陆地棉种内高密度遗传图谱构建及重要农艺性状QTL定位

发布时间：2017-12-21 14:41

  本文关键词：陆地棉种内高密度遗传图谱构建及重要农艺性状QTL定位　出处：《西北农林科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 陆地棉 高密度遗传图谱 早熟性 纤维品质 数量性状基因座定位

【摘要】：陆地棉(Gossypium hirsutum L.)是全球最重要的经济作物及天然纤维来源之一,也是重要的油料及饲用作物,在国民经济及人民生活中占有举足轻重的地位。随着工业经济增长以及国家规划建设,农业可用耕地面积不断减少,粮棉争地矛盾日益突出,植棉面积逐年缩减,导致我国棉花生产面临十分严峻的局面。早熟棉是陆地棉一种重要类型,以其生育期短、成熟早而进入育种家视野,适于实现麦棉、油棉一年两熟种植,并且被认为是解决当前植棉困局的有效突破口。本研究围绕早熟棉的早熟性及纤维品质性状进行遗传图谱构建及QTL定位工作,主要得到了以下几项研究结果:1、以早熟棉中36为母本,以海岛棉渐渗系G2005为父本,构建陆地棉种内重组自交系群体,并采用RAD-seq技术对亲本及群体进行100-bp双末端测序;亲本中36和G2005分别得到14,109,670和18,558,010条Reads,测序深度分别为6.43×和10.57×,Q30值分别达到89.75%和90.95%;重组自交系群体平均每个株系得到7,293,849条Reads,测序深度约4.59×,Q30值为86.38%;通过与陆地棉参考基因组比对,共得到369,223个SNP,其中亲本间具有多态性的SNP有78,127个,多态性比例达到21.16%。2、筛选亲本间简单SNP,结合多态性SSR标记,构建了一张包含6,434个位点的高密度遗传图谱,图谱中包含6,295个SNP位点和139个SSR位点;总遗传图距为4,071.98 cM,标记间平均距离仅为0.63 cM,是目前陆地棉种内标记密度最大的图谱之一,也是早熟棉材料第一张以SNP标记为主的遗传图谱;通过标记共线性分析、热图分析及图谱间共有SSR标记分析,证明图谱具有较高的质量。3、对全生育期、开花期、花铃期、第一果枝节位、株高及第一果枝节位高度等六个早熟相关性状进行六环境田间调查,依据所构建的高密度遗传图谱进行QTL定位,共检测到247个早熟性相关的QTL位点,包括39个开花期位点、47个全生育期位点、40个花铃期位点、33个株高位点、43个第一果枝节位位点和45个第一果枝节位高度位点;其中有52个可重复检测的稳定位点及52个主效位点;重复性最好的位点qFT-D3-3可在6个环境中检测到,且最高可解释29.37%的表型变异;本研究是目前棉花早熟性QTL定位研究中获得位点数量最多、准确度最高的研究之一,可为后续棉花早熟性的研究提供更多可靠参考。通过对纤维品质进行五年度田间调查及QTL定位,共得到186个相关位点,包括28个伸长率位点、39个纤维长度位点、36个比强度位点、50个整齐度位点和33个马克隆值位点,其中有32个位点可在多环境中检测到,37个位点对表型变异的解释率可达到10%以上,此外还得到了33个一致区域及19个上位性QTL,为优质棉新品种的分子标记辅助育种提供更多有益资源。4、通过分析早熟性QTL置信区间在染色体上的分布,共得到55个QTL一致区域,其中D3染色体上95.61-96.91 cM区段与六个早熟性状均相关;通过群体内12个重组体对这一区段进行精细定位,将该区段的核心位置定位于Marker25958和Marker25963两标记之间,约2.0 Mb碱基长度;区域内注释有68个基因,其中已知与开花相关的基因只有GhEMF2,该基因具有抑制开花、推迟早熟的作用;通过荧光定量试验发现,该基因在早熟、中熟和晚熟材料3至6叶期顶芽中的表达量随着发育时间而逐渐降低,且在晚熟棉渤棉1号中的表达量最高,在早熟棉中棉所74中的表达量最低,在中熟棉陕70中的表达量介于二者之间,说明GhEMF2很可能是棉花抑制开花、调控早熟性的关键基因。5、通过标记筛选,得到一个可以辅助鉴定陆地棉早熟性的SSR标记D03_1348,该标记可以有效区分重组自交系群体的早熟与晚熟株系;通过三个早熟棉与三个晚熟棉基因型分析,该标记可以清晰地鉴定已知熟性材料的基因型;通过鉴定88份早熟棉群体的基因型发现,该标记的早熟基因型在早熟棉群体中的比例非常高,达到80%;通过检验120份包括早熟、中熟、晚熟材料的陆地棉自然群体基因型,该标记可以将陆地棉自然群体区分为表型差异极显著的早熟与晚熟亚群,并且对早熟性相关的六个性状都能做到有效区分;以上试验证明,D03_1348在辅助鉴定早熟性方面的确具有十分显著的作用,在早熟棉育种方面有很大潜力,可以用于早熟棉的分子标记辅助育种实践。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S562
，

本文编号：1316099