陆地棉耐旱种质资源遗传多样性与耐旱优异等位变异基因的挖掘

Cotton occupys important position in national economy of our country. Polulation increasing and farmland decreasing has made severe influences on crop safety, the contending soil between foodstuff and cotton is becoming more and more serious. In main growing areas, cotton areas in Yellow River,Yangtze River cotton production zone gradually decreased, in Xingjiang cotton production zone which has special environmental facors, Food crop which consumes a large amount of water in agricultural profuction is restricted,while drought resistant(tolerant) cotton is suitable those. At present, Xinjiang which accounts for 60 percent of the country's cotton cultivation area, while its output accounts for 70 percent of the country has been the important cotton production base and export base of China. Stability in cotton production is depend on cotton breeding of ground-breaking varieties , cotton germplas are the material base of breeding.However, analysis of genetic diversity in cotton germplasms, especially under the condition of xinjiang natura is weaker.Inland germplasm resources group (including Xinjiang cotton cultivars) were used to study the effects of the resistance response under drip irrigation, including response of drought plant characters,yeild characters and quality characters to drought stress; Genetic deversity of all cotton germplasms is assessed using simple sequence repeats(SSRs) and constructed QTL mapping of drought resistance traits by association analysis, A batch of excellent germplasm resources were obtained by selection, which can be applied to drought resistance(tolerance)breeding in cotton ..

棉花在我国国民经济中占有重要战略地位。随着人口增加及耕地面积减少，粮棉争地矛盾更为突出。三大棉区中的黄河和长江流域棉区由于机械化程度低，棉花面积逐渐减少,而新疆棉区由于特殊的自然条件，则使耐旱性较强的棉花更适合种植，并与粮食作物用水高峰期错开。目前，新疆已成为我国重要棉花生产基地和出口基地，新疆棉花种植面积占全国的60%，产量占全国的70%。新疆棉花生产稳定发展离不开突破性品种的支撑，优良的品种离不开优异的种质资源。然而，陆地棉种质资源的遗传解析相对薄弱，特别是在新疆自然条件下的鉴定研究。本研究拟以国内（包括新疆种质资源）引进的种质资源群体为研究对象，考察其在新疆控制灌水条件下耐旱性，包括植株性状、产量性状及品质性状等对干旱的响应；同时在实验室获取供试材料SSR标记基因型数据，通过关联分析定位抗旱性QTL，解析耐旱遗传基础，筛选适合新疆耐旱育种的优异种质资源并选育适宜耐旱棉花新品种（系）。

棉花(Gosypium hirsutum L.)是我国重要的经济作物之一，棉花产业对中国经济发展具有十分重要的作用。我国棉花种质资源具有某些优良性状，但目前对现有种质资源的耐旱遗传多样性和相关基因的挖掘方面缺乏全面认识及深入研究。本项目以517份陆地棉品种资源为材料，通过两年两点18个表型性状的鉴定，全基因组关联分析筛选到了6个响应棉花干旱胁迫相关的候选基因。分析了该批材料的遗传多样性，群体结构，连锁不平衡程度，在此基础上对18个表型性状进行了关联定位，优异等位变异及典型材料的挖掘研究。通过四年的执行，完成项目全部计划内容，并得到如下结果：1）分别对两年两点的表型数据做Blup分析，对比干旱前后所调查18个性状的遗传力，发现每个性状遗传力不受干旱影响。2）表型变异度分析表明除了铃重和纤维整齐度两项指标外，其余16个所调查的性状都显著受到水分限制条件的影响。3）棉花产量和纤维品质分析表明，在水分胁迫的影响下群体的平均纤维长度和纤维比强度均有所下降，而平均马克隆值、衣分和亩产量却有所增加。4）分析农艺性状、纤维品质及产量性状之间的关系，发现除了果枝始节位和外围铃数，其它性状与亩产都有显著的相关性；除了空果枝、籽指、始节高与亩产呈负相关外，其他12个性状都与亩产量呈正相关。5）整合该群体517份棉花材料的重测序数据，用Samtools和GATK两个软件同时检测变异位点，过滤掉低质量的序列后，最终筛选2564238个SNP用于后续的GWAS分析。6）用GCTA软件做了PCA分析，结果表明该自然群体能被分为三个明显的亚群。7）计算基因组或染色体上的连锁不平衡衰减（LD）距离，基因间的连锁不平衡是关联分析的基础。统计了棉花A、D两个亚基因组上的SNP，通过分析计算发现：A、D亚基因组的LD衰减趋势相同。 8）根据表型对干旱逆境响应的正负效应，通过抗旱综合指数CIDT进行关联分析，最终分别在A06与A12染色体上确定了与棉花响应干旱胁迫相关的候选基因。9）通过本项目的执行，已发表SCI论文1篇，中文核心期刊1篇，另投稿中文核心期刊2篇。