达尔文氏棉旱胁迫转录组测序、EST-SSR开发及高密度遗传图谱构建

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:QB582
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棉花是重要的经济作物,在我国国民经济中具有重要的意义。但由于占世界棉花产量90%的陆地棉栽培种的遗传基础过于狭窄,导致目前棉花无论在产量、品质还是抗逆育种上都徘徊不前。因此必须采取多种途径,尤其是从棉属野生种中发掘优良种质资源基因来丰富我国棉花种质资源的遗传多样性是非常必要的。达尔文氏棉属于四倍体野生棉种,它具有纤维细度好、耐干旱及抗枯黄萎病等优点。但是目前针对该棉种的诸多优良特性展开的基础和应用研究还未见任何报道。本文开展了达尔文氏棉旱胁迫转录组测序,EST-SSR功能标记开发及陆达种间高密度遗传图谱构建的研究。研究结果如下:1.达尔文氏棉幼苗干旱胁迫条件下Solexa转录组测序应用新一代高通量测序技术对达尔文氏棉苗期干旱胁迫后及对照的叶片进行转录组测序(RNA-Seq)。测序后共获得平均长度为95.79bp的有效读长(Valid reads)8.67千万条,经de novo拼接去重复获得58960条序列长度≥500bp的转录本(Transcript),与蛋白质数据库比对后进行了COG、KEGG和GO功能分类。根据基因表达丰度值RPKM进行差异表达分析,检测出干旱胁迫后差异表达基因19165条(32.5%),其中上调基因7392条,下调基因11773条。通过高丰度表达基因分析,找到一些可能参与或介导棉属耐旱胁迫相关生物途径的主要基因。达尔文氏棉旱胁迫转录组测序的成功实施,一方面可以获得大量该棉种的EST序列,进一步充实NCBI数据库中棉属EST的序列信息,另一方面有助于达尔文氏棉耐旱基因的挖掘、规模化旱胁迫响应表达的分析及EST-SSR功能标记的开发。2.达尔文氏棉EST-SSR标记开发与利用基于达尔文氏棉≥300bp的63762条EST序列经去冗余后得到51049条非冗余序列,查找到SSR位点1388个,从中首次开发780对达尔文氏棉EST-SSR引物,详细分析了EST-SSR位点的特征、引物的多态性及转移性。利用新引物对A111的种性鉴定结果显示,A111是一个独立的新种,和G基因组关系最近。利用在中棉所12-4和达尔文氏棉5-7之间表现多态性的引物135对,对陆达F2群体扩增后获得了141个基因分型位点,其中139个位点被整合到遗传图谱上,使图谱中EST-SSR位点数由1180个增加至1319个,增加了11.8%,实现了对陆达遗传图谱的进一步饱和。3.陆地棉×达尔文氏棉种间高密度遗传图谱构建以棉花陆达种间(中棉所12-4×达尔文氏棉5-7)的188个F2单株为作图群体,构建了完全基于SSR标记的高密度遗传图谱。该图谱包含26个连锁群(染色体),2763个标记位点,位点间平均距离为1.51cM,共覆盖4176.7cM的遗传距离。染色体上的标记数在49-169之间,平均每条染色体包含106.3个标记;染色体的长度在84.7-238.5cM,平均长度160.6cM。At染色体组全长2160.7cM,平均距离1.6cM; Dt染色体组全长2016cM,平均距离1.4cM。连锁图谱上偏分离标记601个,位于At染色体组偏分离标记位点数明显少于Dt染色体组上的偏分离标记位点数。据我们所知该图谱是目前棉花上最密的三张图谱之一,且是第一张完全基于SSR标记的陆地棉和野生棉种间高密度遗传图谱,不仅在达尔文氏棉基因组研究上具有重要的作用,同时在棉花基因组结构和功能、比较基因组学、野生棉抗逆等优良性状的QTL定位、图位克隆以及标记辅助选择等研究上都具有重要意义。
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