种（系）的产量和纤维品质性状的遗传特点。

项目的背景：新疆属典型的大陆型干旱气候，灌溉植棉，是我国最适宜的棉区和最大的优质商品棉生产基地。矮、密、早、膜是新疆的栽培模式。作物许多重要的农艺性状是多基因控制的复杂性状，存在着基因的遗传效应、基因与基因互作(上位性效应)和基因与不同环境的互作。在分子水平上理解棉花主要数量性状的遗传构成对提高棉花育种效率具有很重要的意义。在棉花的QTL研究中，由于通常的QTLs定位和连锁图谱的构只包含少数几个亲本的遗传多样性。SNP数量众多、分布密集、易于检测，是理想的基因标记类型。因此，检测在南疆条件下年份间及地点间表现稳定的控制陆地棉产量、纤维品质等性状表现型变异的SNP位点和互作QTSs的遗传效应具有重要意义。.主要研究内容：.在南疆多环境条件下研究控制南疆陆地棉产量、纤维品质等性状的基因位点（SNP位点和SSR位点）为分子标记辅助选择提供依据。.重要结果：.对39个品系及其179个F1杂种的6个果枝性状（分为上、中、下三部分）与872个SSR标记在3个环境中进行了关联定位分析解释的表型变异在32.64～91.61%之间，说明这些分枝结构性状受遗传因素的影响较大。共检测到25个数量性状SSR（qts）位点与4个形态性状的总遗传力在63.08～78.28%。.对303个品种（系）及其1067个F1组合的产量（4个性状）、纤维品质（5个性状）、形态（4个性状）、果枝（6个性状）和黄萎病病指（1个性状）5类性状与18万个多肽性SNP位点的关联分析研究正在分析中。.关键数据：.39个亲本和179个F1组合的3个环境的的产量（4个性状）、纤维品质（5个性状）、形态（4个性状）、果枝（6个性状）和SSR标记数据，303个品种（系）及其1067个F1组合的产量（4个性状）、纤维品质（5个性状）、形态（4个性状）、果枝（6个性状）和黄萎病病指（1个性状）5类性状与18万个SNP数据。.科学意义：.科学意义：解析控制南疆棉花产量、纤维品质等性状的分子遗传基础，对促进南疆棉花产量和纤维品质等性状的提高具有重要意义。