陸地棉早熟與產(chǎn)量纖維品質(zhì)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析及候選基因篩選.pdf

1、棉花（Gossypium spp.）是世界上最重要的纖維作物，也是我國最主要的經(jīng)濟作物之一。我國是主要的產(chǎn)棉大國和棉紡織品出口大國，棉花在我國國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。陸地棉（Gossypium hirsutum L.）是棉花最大的四倍體栽培種，其產(chǎn)量占了整個棉花的95％以上。早熟、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量等性狀是陸地棉最主要的育種目標性狀，這些性狀的QTL定位和基于SSR標記關(guān)聯(lián)分析的研究已有大量的報道，但是基于全基因組SNP位點的全基因組

2、關(guān)聯(lián)分析(GWAS)的研究相對較少。因此從全基因組水平上解析主要育種目標性狀遺傳基礎(chǔ)的研究仍不夠，需要進一步開展相關(guān)研究。本研究利用355份陸地棉種質(zhì)資源構(gòu)成的自然群體，基于SLAF簡化測序技術(shù)，檢測到了能均勻分布在陸地棉26條染色體上的81，675個SNP位點;同時分2年(2014-2015)2點（河南安陽、新疆石河子）田間種植全部供試材料，調(diào)查了與早熟、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量相關(guān)的主要性狀，開展了SNP位點與目標性狀的GWAS研究及顯著關(guān)聯(lián)

3、位點附近候選基因的挖掘，主要研究結(jié)果如下:
　　通過6個早熟相關(guān)性狀的GWAS研究，獲得了41個與早熟相關(guān)性狀顯著的關(guān)聯(lián)，其中29個關(guān)聯(lián)所對應(yīng)的SNP位點分布在Dt3染色體上。在這些顯著關(guān)聯(lián)的位點中，位于Dt3染色體上的SNP位點rsDt3∶13562854同時與5個早熟相關(guān)性狀（WGP、FT、FBP、NFFB和YPBF）顯著關(guān)聯(lián)，-log10(P)為6.77～10.10，能解釋9.34％～14.13％的表型變異。rsDt3∶13

4、562854附近1Mb的基因組區(qū)域注釋了32個基因，qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)，CotAD_01947在葉片中優(yōu)勢表達，2～4葉期在早熟品種葉片的表達量顯著高于中晚熟品種(P＜0.01)。結(jié)果說明CotAD_01947是與陸地棉的早熟性相關(guān)的候選基因。
　　通過3個產(chǎn)量構(gòu)成性狀的GWAS研究，獲得12個與衣分性狀顯著相關(guān)的SNP位點，其中定位在At3和At4染色體上的5個SNP位點的-log10(P)＞6.21，能解釋9.42％～12

5、.88％的表型變異。分布在At4染色體上rsAt4∶15572813和rsAt4∶15573052能在4個不同的環(huán)境及BLUPs下同時與衣分顯著關(guān)聯(lián);分布在At3上rsAt3∶43538238、rsAt3∶43631774和rsAt3∶43631819能在3個不同的環(huán)境及BLUPs下同時與目標性狀顯著關(guān)聯(lián)，說明At3和At4染色體上存在控制衣分性狀的兩個主效QTL。利用陸地棉（TM-1）10個不同組織的RNA-seq數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)Gh_

6、A02G1268在5 DPA纖維中優(yōu)勢表達，而在種子表達量很低，是纖維5 DPA表達量的1/300，我們推測Gh_A02G1268可能在提高陸地棉衣分及纖維品質(zhì)方面具有潛在的作用。
　　通過5個纖維品質(zhì)構(gòu)成性狀的GWAS研究，分別獲得了16、10、7個與FL、FS和FU顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點。在Dt7染色體上發(fā)現(xiàn)了兩個重要基因組區(qū)段MGR1和MGR2，其中MGR1上存在有9個SNP位點均與FL顯著關(guān)聯(lián);MGR2存在有2個SNP位點同

7、時與FL、FS顯著關(guān)聯(lián)。在MGR1和MGR2兩個區(qū)段內(nèi)，存在有四令注釋基因:CotAD_22823、CotAD_22824、CotAD_22825和CotAD_35088，這四個基因可能是控制FL與FS的候選基因。同時發(fā)現(xiàn)MGR1和MGR2，在五個生態(tài)區(qū)（YR、YZR、NW、LN和USA）品種間的優(yōu)異單倍型分布頻率和遺傳多樣性系數(shù)均存在顯著的差異。YR、YZR和USA材料的優(yōu)異單倍型頻率顯著高于NW和LN材料，新疆南疆品種的優(yōu)異單倍型出