本文關(guān)鍵詞：陸地棉種內(nèi)高密度遺傳圖譜構(gòu)建及重要農(nóng)藝性狀QTL定位　出處：《西北農(nóng)林科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：陸地棉(Gossypium hirsutum L.)是全球最重要的經(jīng)濟作物及天然纖維來源之一,也是重要的油料及飼用作物,在國民經(jīng)濟及人民生活中占有舉足輕重的地位。隨著工業(yè)經(jīng)濟增長以及國家規(guī)劃建設(shè),農(nóng)業(yè)可用耕地面積不斷減少,糧棉爭地矛盾日益突出,植棉面積逐年縮減,導致我國棉花生產(chǎn)面臨十分嚴峻的局面。早熟棉是陸地棉一種重要類型,以其生育期短、成熟早而進入育種家視野,適于實現(xiàn)麥棉、油棉一年兩熟種植,并且被認為是解決當前植棉困局的有效突破口。本研究圍繞早熟棉的早熟性及纖維品質(zhì)性狀進行遺傳圖譜構(gòu)建及QTL定位工作,主要得到了以下幾項研究結(jié)果:1、以早熟棉中36為母本,以海島棉漸滲系G2005為父本,構(gòu)建陸地棉種內(nèi)重組自交系群體,并采用RAD-seq技術(shù)對親本及群體進行100-bp雙末端測序;親本中36和G2005分別得到14,109,670和18,558,010條Reads,測序深度分別為6.43×和10.57×,Q30值分別達到89.75%和90.95%;重組自交系群體平均每個株系得到7,293,849條Reads,測序深度約4.59×,Q30值為86.38%;通過與陸地棉參考基因組比對,共得到369,223個SNP,其中親本間具有多態(tài)性的SNP有78,127個,多態(tài)性比例達到21.16%。2、篩選親本間簡單SNP,結(jié)合多態(tài)性SSR標記,構(gòu)建了一張包含6,434個位點的高密度遺傳圖譜,圖譜中包含6,295個SNP位點和139個SSR位點;總遺傳圖距為4,071.98 cM,標記間平均距離僅為0.63 cM,是目前陸地棉種內(nèi)標記密度最大的圖譜之一,也是早熟棉材料第一張以SNP標記為主的遺傳圖譜;通過標記共線性分析、熱圖分析及圖譜間共有SSR標記分析,證明圖譜具有較高的質(zhì)量。3、對全生育期、開花期、花鈴期、第一果枝節(jié)位、株高及第一果枝節(jié)位高度等六個早熟相關(guān)性狀進行六環(huán)境田間調(diào)查,依據(jù)所構(gòu)建的高密度遺傳圖譜進行QTL定位,共檢測到247個早熟性相關(guān)的QTL位點,包括39個開花期位點、47個全生育期位點、40個花鈴期位點、33個株高位點、43個第一果枝節(jié)位位點和45個第一果枝節(jié)位高度位點;其中有52個可重復檢測的穩(wěn)定位點及52個主效位點;重復性最好的位點qFT-D3-3可在6個環(huán)境中檢測到,且最高可解釋29.37%的表型變異;本研究是目前棉花早熟性QTL定位研究中獲得位點數(shù)量最多、準確度最高的研究之一,可為后續(xù)棉花早熟性的研究提供更多可靠參考。通過對纖維品質(zhì)進行五年度田間調(diào)查及QTL定位,共得到186個相關(guān)位點,包括28個伸長率位點、39個纖維長度位點、36個比強度位點、50個整齊度位點和33個馬克隆值位點,其中有32個位點可在多環(huán)境中檢測到,37個位點對表型變異的解釋率可達到10%以上,此外還得到了33個一致區(qū)域及19個上位性QTL,為優(yōu)質(zhì)棉新品種的分子標記輔助育種提供更多有益資源。4、通過分析早熟性QTL置信區(qū)間在染色體上的分布,共得到55個QTL一致區(qū)域,其中D3染色體上95.61-96.91 cM區(qū)段與六個早熟性狀均相關(guān);通過群體內(nèi)12個重組體對這一區(qū)段進行精細定位,將該區(qū)段的核心位置定位于Marker25958和Marker25963兩標記之間,約2.0 Mb堿基長度;區(qū)域內(nèi)注釋有68個基因,其中已知與開花相關(guān)的基因只有GhEMF2,該基因具有抑制開花、推遲早熟的作用;通過熒光定量試驗發(fā)現(xiàn),該基因在早熟、中熟和晚熟材料3至6葉期頂芽中的表達量隨著發(fā)育時間而逐漸降低,且在晚熟棉渤棉1號中的表達量最高,在早熟棉中棉所74中的表達量最低,在中熟棉陜70中的表達量介于二者之間,說明GhEMF2很可能是棉花抑制開花、調(diào)控早熟性的關(guān)鍵基因。5、通過標記篩選,得到一個可以輔助鑒定陸地棉早熟性的SSR標記D03_1348,該標記可以有效區(qū)分重組自交系群體的早熟與晚熟株系;通過三個早熟棉與三個晚熟棉基因型分析,該標記可以清晰地鑒定已知熟性材料的基因型;通過鑒定88份早熟棉群體的基因型發(fā)現(xiàn),該標記的早熟基因型在早熟棉群體中的比例非常高,達到80%;通過檢驗120份包括早熟、中熟、晚熟材料的陸地棉自然群體基因型,該標記可以將陸地棉自然群體區(qū)分為表型差異極顯著的早熟與晚熟亞群,并且對早熟性相關(guān)的六個性狀都能做到有效區(qū)分;以上試驗證明,D03_1348在輔助鑒定早熟性方面的確具有十分顯著的作用,在早熟棉育種方面有很大潛力,可以用于早熟棉的分子標記輔助育種實踐。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S562
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本文編號：1316099