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种子萌发是出苗的前提,在现代农业栽培实践中,快速和整齐的种子萌发是作物单产最大化的关键,因此挖掘与种子萌发相关的基因位点或基因具有重要意义。随着基因组测序技术的进步及测序成本的降低,使得在棉花中利用全基因组关联分析技术(Genome-wide association study,GWAS)进行基因发掘成为可能。本研究对479份陆地棉材料浸种后24 h和48 h的种子萌发相关的3个性状种皮突破率、胚乳突破率和胚根伸长率共6个表型数据进行调查,结合3 338 736个SNP标记,进行全基因关联分析,并对候选基因进行了基因克隆及功能分析,结果如下:1.我们鉴定出了294个与种子萌发显著相关的基因位点,根据单倍型分析,预测出27个与种子萌发相关的候选基因。我们根据候选基因在棉花不同组织的表达水平、拟南芥中同源基因注释和SNP显著性分析及其造成的氨基酸变化,从27个候选基因中筛选出了3个基因GhMIEL1,GhDRM1和GhGlcD1,经过基因克隆及功能分析,验证确实与种子萌发相关。所鉴定的基因位点或基因可以为棉花种子迅速而整齐的发芽提供依据,从而推动棉花的产业发展。2.对GhMIEL1进行时空表达及特异表达分析,GhMIEL1基因的时空表达整体呈先上升,后下降的趋势,GhMIEL1在胚根中高表达,在胚乳和子叶中相对表达低;对GhMIEL1进行亚细胞定位,结果表明GhMIEL1蛋白在在细胞膜和细胞核上;获得GhMIEL1的过表达转基因拟南芥材料,进行标准发芽试验,结果表明GhMIEL1功能获得性转基因拟南芥表现出种子萌发速率下降。3.对GhDRM1进行时空表达及特异表达分析,GhDRM1基因的时空表达整体呈先上升,后下降的趋势,GhDRM1在胚根和子叶中高表达,在胚乳中表达很少;对GhDRM1进行亚细胞定位,结果表明GhDRM1蛋白在在细胞膜和细胞核上;获得GhDRM1的过表达转基因拟南芥材料,进行标准发芽试验,结果表明GhDRM1功能获得性转基因拟南芥表现出种子萌发速率加快。4.对GhGlcD1进行时空表达及特异表达分析,GhGlcD1基因的时空表达整体呈先上升,后下降的趋势,GhGlcD1在胚乳中特异表达,在胚根和子叶中几乎不表达;对GhGlcD1进行亚细胞定位,结果表明GhGlcD1蛋白在细胞膜上;获得GhGlcD1过表达转基因拟南芥材料,进行标准发芽试验,结果表明GhGlcD1功能获得性转基因拟南芥表现出种子萌发速率加快。