海岛棉显性无腺体基因Gl的精细定位

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棉花是我国主要的经济作物,集纤维、蛋白、油用于一体。色素腺体和棉酚是棉花的重要性状。植株部位棉酚的存在是棉株自身防御病虫危害的重要途径,同时也是由于棉酚的存在,致使棉子中棉子油和棉子蛋白不能用于人畜食用。我国每年棉花种植面积在500万公顷以上,年产棉子600万吨,其中含棉子油100万吨、棉子蛋白150万吨左右,因此大量植物油和植物蛋白资源被白白流失而不能加以利用。针对此原因,育种家们试图培育棉株中棉酚含量高,而在种子中不合棉酚或含量极低的新型棉花品种。 Gl<,2>基因是控制棉花植株和种子无腺体的一个基因,是低酚棉育种中一个重要的基因资源。经典遗传学研究表明,Gl<,2>位于棉花第12染色体,因此作为它的复等位基因Gl<,2>也应位于棉花第12号染色体。本研究利用陆地棉遗传标准系TM-1和海岛棉无腺体突变品系海<,1>构建的1599个F<,2>单株,对无腺体突变基因Gl<,2>进行了精细定位。以期对该基因的图位克隆以及通过基因工程手段培育植株有腺体,种子无腺体的棉花品种提供基因资源。 本研究结果如下: 一、分别对不同生育时期F<,2>群体单株各部位性状调查发现,表现为TM-1有腺体性状的411株,表现为海<,1>无腺体性状的427株,与F<,1>一样少腺体的761株,经检验符合1:2:1的分离比例(X<2>=4.0280.05,2=5.99),进一步证明海<,1>无腺体性状是由一对不完全显性基因Gl<,2>控制。 二、参照本实验室海陆种间遗传连锁图谱第12染色体上的SSR标记,平均每5cM左右选择一个标记进行亲本多态性的筛选,筛选出具有多态性的标记位点进一步扩增随机抽取的210个F<,2>群体单株的DNA,鉴定每个个体的标记基因型。X<2>检测剔除偏分离标记后进行连锁分析,发现Gl<,2>基因位于CIR362与NAU5079之间,进一步参考图谱上位于CIR362与NAU5079之间的标记加密图谱,最终将其定位在CIR362和NAU2251b、NAU3860b、STV033之间。遗传距离分别为11.03cM和1.19cM。 三、根据初步定位的结果,将以上4个标记连同此区间上下两侧距离Gl<,2>基因最近的3个标记,进一步扩增1599个F<,2>群体单株,分离比检测结果显示全部符合孟德尔分离比例。结果将Gl<,2>基因定位在距离一侧标记NAU3778和CIR362分别为11.25cM和9.27cM;而距离另一侧标记NAU2251b、NAU3860b、STV033为0.96cM,NAU445,CIR302分别为5.29cM和7.11cM。 四、根据目前已经克隆的棉酚合成途径中几个关键酶基(fps1,CAD1-A,CAD1-C等)的cDNA或DNA序列以及与它们同源的序列,根据其保守区设计引物,开发新的标记,发现fps1基因也位于第12染色体上,与BNL3836和NAU3921分别相距4.4cM和2.2cM,距离Gl<,2>基因较远。
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