棉花優(yōu)異纖維重組自交系纖維品質(zhì)性狀的QTL定位.pdf

1、纖維品質(zhì)是棉花育種改良的重要目標(biāo)性狀，由于纖維品質(zhì)很容易受到環(huán)境的影響，從而使育種選擇變得非常復(fù)雜。分子標(biāo)記是DNA水平上與性狀關(guān)聯(lián)的標(biāo)記，直接反映了DNA水平上的差異，利用分子標(biāo)記輔助選擇避免了常規(guī)育種依賴表型選擇的盲目性，提高育種選擇的效率，因此分子標(biāo)記輔助選擇在品種選育過程中具有重要作用。作物重要農(nóng)藝性狀的QTL定位，是作物遺傳育種研究的熱點(diǎn)之一。在水稻、番茄、玉米等作物上定位了很多重要的性狀。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展與完善，棉花遺

2、傳圖譜的構(gòu)建以及棉花重要農(nóng)藝性狀的QTL定位研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，其中纖維品質(zhì)QTL定位是研究的熱點(diǎn)之一。本研究以優(yōu)異纖維種質(zhì)魯原343為父本，高產(chǎn)種質(zhì)魯棉研22為母本構(gòu)建重組自交系群體，分析優(yōu)異纖維種質(zhì)系的品質(zhì)性狀的遺傳特性，利用簡(jiǎn)化基因組測(cè)序構(gòu)建高密度遺傳圖譜，對(duì)纖維品質(zhì)以及產(chǎn)量性狀進(jìn)行QTL定位，獲得與纖維品質(zhì)和產(chǎn)量性狀緊密連鎖的 QTL，為進(jìn)一步精細(xì)定位和圖位克隆相關(guān)功能基因奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.在優(yōu)異纖

3、維種質(zhì)系構(gòu)建的群體中，纖維長(zhǎng)度、強(qiáng)力、細(xì)度的遺傳效應(yīng)較高，均在30％以上。其中纖維長(zhǎng)度的遺傳效應(yīng)最高（52.04%），纖維長(zhǎng)度主要受遺傳因素控制，可以通過遺傳選擇進(jìn)行改良；其次是纖維強(qiáng)力和細(xì)度，且環(huán)境對(duì)這2個(gè)性狀的影響也較大，強(qiáng)力和細(xì)度在遺傳選擇過程中要考慮環(huán)境的影響；纖維伸長(zhǎng)率的遺傳效應(yīng)值最低（5.08%），但環(huán)境效應(yīng)值最高（71.82%），說明伸長(zhǎng)率最容易受環(huán)境影響，遺傳選擇改良的效率較低。產(chǎn)量性狀中，衣分的遺傳效應(yīng)較高（48.48

4、%），且環(huán)境效應(yīng)值較低（5.04%），衣分性狀利用遺傳改良的效果較好；鈴重的遺傳效應(yīng)為26.48%，環(huán)境效應(yīng)為33.04%，鈴重性狀是遺傳和環(huán)境共同作用的結(jié)果。纖維品質(zhì)和產(chǎn)量性狀的遺傳效應(yīng)主要為加性遺傳。
　　2.利用282個(gè)重組自交系群體，比較了2個(gè)主要產(chǎn)棉區(qū)品質(zhì)性狀的表型變異，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)自長(zhǎng)江流域的纖維長(zhǎng)度變短，強(qiáng)力變強(qiáng)，纖維變粗。QTL分析結(jié)果顯示，一共檢測(cè)到27個(gè)QTLs,6個(gè)穩(wěn)定的QTLs，解釋的表型變異在5.09%–23.

5、17%之間，其中3個(gè)為纖維長(zhǎng)度（qFL03.1，qFL07.1，和 qFL25.1），1個(gè)纖維強(qiáng)力（qFS07.1）和2個(gè)纖維細(xì)度（qFM07.1和qFM16.1）。另外，qFL16.1在黃河流域的2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)2年的數(shù)據(jù)集中均能檢測(cè)到，3個(gè)QTLs（qFL19.1，qFS03.1和qFM19.1）在長(zhǎng)江流域的溧水試驗(yàn)點(diǎn)兩年的數(shù)據(jù)集中均能檢測(cè)到，這些環(huán)境特異的QTLs可能貢獻(xiàn)了環(huán)境適應(yīng)性。鑒定了9個(gè)QTLs與環(huán)境互作顯著，其中8個(gè)在長(zhǎng)江流域

6、的溧水試驗(yàn)點(diǎn)檢測(cè)到。此外，檢測(cè)到23個(gè)鈴重和衣分QTLs，其中4個(gè)穩(wěn)定的QTLs。該結(jié)果對(duì)在不同棉花產(chǎn)區(qū)的標(biāo)記輔助育種具有一定意義。
　　3.利用簡(jiǎn)化基因組測(cè)序，共獲得623.61M的reads，Q30測(cè)序平均為80.40%，平均GC含量為38.12%。經(jīng)過生物信息學(xué)分析，共開發(fā)432,870個(gè)SLAF標(biāo)簽， SLAF標(biāo)簽親本平均測(cè)序深度為37.4x，子代平均測(cè)序深度為6.08x。在開發(fā)得到的432,870個(gè)SLAF標(biāo)簽中，多態(tài)性

7、SLAF標(biāo)簽共有25,280個(gè)，多態(tài)性比例達(dá)到5.84%。
　　4.篩選出多態(tài)性SLAF標(biāo)簽3,749個(gè)，通過與棉花TM-1參考基因組定位， SLAF標(biāo)簽被分為26個(gè)連鎖群，整合前期鑒定的366個(gè)多態(tài)性SSR標(biāo)記，計(jì)算兩兩標(biāo)簽之間MLOD值，共上圖3,755個(gè)，其中3556個(gè)SLAF標(biāo)簽，199個(gè)SSR標(biāo)記，上圖率為94.47%。構(gòu)建的高密度連鎖圖譜，總圖距3,426.57cM，平均圖距1.50 cM。
　　5.基于構(gòu)建的高

8、密度遺傳圖譜，利用WinQTLCart2.5對(duì)纖維品質(zhì)和產(chǎn)量性狀進(jìn)行了QTL定位。8個(gè)性狀共檢測(cè)到104個(gè)QTLs，67個(gè)QTLs與纖維品質(zhì)相關(guān)，37個(gè)QTLs與產(chǎn)量性狀相關(guān)。鑒定的QTLs中，24個(gè)QTLs能在3個(gè)及以上的環(huán)境中檢測(cè)到，其中15個(gè)與纖維品質(zhì)相關(guān)，9個(gè)與產(chǎn)量相關(guān)。纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的穩(wěn)定QTLs中，分布于A亞組的QTLs多于D亞組；產(chǎn)量性狀相關(guān)的穩(wěn)定的QTLs主要分布于D亞組。另外，本研究鑒定了19個(gè)QTL簇，分布于12條