雜種優(yōu)勢(shì)作為一種復(fù)雜的數(shù)量性狀,近一個(gè)世紀(jì)來被廣泛應(yīng)用于眾多作物表型的遺傳改良。雖然雜種已經(jīng)被育種家廣泛利用,但是有關(guān)雜種優(yōu)勢(shì)的分子機(jī)制還尚未研究透徹。目前作物遺傳改良的主要目標(biāo)是培育出更高產(chǎn)的品種。目前,領(lǐng)先的棉花遺傳改良方案仍然缺陷,無法取得重大成就。在本研究中,我們以284份棉花品種為母本,5份棉花品種為父本,以及采用L×T遺傳交配設(shè)計(jì)獲得的F_1為材料,在2012-2013年分別在12個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的考察,并分別計(jì)算了雜種優(yōu)勢(shì)值、GCA和SCA。結(jié)合SSR和SNP分子標(biāo)記,在群體結(jié)構(gòu)和連鎖不平衡(LD)分析的基礎(chǔ)上,利用混合線性模型(MLM)對(duì)表型、GCA、SCA及雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)值(HB、MP、HI、K)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析。分別檢測(cè)到46個(gè)和165個(gè)與纖維品質(zhì)和產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)顯著關(guān)聯(lián)的SSR和SNP位點(diǎn)。分析發(fā)現(xiàn)約2/3與纖維品質(zhì)優(yōu)勢(shì)顯著關(guān)聯(lián)的SSR位點(diǎn)分布在D基因組上,而且其中一些SSR位點(diǎn)具有一因多效效應(yīng)。然而D組關(guān)聯(lián)到的SNP位點(diǎn)大約是A組的兩倍。其中發(fā)現(xiàn)的32個(gè)與雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的微衛(wèi)星QTL(hQTL)為本研究首次發(fā)現(xiàn)。96個(gè)與纖維品質(zhì)優(yōu)勢(shì)相關(guān)的優(yōu)異等位基因均來自于以A971Bt為父本的C組組合的父本A971Bt。通過整合GWAS結(jié)果和TM-1的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),我們共鑒定到9個(gè)控制棉花纖維品質(zhì)和產(chǎn)量的候選基因,而且這些候選基因的優(yōu)異等位變異大多數(shù)來自于D組的父本4133Bt。我們發(fā)現(xiàn)的這些遺傳變異和候選基因有助于我們研究棉花纖維發(fā)育的分子機(jī)制。而那些擁有優(yōu)異單倍型的基因型將是遺傳改良的重要材料。因此,為了解析纖維品質(zhì)雜種優(yōu)勢(shì)的分子機(jī)制進(jìn)而提高纖維品質(zhì),我們需要發(fā)掘更多與雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的QTL和SNP標(biāo)記。因此在未來的高品質(zhì)棉花選育中,可以首要選擇A971Bt和4133Bt作為親本。本研究為在分子水平上揭示棉花產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)提供了理論依據(jù),為棉花分子標(biāo)記輔助育種奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S562


本文編號(hào)：2823022