陸地棉早熟性的遺傳與QTL定位.pdf

1、早熟種質(zhì)資源是決定早熟相關(guān)性狀的遺傳資源。開(kāi)展早熟種質(zhì)資源研究是早熟棉育種工作的基礎(chǔ)。在我國(guó),隨著金字棉的(king's)引進(jìn)和廣泛利用,早熟陸地棉育種取得了突破性的進(jìn)展；但同時(shí)也導(dǎo)致了早熟棉遺傳基礎(chǔ)的狹窄性,使得早熟陸地棉綜合性狀的改良效果不理想。目前,在美國(guó)、中國(guó)、澳大利亞、印度等棉花生產(chǎn)大國(guó),遺傳基礎(chǔ)狹窄已成為棉花品種改良的主要障礙。因此,陸地棉的遺傳多樣性的改善和特異資源的創(chuàng)新,已成為今后棉花種質(zhì)資源工作的重點(diǎn)。目前,應(yīng)用常規(guī)育

2、種手段提高早熟陸地棉產(chǎn)量難度愈來(lái)愈大；利用現(xiàn)代分子生物技術(shù),對(duì)棉花熟性性狀的遺傳、QTL定位及品種遺傳多樣性進(jìn)行研究顯得極為重要。迄今為止,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)陸地棉早熟及其相關(guān)性狀的QTL定位研究仍然很少。本文以早熟棉花品種為材料,研究了早熟性、產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的遺傳、QTL定位、早熟性相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析以及不同生態(tài)棉區(qū)育成的早熟棉花品種的遺傳多樣性,為早熟陸地棉育種提供理論依據(jù)。
　　 針對(duì)43份早熟陸地棉品種來(lái)源、育成地區(qū)以及衍生

3、系進(jìn)行了分類(lèi),并對(duì)表型性狀進(jìn)行了綜合比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)江流域環(huán)境中,新疆棉區(qū)育成品種的生育期延長(zhǎng),表現(xiàn)偏晚。伏前桃、秋桃數(shù)少于其它棉區(qū)品種；而伏桃數(shù)、總果枝數(shù)則相反。新疆棉區(qū)品種在品質(zhì)上顯著優(yōu)于其它棉區(qū)品種。在西北內(nèi)陸環(huán)境中,同其它棉區(qū)品種相比,新疆棉區(qū)品種表現(xiàn)早熟,伏前桃和伏桃數(shù),總果枝、總鈴、有效鈴、霜前鈴數(shù)增加,霜前籽、皮棉產(chǎn)量、霜前花率高。纖維強(qiáng)度和紡紗均勻性指數(shù)高。衍生系間相比,C42、611波表現(xiàn)早熟,其伏前桃、伏桃多于其它

4、衍生系；岱字棉、烏干達(dá)衍生系的有效果枝數(shù)、總鈴數(shù)高于其它衍生系；金字棉衍生系的霜前籽、皮棉產(chǎn)量、衣分高于其它衍生系；金字棉、塔什干、烏干達(dá)衍生系的鈴重大于其它衍生系；岱字棉和烏干達(dá)衍生系的品質(zhì)好于其它衍生系。經(jīng)SSR標(biāo)記檢測(cè),174對(duì)多態(tài)性引物把43份材料以品種的選育地區(qū)、親本系譜或遺傳基礎(chǔ)劃分為8類(lèi),聚類(lèi)結(jié)果和系譜來(lái)源基本吻合。其中共檢測(cè)到486個(gè)等位變異位點(diǎn),平均每個(gè)標(biāo)記檢測(cè)到了2.75個(gè)多態(tài)位點(diǎn),多態(tài)信息含量為0.331。雖然等位

5、變異數(shù)目和基因多樣性跨度較大,但平均值較低,反映了陸地棉遺傳基礎(chǔ)的狹窄性。
　　 在遺傳多樣性分析的基礎(chǔ)上,利用TASSEL軟件對(duì)棉花基因組內(nèi)的連鎖不平衡水平進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,棉花基因組內(nèi)的連鎖不平衡位點(diǎn)數(shù)目多,分布很不均勻。LD集中的區(qū)域主要在A11、D5、D12等染色體的個(gè)別標(biāo)記上。所選的陸地棉中包含3個(gè)亞群體。在多個(gè)環(huán)境中共檢測(cè)到了與12個(gè)性狀相關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)數(shù)近390個(gè),其中極顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)90個(gè)。多年多點(diǎn)綜合分析中檢測(cè)

6、到了與12個(gè)性狀極顯著相關(guān)的關(guān)聯(lián)位點(diǎn)30個(gè)。位于D9、A2、D2,D6染色體上的5個(gè)標(biāo)記在多個(gè)環(huán)境及綜合分析中檢測(cè)到,分別與花鈴期、生育期、果枝始節(jié)、霜前鈴等性狀相關(guān)聯(lián),說(shuō)明這些標(biāo)記位點(diǎn)存在相關(guān)性狀的QTL。利用表型和基因型之間特定的等位變異關(guān)系,發(fā)掘了一批優(yōu)異關(guān)聯(lián)位點(diǎn)及其典型材料。含有標(biāo)記NAU5467-1、NAU3519-2、NAU4048-1、NAU2687-2、BNL1317—2的等位變異明顯縮短蕾期、花鈴期、生育期；NAU54

7、67-1、NAU3519-2降低果枝始節(jié)和果枝始節(jié)高度；NAU437-1、NAU1366-2、NAU33052-2、JESPR291-2、NAU5379-2及NAU462-1增加霜前鈴、霜前籽、皮棉產(chǎn)量,這些等位變異的典型材料是新陸早10號(hào)和晉棉14號(hào)等,分別來(lái)自前蘇聯(lián)及金字棉衍生系。
　　 利用6個(gè)早、中、晚熟陸地棉品種(系)新陸旱8、10號(hào)、寧早1號(hào)、蘇棉12號(hào)、荊8891、TM-1,配制了6×(6-1)/2個(gè)雜交組合,利用

8、兩年三點(diǎn)的親本和F1試驗(yàn)數(shù)據(jù),應(yīng)用作物數(shù)量性狀QTL檢測(cè)體系的主位點(diǎn)組加.顯性及環(huán)境(ADE)遺傳模型估計(jì)了親本遺傳組分、雜種F1熟性以及霜前皮棉產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)的有利、不利位點(diǎn)。結(jié)果表明,苗期、蕾期、花鈴期、生育期等熟性性狀的主位點(diǎn)組的表型解釋率為9.3-39.4(％),霜前皮棉產(chǎn)量主位點(diǎn)組解釋率為36.7％。現(xiàn)蕾、吐絮、生育期階段J=16位點(diǎn)加性效應(yīng)值大于其它位點(diǎn)組,說(shuō)明此位點(diǎn)在陸地棉早熟性狀中起主要作用。早熟和中熟親本現(xiàn)蕾期、花鈴期、

9、生育期基因型值和表型值普遍短于晚熟親本,且具有較多的促早熟有利基因位點(diǎn)。在親本間雜交組合霜前皮棉主位點(diǎn)組中,組合新陸早8號(hào)×荊8891聚合了所有有利位點(diǎn)；此外,多數(shù)組合雜合位點(diǎn)對(duì)霜前皮棉產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率大于純合位點(diǎn),雜種產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)主要以雜合位點(diǎn)來(lái)表現(xiàn),同時(shí)純合位點(diǎn)也有貢獻(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也說(shuō)明了在早熟陸地棉區(qū)域開(kāi)展育種時(shí),以當(dāng)?shù)貎?yōu)良材料作為核心親本,以加性效應(yīng)較大、遺傳率高的性狀作為選擇指標(biāo)時(shí),能夠達(dá)到較理想的選擇目的。
　　 用新陸早8

10、、10號(hào)分別與TM—1雜交,構(gòu)建F2群體(Pop1和pop2)以及F2:3家系。用SSR標(biāo)記數(shù)據(jù)以復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)構(gòu)建了兩張?jiān)缡礻懙孛奁贩N間的遺傳圖譜?？傞L(zhǎng)分別為1284.88cM和598.14cM,各含有127和54個(gè)標(biāo)記,分別覆蓋棉花基因組的11.97％和25.7％,平均標(biāo)記間距10.12cM和10.68cM。各由18和12條連鎖群組成,其中pop1圖譜中有3個(gè)連鎖群未被定位到染色體上,而pop2圖譜中所有連鎖群均定到相應(yīng)了

11、的染色體上。利用兩張遺傳圖譜分別對(duì)34個(gè)熟性、產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀進(jìn)行了QTL定位。經(jīng)1000次測(cè)驗(yàn),共檢測(cè)到了61個(gè)顯著性QTL。在D7染色體上發(fā)現(xiàn)了多個(gè)性狀的QTL富集區(qū),其中產(chǎn)量性狀的4個(gè)QTL可在兩個(gè)群體中檢測(cè)到；分別位于A2和D7染色體上的生育期和霜前皮棉產(chǎn)量的QTL,在關(guān)聯(lián)分析中同一條染色體的相近位置也能檢測(cè)到,均有較好的穩(wěn)定性。利用共有的橋梁標(biāo)記整合了一張陸地棉品種間的遺傳圖譜。該圖譜包含154個(gè)多態(tài)位點(diǎn),總長(zhǎng)1519.31c