【摘 要】
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[目的]吐絮率是反映陆地棉(Gossypium hirsutum L.)早熟性状的重要指标之一,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)解析吐絮率的QTL(quantitative trait locus)及其遗传效应,为陆地棉早熟性状的分子育种提供理论基础.[方法]利用315份不同陆地棉品种(系)构成的自然群体,在3个环境下对吐絮率进行表型鉴定.同时利用前期构建的9244个具有复等位变异SNP连锁不平衡区段(SNP linkage disequilib
【机 构】
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甘肃农业大学生命科学技术学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室,兰州 730070;新疆农垦科学院棉花研究所,新疆石河子 832000;石河子农业科学研究院,新疆石河子 832000
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[目的]吐絮率是反映陆地棉(Gossypium hirsutum L.)早熟性状的重要指标之一,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)解析吐絮率的QTL(quantitative trait locus)及其遗传效应,为陆地棉早熟性状的分子育种提供理论基础.[方法]利用315份不同陆地棉品种(系)构成的自然群体,在3个环境下对吐絮率进行表型鉴定.同时利用前期构建的9244个具有复等位变异SNP连锁不平衡区段(SNP linkage disequilibrium block,SNPLDB)分子标记,采用限制性两阶段多位点全基因组关联分析(restricted two-stage multi-locus GWAS,RTM-GWAS)方法,检测与吐絮率显著关联的SNPLDB位点、估算其表型效应值,并建立显著关联位点在群体中QTL-allele矩阵,鉴定稳定关联的主效SNPLDB位点及其优异单倍型.根据2组转录组数据的基因表达量,在显著SNPLDB位点侧翼序列1 Mb基因组范围内挖掘可能与目标性状有关的候选基因.[结果]陆地棉自然群体在3个环境下的吐絮率变异范围为37.78％—100.00％,广义遗传力为67.03％.多环境方差分析表明,吐絮率在基因型、环境及基因型×环境互作间均呈现极显著差异(P<0.001).通过RTM-GWAS共检测到52个与吐絮率显著关联的SNPLDB位点,共包含179个等位基因/单倍型.其中90个增效等位基因/单倍型的效应值分布范围为0.014—19.43,89个减效等位基因/单倍型的效应值分布范围为-21.49—-0.039.在上述显著关联SNPLDB位点中,6个位点在多环境联合分析和单环境分析中均被检测到,被认为可能是与吐絮率显著关联的稳定SNPLDB位点.通过对上述6个稳定SNPLDB位点不同等位变异对应表型性状的差异显著性分析,鉴定出4个优异等位变异类型,分别为LDB_16_37952328(TT)、LDB_5_96395565(AA)、LDB_16_49503485(TT)和LDB_4_81118668(TT).进一步分析发现,其优异等位变异的频率分布在中国4个不同生态区的品种(系)间存在差异.此外,在4个稳定主效SNPLDB位点的邻近区域共注释了178个基因,并利用转录组数据分析,预测发现其中23个基因可能是调控陆地棉吐絮率的候选基因.[结论]共鉴定到52个与吐絮率显著相关的SNPLDB位点,其中,有4个SNPLDB为稳定关联的主效位点;预测发现23个基因可能与陆地棉吐絮率有关.
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