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棉花是天然纺织纤维的主要来源,也是世界上重要的经济作物。提高棉花产量一直是棉花育种工作的重要目标。其中皮棉产量是衡量棉花产量的重要指标,由单株铃数、衣分、单铃重等性状构成。传统育种工作仅仅通过田间表型鉴定的方式对衣分性状进行改良,这种方式效益低下。因此,对衣分性状相关基因的鉴定是至关重要的。本研究构建了包含276份陆地棉材料的自然群体,在多个环境下,对自然群体的衣分性状进行考察。同时,利用CottonSNP63K基因芯片对自然群体进行基因型扫描,共获得10,660个高质量的SNP标记。然后,采取全基因关联分析的方法对衣分性状遗传机理进行研究。主要结果如下:1.陆地棉自然群体的构建、群体结构及亲缘关系分析本研究中,主要收集了来自中棉所国家棉花种质资源中期库中在不同历史阶段发挥过重要作用及有代表性的棉花品种和本研究团队长期高产育种实践中积累的育种基础材料,共276份陆地棉材料,构建自然群体。然后,利用鉴定出的10,660个SNP标记对276份陆地棉材料进行群体结构分析,该群体可划分为两个亚群。另外,大多数材料间的亲缘关系都小于0.2。这些结果表明该群体群体结构不复杂及个体间亲缘关系较远。2.衣分性状表型数据分析本研究中,在多个环境下对衣分性状表型进行了考察及统计分析。结果表明:在7个环境中衣分性状值分布于10.49%-49.62%之间,表型数据呈现出丰富的变异且近似正态分布;衣分的广义遗传力高达90.7%;方差分析显示基因型、环境、及基因型与环境的互作效应均达到极显著水平;相关性分析显示不同环境间衣分表型呈现正相关关系。3.衣分性状与SNP标记关联分析本研究中,利用混合线性模型对基因型与衣分性状进行全基因组关联分析,共鉴定到23个与衣分性状显著关联的SNPs。其中,11个SNPs在至少两个环境中被同时检测到。基于QTL的定义,共15个QTLs被鉴定到。其中,9个与前人报道的衣分性状QTLs重叠,6个为新的衣分性状QTLs。4.候选基因的鉴定本研究中,在QTL区间内共获得434个候选基因。陆地棉遗传标准系TM-1不同组织的RNA-seq数据分析,结果显示263个基因在棉花不同的组织及器官中优势表达。其中,位于Dt05染色体上的两个非同义SNP位点在多个环境下同时与衣分性状显著关联。同时,qRT-PCR分析表明两个SNPs所在的基因Gh_D05G0313及Gh_D05G1124在胚珠及纤维发育时期优势表达。我们推测这两个基因可能是调控衣分的候选基因。另外,通过调查自然群体材料在上述两个SNP位点上的基因型,发现含有不同基因型材料的衣分性状表型也不一样,即衣分性状的表型值随着有利等位变异位点数目的增加而逐渐增加,表明衣分性状表现与优异等位变异的数目呈正相关,聚合这些位点的有利等位变异可成为改良棉花衣分性状的有效途径。