陆地棉纤维品质和产量性状的全基因组关联分析及候选基因的功能验证
发布时间：2021-08-16 22:56
棉花是重要的经济作物,也是研究多倍体起源、进化和驯化的理想物种。陆地棉作为棉花主要的栽培种之一,其纤维品质和产量的遗传作用机理一直是研究的热点。棉花纤维是由单个表皮细胞发育成的毛状体,几乎由纯纤维素组成,同时也是研究细胞伸长和细胞壁修饰的理想单细胞模型。本研究利用355份陆地棉品种（系）所组成的自然群体以及纤维长度相关的F2和F2:3作图群体,通过收集其纤维品质和产量的表型数据,利用基因型数据（包括全基因组重测序和SLAF简化测序技术获得的SNPs）,定位了纤维产量和品质相关的优异变异位点,鉴定出相关候选基因并对基因功能进行了初步验证,包括基因在拟南芥中的过表达、病毒诱导基因沉默（VIGS）在棉花中的瞬时表达和棉花中的基因编辑等。本研究探索了纤维品质和产量的遗传基础与分子机理,为棉花纤维品质和产量的改良提供依据。主要结果如下:1.对355份陆地棉材料进行多年多点的种植,收集11个环境下的五项纤维品质相关性状和两个产量相关性状,包括:纤维长度（Fiber Length:FL）,纤维强度（Fiber Strength:FS）,纤维整齐度（Fiber Uniformity:FU）,马克隆值（...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１棉属的进化与分类（引自Ｓｏｌｔｉｓ?ａｎｄ?Ｓｏｌｔｉ?
?第－？章文献综述???■??■口?Ｅ?置：??图１－２陆地棉的驯化（引自Ｆａｎｇｅｔａｌ．?２０１７）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｏｍｅｓｔｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｌａｎｄ?ｃｏｔｔｏｎ）??注：标尺为１０毫米??Ｎｏｔｅ：?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒ，?１０?ｍｍ．??我国是原棉生产和消费大国，目前我国每年生产原棉约六百万吨，对原棉的需求??囊＿—千万吨左右（宿悛＿會￥?２０１７），存在巨大的缺ＯＬ但由于我國棉花存在质量较??差的问题，在纺织中难以纺织高支纱，因而棉纺企业更愿意进ｆｔ国外棉花，使得我国??原棉价格较低、入市困难。目前国家采用配比法促进国内纺织企业消耗原棉库存，但??是收效甚微，政府仍然需要补贴棉农来保证棉花耕地面积不被减少。这其中有着复杂??的市场问题，但其源头是我国原棉品质较差的现状。基于目前棉纺材料的市场反馈，??棉花育种的方向是优质高产，既要满足棉纺业对成纱质量的要求，即纤维长度较长、??强度较强、整齐度更窩、伸长率更高且马克隆值更适宜的品种，又要兼顾产量的需求，??使其满足现代化工业对天然纤维原料的激增。在纤维品质与产暈之间存在负相关的条??件下，如何选育出纤维品质好且产：量高的棉花品种，就需要对棉花的纤维品质和产量??进行研宄，找出控制纤维生长发育的关键位点，探索纤维发育的机理。??３??
?生长。研究表．明一些参与囊泡运输的编码基園：在纤维伸长细胞中高度表达（Ｈｏｖａｖ?ｅｔ?ａｌ．??２００８），目前棉花纤维细胞的伸长的机制探索并不明确。??（ａ）?Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｂ）?Ｔｉｐ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｃ）?Ｌｉｎｅａｒ?ｃｅｌｌ?ｇｒｏｗｔｈ??ｐＳＸＩｉｉ?ｐＳＪｉｉｉ?＼／??＾?Ｇｏｌｇｉ?——?Ａｃｔｉｎ??＼?Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉｏｎ?—?Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ?ｂｕｎｄｌｅ??〇?Ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ?ｖｅｓｉｃｌｅ??图１－３棉纤维细胞的伸长机制（引自Ｇｏｕｅｔａｌ．２００７）??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｃｏｔｔｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｃｅｌｌ?ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ?（ｆｒｏｍ?Ｇｏｕ?ｅｔ?ａｌ．?２００７）??１．３．?３影响棉纤维细胞发育的因素??影响棉纤维细胞发育的囡素主要是驯化、激素和细胞膨胀压ａ在基属组分析电发??现陆地棉和海岛棉起源于共同的异源四倍体祖先，却独立地驯化成两个在纤维上翁墓??异的栽培种（Ｈａｗｋｉｎｓ?ｅｔａｌ．?２００６）；对陆地棉和诲鸟棉的翁因组进行比较，发现很多??缺失变養（ＰＡＶ），．这些特：定．的结构＿捧与：功能差！律有关（Ｐａｔｅｒｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．?２０１２），Ｓ中??２２０个驯化相关的基因在棉纤维伸长过程率袁度表达，因此推测棉纤维伸长受驯化的影??响。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物细胞壁形成机制的新进展[J]. 张保才,周奕华. 中国科学:生命科学. 2015(06)
[2]拟南芥表皮毛发育的分子机制[J]. 高英,郭建强,赵金凤. 植物学报. 2011(01)
博士论文
[1]陆地棉早熟与产量纤维品质性状的全基因组关联分析及候选基因筛选[D]. 宿俊吉.西北农林科技大学 2017
[2]棉花遗传转化体系的优化及突变体的创制[D]. 金双侠.华中农业大学 2006
本文编号：3346539
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１棉属的进化与分类（引自Ｓｏｌｔｉｓ?ａｎｄ?Ｓｏｌｔｉ?
?第－？章文献综述???■??■口?Ｅ?置：??图１－２陆地棉的驯化（引自Ｆａｎｇｅｔａｌ．?２０１７）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｏｍｅｓｔｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｌａｎｄ?ｃｏｔｔｏｎ）??注：标尺为１０毫米??Ｎｏｔｅ：?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒ，?１０?ｍｍ．??我国是原棉生产和消费大国，目前我国每年生产原棉约六百万吨，对原棉的需求??囊＿—千万吨左右（宿悛＿會￥?２０１７），存在巨大的缺ＯＬ但由于我國棉花存在质量较??差的问题，在纺织中难以纺织高支纱，因而棉纺企业更愿意进ｆｔ国外棉花，使得我国??原棉价格较低、入市困难。目前国家采用配比法促进国内纺织企业消耗原棉库存，但??是收效甚微，政府仍然需要补贴棉农来保证棉花耕地面积不被减少。这其中有着复杂??的市场问题，但其源头是我国原棉品质较差的现状。基于目前棉纺材料的市场反馈，??棉花育种的方向是优质高产，既要满足棉纺业对成纱质量的要求，即纤维长度较长、??强度较强、整齐度更窩、伸长率更高且马克隆值更适宜的品种，又要兼顾产量的需求，??使其满足现代化工业对天然纤维原料的激增。在纤维品质与产暈之间存在负相关的条??件下，如何选育出纤维品质好且产：量高的棉花品种，就需要对棉花的纤维品质和产量??进行研宄，找出控制纤维生长发育的关键位点，探索纤维发育的机理。??３??
?生长。研究表．明一些参与囊泡运输的编码基園：在纤维伸长细胞中高度表达（Ｈｏｖａｖ?ｅｔ?ａｌ．??２００８），目前棉花纤维细胞的伸长的机制探索并不明确。??（ａ）?Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｂ）?Ｔｉｐ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｃ）?Ｌｉｎｅａｒ?ｃｅｌｌ?ｇｒｏｗｔｈ??ｐＳＸＩｉｉ?ｐＳＪｉｉｉ?＼／??＾?Ｇｏｌｇｉ?——?Ａｃｔｉｎ??＼?Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉｏｎ?—?Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ?ｂｕｎｄｌｅ??〇?Ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ?ｖｅｓｉｃｌｅ??图１－３棉纤维细胞的伸长机制（引自Ｇｏｕｅｔａｌ．２００７）??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｃｏｔｔｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｃｅｌｌ?ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ?（ｆｒｏｍ?Ｇｏｕ?ｅｔ?ａｌ．?２００７）??１．３．?３影响棉纤维细胞发育的因素??影响棉纤维细胞发育的囡素主要是驯化、激素和细胞膨胀压ａ在基属组分析电发??现陆地棉和海岛棉起源于共同的异源四倍体祖先，却独立地驯化成两个在纤维上翁墓??异的栽培种（Ｈａｗｋｉｎｓ?ｅｔａｌ．?２００６）；对陆地棉和诲鸟棉的翁因组进行比较，发现很多??缺失变養（ＰＡＶ），．这些特：定．的结构＿捧与：功能差！律有关（Ｐａｔｅｒｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．?２０１２），Ｓ中??２２０个驯化相关的基因在棉纤维伸长过程率袁度表达，因此推测棉纤维伸长受驯化的影??响。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物细胞壁形成机制的新进展[J]. 张保才,周奕华. 中国科学:生命科学. 2015(06)
[2]拟南芥表皮毛发育的分子机制[J]. 高英,郭建强,赵金凤. 植物学报. 2011(01)
博士论文
[1]陆地棉早熟与产量纤维品质性状的全基因组关联分析及候选基因筛选[D]. 宿俊吉.西北农林科技大学 2017
[2]棉花遗传转化体系的优化及突变体的创制[D]. 金双侠.华中农业大学 2006
本文编号：3346539
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