陆地棉野生种系产量性状有利等位基因挖掘

Upland cotton is cultivated varieties, which resulted in the narrow genetic diversity. G. hisutum races are primitive types of upland cotton which haven’t been domesticated, with many excellent properties, important genetic resources for breeding of cotton. DNA microarray technology can be used to Genome-wide association studies (GWAS) on crops, further fine mapping genes of important agronomic traits. In this research yield traits will be investigated and analyzed for 400 accessions of G. hisutum races natural population imported from the United States and Mexco. Being used the DNA microarray technology, the G. hisutum races germplasm resources yield traits association analysis and phenotype effect analysis will be completed. Cotton yield traits QTL will be accurate located furthermore for molecular marker-assisted selection and ultimately achieve cotton genetic improvement and breeding application.

陆地棉栽培品种间遗传基础狭窄，产量已经持续多年徘徊不前。陆地棉野生种系属未被驯化的陆地棉原始类型，遗传多样性丰富，是棉花育种产量改良的重要遗传资源。本课题前期从美国、墨西哥引进陆地棉野生种系500余份，涵盖了全部7个陆地棉种系。经多年鉴定和评价，发现这些资源材料具有大铃、结铃性强、高衣分、高子指等许多潜在优良特性，单铃重最重的达12.4克，衣分最高的达51%。本研究利用基因芯片技术，从引进的陆地棉野生种系自然群体中筛选400份材料进行SNP基因型检测，从全基因组水平分析陆地棉野生种系的遗传结构，包括遗传多样性、连锁不平衡和主成分等。结合单铃重、衣分、单株铃数等产量性状的多年鉴定结果，定位陆地棉野生种系产量性状的有利等位基因位点，挖掘产量性状有利单倍型，为棉花栽培种产量性状相关基因的克隆、分子标记辅助选择育种奠定基础。

陆地棉野生种系属未被驯化的陆地棉原始类型，遗传多样性丰富，是棉花育种产量改良的重要遗传资源。本课题前期从美国、墨西哥引进陆地棉野生种系500余份，涵盖了全部7个陆地棉种系。经多年鉴定和调查，发现这些资源材料具有多重潜在优良特性。本研究利用基因芯片技术，从引进的陆地棉野生种系自然群体中筛选293份材料进行SNP基因型检测，从全基因组水平分析陆地棉野生种系的遗传结构，包括遗传多样性、连锁不平衡和主成分等。同时对这些陆地棉野生种系进行表型鉴定，包括产量性状、品质性状、抗性性状。其中产量性状主要调查了单铃重、衣分、单株铃数等产量性状的多年鉴定结果，品质性状主要统计检测了纤维长度、纤维强度、马克隆值、纤维整齐度、纤维伸长率等5指标，抗性性状主要调查了抗盐、抗旱、抗冷等生物胁迫。在此基础上，定位陆地棉野生种系产量性状、纤维品质性状等有利等位基因位点，对陆地棉野生种系的遗传多样性和群体结构进行了分析，利用次生群体和其它野生棉种质资源材料，对了MATE、GPCR、LEA、ROS调控网络、GH3.5等抗性基因家族进化及抗性功能进行了分析。结果发现，陆地棉野生种系分为7个群组，其遗传多样性大大高于栽培陆地棉；成功构建出海岛棉×达尔文氏棉、陆地棉×毛棉等两个种间遗传图谱，发现野生棉种质资源中含有大量的生物胁迫与非生物胁迫基因资源，其中MATE、GPCR、LEA、GH3.5等在野生棉抗性形成与适应性进化中起到重要的作用。本研究定位到与产量、抗性、品质相关的QTL38个；开发出与与产量性状紧密相关SNP标记150个，挖掘出与产量、品质、抗性性状相关的优异基因15个，发表论文24篇。研究成果为棉花产量性状相关基因的克隆、分子标记辅助选择育种奠定了基础。