四倍體栽培棉種高密度遺傳圖譜的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、高密度遺傳圖譜的構(gòu)建是植物基因組研究的基礎(chǔ)。富含功能標(biāo)記的高密度遺傳圖譜為準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)基因組結(jié)構(gòu)，發(fā)掘功能基因，定位和利用重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)QTLs奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為進(jìn)一步開展基因組進(jìn)化研究提供了前提條件。在已有研究基礎(chǔ)上，本研究開展了棉花新型分子標(biāo)記的開發(fā)和高密度遺傳圖譜的構(gòu)建研究。
　　 本研究利用新開發(fā)的源于三個(gè)棉種（雷蒙德氏棉、陸地棉及海島棉）的eSSRs、陸地棉Maxxa的gSSRs、基因的RT引物，網(wǎng)上公開釋放的部分ST

2、V及Gh編號(hào)的引物，共計(jì)3592對(duì)，以及組配的部分REMAP標(biāo)記，在作圖親本TM-1及Hai7124之間篩選多態(tài)性，進(jìn)而完成圖譜的加密工作。整合后的圖譜包含2577個(gè)位點(diǎn)，覆蓋了3591.0cM的遺傳距離，標(biāo)記間的平均遺傳距離為1.39cM，全部分布于26條染色體上。圖譜有四大特點(diǎn)：：(1)富含功能標(biāo)記。圖譜中功能標(biāo)記占總位點(diǎn)數(shù)的57.04％,eSSR位點(diǎn)占功能標(biāo)記的78.44％;(2)明確四倍體栽培棉種中A亞組存在兩個(gè)相互易位，涉及A

3、2/A3和A4/A5四條染色體。在棉花基因組的13個(gè)部分同源群上共檢測(cè)到180對(duì)SSR引物擴(kuò)增產(chǎn)生的重復(fù)位點(diǎn)，在A2/D3，A3/D2，及A4/D5，A5/D4上共檢測(cè)到28對(duì)重復(fù)位點(diǎn)；(3)存在四個(gè)偏分富集區(qū)。圖譜中含偏分離位點(diǎn)220個(gè)，占總位點(diǎn)數(shù)的8.54％，在A2、A3、A7和D7上存在4個(gè)大的偏分富集區(qū)，且每一染色體上的偏分離富集區(qū)其偏分離方向一致；(4)是一張基于四倍體栽培棉種的高密度遺傳圖譜，可直接用于QTL定位及相關(guān)農(nóng)藝性

4、狀分析等后續(xù)研究。
　　 通過比較四個(gè)棉種中所有隨機(jī)設(shè)計(jì)的eSSR引物及源于陸地棉Maxxa的gSSR引物的重復(fù)基元類型、分布及其多態(tài)性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在eSSRs中，重復(fù)基元最多的為三核苷酸重復(fù)；在gSSRs中，重復(fù)基元最多的為六核苷酸重復(fù)。四核苷酸重復(fù)在不同來源的SSR中所占的比例均較少；在源于四個(gè)棉種的eSSRs中，復(fù)合型及四、六核苷酸重復(fù)基元的多態(tài)率比較高；在多態(tài)引物中，所占比例最多的重復(fù)基元本身的多態(tài)率并不是很高，二核

5、苷酸重復(fù)基元中，AC/TG的多態(tài)率較高，四核苷酸重復(fù)基元中，ATAC/TATG的多態(tài)率較高。
　　 比較了四個(gè)棉種中eSSR位點(diǎn)在圖譜中的分布情況。發(fā)現(xiàn)：源于亞洲棉的eSSR位點(diǎn)，At:Dt=1.5:1；源于雷蒙德氏棉的eSSR位點(diǎn)，At:Dt=1:1.5;源于陸地棉及海島棉的eSSR位點(diǎn)，At:Dt=1:1。也就是說，源于A基因組棉種亞洲棉的eSSR位點(diǎn)在At亞組中檢測(cè)到的要多，源于D基因組棉種雷蒙德氏棉的eSSR位點(diǎn)在Dt亞

6、組中檢測(cè)到的要多，源于四倍體棉種陸地棉及海島棉的eSSR位點(diǎn)均勻分布在At、Dt亞組中。
　　 通過比較同一引物在TM-1、Hai7124及Maxxa中擴(kuò)增產(chǎn)物分子量的大小，參照其在二倍體祖先棉種阿非利加棉及雷蒙德氏棉中擴(kuò)增條帶的特點(diǎn)，并結(jié)合該引物在圖譜中的定位結(jié)果，將37個(gè)BACs準(zhǔn)確定位到相應(yīng)的亞組中。其中At亞組中有12個(gè)，Dt亞組中有25個(gè)。
　　 根據(jù)陸地棉Maxxa97個(gè)BAC克隆中的344組LTR保守區(qū)域設(shè)

7、計(jì)了14個(gè)單引物，與同一來源的60對(duì)SSR引物隨機(jī)組配為REMAP標(biāo)記，共產(chǎn)生188個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，檢出率高達(dá)11.19％，這些位點(diǎn)遍布在四倍體棉種整個(gè)基因組中。初步建立了棉花REMAP分子標(biāo)記技術(shù)體系。
　　 通過共有的SSR標(biāo)記將本實(shí)驗(yàn)室18個(gè)陸地棉圖譜整合為一張高密度的陸地棉種內(nèi)遺傳圖譜。該圖譜包含67個(gè)連鎖群，694個(gè)位點(diǎn)，覆蓋了3552.8cM的遺傳距離，標(biāo)記間的平均遺傳距離為5.12cM，并將67個(gè)連鎖群全部定位到相應(yīng)的

8、26條染色體上，幾乎覆蓋了整個(gè)四倍體棉種基因組。研究了源于5個(gè)高強(qiáng)纖維供體(7235、HS427、PD6992、渝棉1號(hào)及J415)的95個(gè)優(yōu)質(zhì)纖維QTL的分布特點(diǎn)，結(jié)果顯示：Dt亞組上比At亞組上檢測(cè)到的優(yōu)質(zhì)纖維QTL要多，且更為集中。說明盡管At亞組的祖先產(chǎn)生可紡織的纖維，而Dt亞組的祖先不產(chǎn)生有價(jià)值的纖維，但Dt亞組的祖先在纖維生長(zhǎng)發(fā)育及多倍體棉種進(jìn)化過程中扮演著非常重要的角色。這是迄今為止擁有多個(gè)遺傳背景且最為高密度的陸地棉整合