四倍體棉花纖維品質(zhì)相關(guān)性狀QTL定位及元分析.pdf

1、棉花是全世界重要的經(jīng)濟(jì)作物。隨著紡織技術(shù)的革新，改良棉花纖維品質(zhì)性狀就顯得極其重要。本研究目的在于篩選不同來源的纖維品質(zhì)性狀相關(guān)QTL或者在不同遺傳背景中能共同表達(dá)的QTL，并通過圖譜映射和元分析為挖掘、尋找一致性QTL或真實(shí)性QTL，為圖位克隆和分子標(biāo)記輔助育種提供理論依據(jù)。主要包含三方面的研究?jī)?nèi)容:(1)以陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系“TM-1”和具有陸地棉三元雜種血緣的“渝棉1號(hào)”組配高代回交自交群體BC4F2為研究材料，進(jìn)行纖維品質(zhì)性狀的QTL

2、篩選。并通過以陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系“TM-1”為輪回親本，“Acala SJ”為供體親本同樣組配BC4F2群體，此群體為驗(yàn)證相同受體親本定位獲得的QTL在不同遺傳背景下的表現(xiàn);(2)以SSR標(biāo)記和具有差異表達(dá)TDFs轉(zhuǎn)錄標(biāo)記，加密BC1[(中棉所8號(hào)×Pima90-53)×中棉所8號(hào)]遺傳圖譜，通過復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)重新分析上半部平均長度、整齊度指數(shù)、馬克隆值、伸長率和斷裂比強(qiáng)度等5個(gè)纖維品質(zhì)性狀的QTL;(3)以本實(shí)驗(yàn)室加密后的[(中棉

3、所8號(hào)×Pima90-53)×中棉所8號(hào)]BC1遺傳圖譜為參考圖譜，對(duì)本實(shí)驗(yàn)室已構(gòu)建的F2和BC1F2圖譜進(jìn)行標(biāo)記整合，并將已定位的與纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的QTL采用圖譜映射尋找一致性QTL或QTL熱點(diǎn)區(qū)。主要結(jié)果如下:
　　 1、以3980對(duì)SSR引物、238對(duì)SRAP組合引物和85對(duì)TRAP組合引物對(duì)親本TM-1和渝棉1號(hào)進(jìn)行多態(tài)性篩選，共獲得288對(duì)多態(tài)性引物，多態(tài)性比例為6.69％。本研究最終用于陸地棉種內(nèi)圖譜構(gòu)建的SSR標(biāo)

4、記位點(diǎn)數(shù)為103個(gè)，SRAP和TRAP標(biāo)記位點(diǎn)34個(gè)。圖譜構(gòu)建的連鎖測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)LOD值大于等于8.0，最大連鎖距離設(shè)為50cM。119個(gè)多態(tài)性標(biāo)記位點(diǎn)定位到26個(gè)連鎖群上，標(biāo)記間平均遺傳距離為5.50 cM，連鎖圖譜覆蓋654.1cM，約占棉花基因組的14.70％。所得連鎖群可以定位到14條染色體和3條未知連鎖群上。通過復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)對(duì)Pop1群體纖維品質(zhì)性狀進(jìn)行QTL定位，共獲得31個(gè)與纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的QTL，其中纖維伸長率

5、相關(guān)6個(gè)、纖維長度7個(gè)、馬克隆值4個(gè)、纖維比強(qiáng)度5個(gè)、纖維整齊度1個(gè)、成熟度指數(shù)3個(gè)、短纖維指數(shù)5個(gè)，貢獻(xiàn)率分別為17.77％-24.70％、14.01％-24.67％、22.57％-24.19％、20.43％-36.66％、22.9％、23.65％-24.65％、22.32％-24.37％。利用Pop2群體驗(yàn)證Pop1定位獲得的QTL，研究結(jié)果表明，在染色體24上發(fā)現(xiàn)1個(gè)與比強(qiáng)度相關(guān)的QTL與Pop1中相同位置的QTL具有相同的標(biāo)記區(qū)

6、間(NAU5379-NAU1125)，貢獻(xiàn)率為20.14％。
　　 2、基于本實(shí)驗(yàn)室前期構(gòu)建的[(中棉所8號(hào)×Pima90-53)×中棉所8號(hào)]BC1遺傳圖譜，標(biāo)記位點(diǎn)209個(gè)。在此基礎(chǔ)上增加了370個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)，通過作圖軟件MAPMAKER3.0對(duì)標(biāo)記進(jìn)行連鎖分析，連鎖圖譜包含579個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)(LOD=4.0，最大遺傳距離為50 cM)，56個(gè)連鎖群，標(biāo)記間平均距離為7.2 cM，覆蓋全基因組4168.72 cM。43個(gè)連鎖群通

7、過204個(gè)錨定標(biāo)記被分配到26條染色體上，13個(gè)連鎖群未被定位在特定染色體上，暫時(shí)命名為unknown1～13。采用卡方(x2)測(cè)驗(yàn)判斷標(biāo)記是否偏離(1∶1)孟德爾分離比例。結(jié)果表明:579個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)中包含120個(gè)偏分離標(biāo)記，占總標(biāo)記數(shù)的20.72％。45個(gè)TDFs被定位在14條染色體和7條未知連鎖群中。通過復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)對(duì)纖維品質(zhì)性狀的重新定位，共獲得47個(gè)與纖維品質(zhì)相關(guān)的QTL，分布在18條染色體上。其中6個(gè)與纖維伸長率相

8、關(guān)的QTL，可解釋的表型變異為8.91％-23.73％;8個(gè)與纖維長度相關(guān)的QTL，可解釋的表型變異為9.33％-22.58％;14個(gè)與馬克隆值相關(guān)的QTL，可解釋的表型變異為7.72％-20.94％;10個(gè)與纖維比強(qiáng)度相關(guān)的QTL，可解釋的表型變異為10.44％-16.55％;9個(gè)與纖維整齊度相關(guān)的QTL，可解釋的表型變異為8.35％-20.85％。染色體9上在不同環(huán)境（2007BD和2008XJ）同時(shí)定位獲得兩個(gè)與纖維比強(qiáng)度相關(guān)的Q

9、TL（qFS9-1和qFS9-2），加性效應(yīng)均為正值，可解釋的表型變異達(dá)顯著水平，分別為15.71％和14.42％。染色體14上定位獲得1個(gè)QTL，臨近標(biāo)記為TCG/GTT-272（TDF位點(diǎn)），加性效應(yīng)為2.3324，可解釋的表型變異為14.32％。qFU5-1和qFU5-2位于染色體5上，享有共同標(biāo)記NAU3828，在2008年河北保定和辛集兩個(gè)環(huán)境分別被檢測(cè)到。47個(gè)與纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的QTL，其中16個(gè)QTL的加性效應(yīng)均為正值，

10、4個(gè)均為負(fù)值，增效基因來源于海島棉Pima90-53，起到提高纖維品質(zhì)的作用;27個(gè)QTL的增效基因來自陸地棉中棉所8號(hào)。利用邯鄲208和Pima90-53組配的176個(gè)單株的F2和350個(gè)單株的BC1群體驗(yàn)證[(中棉所8號(hào)×Pima90-53)×中棉所8號(hào)]BC1群體定位獲得的纖維比強(qiáng)度QTL（qFS9-1和qFS9-2），結(jié)果發(fā)現(xiàn)分別在邯鄲208和Pima90-53的F2和BC1群體中定位獲得1個(gè)纖維比強(qiáng)度QTL，與qFS9-1和q

11、FS9-2具有相同的標(biāo)記區(qū)間(NAU2395-NAU1092)。
　　 3、通過整合本試驗(yàn)室由陸地棉中棉所8號(hào)和海島棉Pima90-53組配的BC1和BC1F2兩個(gè)群體的92個(gè)纖維品質(zhì)性狀相關(guān)的QTL，構(gòu)建了1張只包含BC1和BC1F2兩個(gè)群體63個(gè)纖維品質(zhì)相關(guān)性狀QTL的整合圖譜。整合圖譜包含599個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)，覆蓋全基因組3571.9 cM，標(biāo)記間平均距離為5.96 cM，包含26條染色體。其中12個(gè)與纖維長度相關(guān)，分別整合于

12、染色體1、7、11、14、16、21和22上;19與馬克隆值相關(guān)，分別整合于染色體1、5、7、12、14、16和24上;7個(gè)與纖維伸長率相關(guān)，分別整合于染色體1、9、13、19和24上;14與纖維比強(qiáng)度相關(guān)，分別整合于染色體3、5、9、14、16、18、20和22上;11個(gè)與整齊度相關(guān)，分別整合于染色體5、9、11、16、18、20和21上。通過軟件BioMercator2.1的meta-analysis功能分析，在15條染色體上共獲得

13、30個(gè)與纖維品質(zhì)相關(guān)的MQTL。其中染色體9上的MQTL9-1整合了2個(gè)研究的6個(gè)QTL，位于62.16 cM處，以5個(gè)纖維比強(qiáng)度性狀為主，置信區(qū)間為17.43 cM(45.7-63.1)，貢獻(xiàn)率為17.16％;在染色體16上控制纖維品質(zhì)性狀的MQTL16-1位于29.92 cM處，置信區(qū)間為14.1cM(22.87-36.97)，平均貢獻(xiàn)率為12.28％，分別整合了來自2個(gè)研究的10個(gè)QTL;染色體18、24中的MQTL18-1和MQ