四倍體栽培棉種高密度遺傳圖譜的構建及應用.pdf

1、高密度遺傳圖譜的構建是植物基因組研究的基礎。富含功能標記的高密度遺傳圖譜為準確認識基因組結構，發(fā)掘功能基因，定位和利用重要經(jīng)濟性狀相關QTLs奠定了基礎，同時也為進一步開展基因組進化研究提供了前提條件。在已有研究基礎上，本研究開展了棉花新型分子標記的開發(fā)和高密度遺傳圖譜的構建研究。
　　 本研究利用新開發(fā)的源于三個棉種（雷蒙德氏棉、陸地棉及海島棉）的eSSRs、陸地棉Maxxa的gSSRs、基因的RT引物，網(wǎng)上公開釋放的部分ST

2、V及Gh編號的引物，共計3592對，以及組配的部分REMAP標記，在作圖親本TM-1及Hai7124之間篩選多態(tài)性，進而完成圖譜的加密工作。整合后的圖譜包含2577個位點，覆蓋了3591.0cM的遺傳距離，標記間的平均遺傳距離為1.39cM，全部分布于26條染色體上。圖譜有四大特點：：(1)富含功能標記。圖譜中功能標記占總位點數(shù)的57.04％,eSSR位點占功能標記的78.44％;(2)明確四倍體栽培棉種中A亞組存在兩個相互易位，涉及A

3、2/A3和A4/A5四條染色體。在棉花基因組的13個部分同源群上共檢測到180對SSR引物擴增產(chǎn)生的重復位點，在A2/D3，A3/D2，及A4/D5，A5/D4上共檢測到28對重復位點；(3)存在四個偏分富集區(qū)。圖譜中含偏分離位點220個，占總位點數(shù)的8.54％，在A2、A3、A7和D7上存在4個大的偏分富集區(qū)，且每一染色體上的偏分離富集區(qū)其偏分離方向一致；(4)是一張基于四倍體栽培棉種的高密度遺傳圖譜，可直接用于QTL定位及相關農(nóng)藝性

4、狀分析等后續(xù)研究。
　　 通過比較四個棉種中所有隨機設計的eSSR引物及源于陸地棉Maxxa的gSSR引物的重復基元類型、分布及其多態(tài)性之間的關系，發(fā)現(xiàn)在eSSRs中，重復基元最多的為三核苷酸重復；在gSSRs中，重復基元最多的為六核苷酸重復。四核苷酸重復在不同來源的SSR中所占的比例均較少；在源于四個棉種的eSSRs中，復合型及四、六核苷酸重復基元的多態(tài)率比較高；在多態(tài)引物中，所占比例最多的重復基元本身的多態(tài)率并不是很高，二核

5、苷酸重復基元中，AC/TG的多態(tài)率較高，四核苷酸重復基元中，ATAC/TATG的多態(tài)率較高。
　　 比較了四個棉種中eSSR位點在圖譜中的分布情況。發(fā)現(xiàn)：源于亞洲棉的eSSR位點，At:Dt=1.5:1；源于雷蒙德氏棉的eSSR位點，At:Dt=1:1.5;源于陸地棉及海島棉的eSSR位點，At:Dt=1:1。也就是說，源于A基因組棉種亞洲棉的eSSR位點在At亞組中檢測到的要多，源于D基因組棉種雷蒙德氏棉的eSSR位點在Dt亞

6、組中檢測到的要多，源于四倍體棉種陸地棉及海島棉的eSSR位點均勻分布在At、Dt亞組中。
　　 通過比較同一引物在TM-1、Hai7124及Maxxa中擴增產(chǎn)物分子量的大小，參照其在二倍體祖先棉種阿非利加棉及雷蒙德氏棉中擴增條帶的特點，并結合該引物在圖譜中的定位結果，將37個BACs準確定位到相應的亞組中。其中At亞組中有12個，Dt亞組中有25個。
　　 根據(jù)陸地棉Maxxa97個BAC克隆中的344組LTR保守區(qū)域設

7、計了14個單引物，與同一來源的60對SSR引物隨機組配為REMAP標記，共產(chǎn)生188個多態(tài)位點，檢出率高達11.19％，這些位點遍布在四倍體棉種整個基因組中。初步建立了棉花REMAP分子標記技術體系。
　　 通過共有的SSR標記將本實驗室18個陸地棉圖譜整合為一張高密度的陸地棉種內(nèi)遺傳圖譜。該圖譜包含67個連鎖群，694個位點，覆蓋了3552.8cM的遺傳距離，標記間的平均遺傳距離為5.12cM，并將67個連鎖群全部定位到相應的

8、26條染色體上，幾乎覆蓋了整個四倍體棉種基因組。研究了源于5個高強纖維供體(7235、HS427、PD6992、渝棉1號及J415)的95個優(yōu)質(zhì)纖維QTL的分布特點，結果顯示：Dt亞組上比At亞組上檢測到的優(yōu)質(zhì)纖維QTL要多，且更為集中。說明盡管At亞組的祖先產(chǎn)生可紡織的纖維，而Dt亞組的祖先不產(chǎn)生有價值的纖維，但Dt亞組的祖先在纖維生長發(fā)育及多倍體棉種進化過程中扮演著非常重要的角色。這是迄今為止擁有多個遺傳背景且最為高密度的陸地棉整合