陸地棉纖維品質和產(chǎn)量性狀的全基因組關聯(lián)分析及候選基因的功能驗證
發(fā)布時間：2021-08-16 22:56
棉花是重要的經(jīng)濟作物,也是研究多倍體起源、進化和馴化的理想物種。陸地棉作為棉花主要的栽培種之一,其纖維品質和產(chǎn)量的遺傳作用機理一直是研究的熱點。棉花纖維是由單個表皮細胞發(fā)育成的毛狀體,幾乎由純纖維素組成,同時也是研究細胞伸長和細胞壁修飾的理想單細胞模型。本研究利用355份陸地棉品種（系）所組成的自然群體以及纖維長度相關的F2和F2:3作圖群體,通過收集其纖維品質和產(chǎn)量的表型數(shù)據(jù),利用基因型數(shù)據(jù)（包括全基因組重測序和SLAF簡化測序技術獲得的SNPs）,定位了纖維產(chǎn)量和品質相關的優(yōu)異變異位點,鑒定出相關候選基因并對基因功能進行了初步驗證,包括基因在擬南芥中的過表達、病毒誘導基因沉默（VIGS）在棉花中的瞬時表達和棉花中的基因編輯等。本研究探索了纖維品質和產(chǎn)量的遺傳基礎與分子機理,為棉花纖維品質和產(chǎn)量的改良提供依據(jù)。主要結果如下:1.對355份陸地棉材料進行多年多點的種植,收集11個環(huán)境下的五項纖維品質相關性狀和兩個產(chǎn)量相關性狀,包括:纖維長度（Fiber Length:FL）,纖維強度（Fiber Strength:FS）,纖維整齊度（Fiber Uniformity:FU）,馬克隆值（...
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１棉屬的進化與分類（引自Ｓｏｌｔｉｓ?ａｎｄ?Ｓｏｌｔｉ?
?第－？章文獻綜述???■??■口?Ｅ?置：??圖１－２陸地棉的馴化（引自Ｆａｎｇｅｔａｌ．?２０１７）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｏｍｅｓｔｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｌａｎｄ?ｃｏｔｔｏｎ）??注：標尺為１０毫米??Ｎｏｔｅ：?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒ，?１０?ｍｍ．??我國是原棉生產(chǎn)和消費大國，目前我國每年生產(chǎn)原棉約六百萬噸，對原棉的需求??囊＿—千萬噸左右（宿悛＿會￥?２０１７），存在巨大的缺ＯＬ但由于我國棉花存在質量較??差的問題，在紡織中難以紡織高支紗，因而棉紡企業(yè)更愿意進ｆｔ國外棉花，使得我國??原棉價格較低、入市困難。目前國家采用配比法促進國內紡織企業(yè)消耗原棉庫存，但??是收效甚微，政府仍然需要補貼棉農(nóng)來保證棉花耕地面積不被減少。這其中有著復雜??的市場問題，但其源頭是我國原棉品質較差的現(xiàn)狀。基于目前棉紡材料的市場反饋，??棉花育種的方向是優(yōu)質高產(chǎn)，既要滿足棉紡業(yè)對成紗質量的要求，即纖維長度較長、??強度較強、整齊度更窩、伸長率更高且馬克隆值更適宜的品種，又要兼顧產(chǎn)量的需求，??使其滿足現(xiàn)代化工業(yè)對天然纖維原料的激增。在纖維品質與產(chǎn)暈之間存在負相關的條??件下，如何選育出纖維品質好且產(chǎn)：量高的棉花品種，就需要對棉花的纖維品質和產(chǎn)量??進行研宄，找出控制纖維生長發(fā)育的關鍵位點，探索纖維發(fā)育的機理。??３??
?生長。研究表．明一些參與囊泡運輸?shù)木幋a基園：在纖維伸長細胞中高度表達（Ｈｏｖａｖ?ｅｔ?ａｌ．??２００８），目前棉花纖維細胞的伸長的機制探索并不明確。??（ａ）?Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｂ）?Ｔｉｐ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｃ）?Ｌｉｎｅａｒ?ｃｅｌｌ?ｇｒｏｗｔｈ??ｐＳＸＩｉｉ?ｐＳＪｉｉｉ?＼／??＾?Ｇｏｌｇｉ?——?Ａｃｔｉｎ??＼?Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉｏｎ?—?Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ?ｂｕｎｄｌｅ??〇?Ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ?ｖｅｓｉｃｌｅ??圖１－３棉纖維細胞的伸長機制（引自Ｇｏｕｅｔａｌ．２００７）??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｃｏｔｔｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｃｅｌｌ?ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ?（ｆｒｏｍ?Ｇｏｕ?ｅｔ?ａｌ．?２００７）??１．３．?３影響棉纖維細胞發(fā)育的因素??影響棉纖維細胞發(fā)育的囡素主要是馴化、激素和細胞膨脹壓ａ在基屬組分析電發(fā)??現(xiàn)陸地棉和海島棉起源于共同的異源四倍體祖先，卻獨立地馴化成兩個在纖維上翁墓??異的栽培種（Ｈａｗｋｉｎｓ?ｅｔａｌ．?２００６）；對陸地棉和誨鳥棉的翁因組進行比較，發(fā)現(xiàn)很多??缺失變養(yǎng)（ＰＡＶ），．這些特：定．的結構＿捧與：功能差！律有關（Ｐａｔｅｒｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．?２０１２），Ｓ中??２２０個馴化相關的基因在棉纖維伸長過程率袁度表達，因此推測棉纖維伸長受馴化的影??響。??５??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物細胞壁形成機制的新進展[J]. 張保才,周奕華. 中國科學:生命科學. 2015(06)
[2]擬南芥表皮毛發(fā)育的分子機制[J]. 高英,郭建強,趙金鳳. 植物學報. 2011(01)
博士論文
[1]陸地棉早熟與產(chǎn)量纖維品質性狀的全基因組關聯(lián)分析及候選基因篩選[D]. 宿俊吉.西北農(nóng)林科技大學 2017
[2]棉花遺傳轉化體系的優(yōu)化及突變體的創(chuàng)制[D]. 金雙俠.華中農(nóng)業(yè)大學 2006
本文編號：3346539
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１棉屬的進化與分類（引自Ｓｏｌｔｉｓ?ａｎｄ?Ｓｏｌｔｉ?
?第－？章文獻綜述???■??■口?Ｅ?置：??圖１－２陸地棉的馴化（引自Ｆａｎｇｅｔａｌ．?２０１７）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｏｍｅｓｔｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｐｌａｎｄ?ｃｏｔｔｏｎ）??注：標尺為１０毫米??Ｎｏｔｅ：?Ｓｃａｌｅ?ｂａｒ，?１０?ｍｍ．??我國是原棉生產(chǎn)和消費大國，目前我國每年生產(chǎn)原棉約六百萬噸，對原棉的需求??囊＿—千萬噸左右（宿悛＿會￥?２０１７），存在巨大的缺ＯＬ但由于我國棉花存在質量較??差的問題，在紡織中難以紡織高支紗，因而棉紡企業(yè)更愿意進ｆｔ國外棉花，使得我國??原棉價格較低、入市困難。目前國家采用配比法促進國內紡織企業(yè)消耗原棉庫存，但??是收效甚微，政府仍然需要補貼棉農(nóng)來保證棉花耕地面積不被減少。這其中有著復雜??的市場問題，但其源頭是我國原棉品質較差的現(xiàn)狀。基于目前棉紡材料的市場反饋，??棉花育種的方向是優(yōu)質高產(chǎn)，既要滿足棉紡業(yè)對成紗質量的要求，即纖維長度較長、??強度較強、整齊度更窩、伸長率更高且馬克隆值更適宜的品種，又要兼顧產(chǎn)量的需求，??使其滿足現(xiàn)代化工業(yè)對天然纖維原料的激增。在纖維品質與產(chǎn)暈之間存在負相關的條??件下，如何選育出纖維品質好且產(chǎn)：量高的棉花品種，就需要對棉花的纖維品質和產(chǎn)量??進行研宄，找出控制纖維生長發(fā)育的關鍵位點，探索纖維發(fā)育的機理。??３??
?生長。研究表．明一些參與囊泡運輸?shù)木幋a基園：在纖維伸長細胞中高度表達（Ｈｏｖａｖ?ｅｔ?ａｌ．??２００８），目前棉花纖維細胞的伸長的機制探索并不明確。??（ａ）?Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｂ）?Ｔｉｐ?ｇｒｏｗｔｈ??（ｃ）?Ｌｉｎｅａｒ?ｃｅｌｌ?ｇｒｏｗｔｈ??ｐＳＸＩｉｉ?ｐＳＪｉｉｉ?＼／??＾?Ｇｏｌｇｉ?——?Ａｃｔｉｎ??＼?Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉｏｎ?—?Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ?ｂｕｎｄｌｅ??〇?Ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ?ｖｅｓｉｃｌｅ??圖１－３棉纖維細胞的伸長機制（引自Ｇｏｕｅｔａｌ．２００７）??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｇｒｏｗｔｈ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｃｏｔｔｏｎ?ｆｉｂｅｒ?ｃｅｌｌ?ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ?（ｆｒｏｍ?Ｇｏｕ?ｅｔ?ａｌ．?２００７）??１．３．?３影響棉纖維細胞發(fā)育的因素??影響棉纖維細胞發(fā)育的囡素主要是馴化、激素和細胞膨脹壓ａ在基屬組分析電發(fā)??現(xiàn)陸地棉和海島棉起源于共同的異源四倍體祖先，卻獨立地馴化成兩個在纖維上翁墓??異的栽培種（Ｈａｗｋｉｎｓ?ｅｔａｌ．?２００６）；對陸地棉和誨鳥棉的翁因組進行比較，發(fā)現(xiàn)很多??缺失變養(yǎng)（ＰＡＶ），．這些特：定．的結構＿捧與：功能差！律有關（Ｐａｔｅｒｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．?２０１２），Ｓ中??２２０個馴化相關的基因在棉纖維伸長過程率袁度表達，因此推測棉纖維伸長受馴化的影??響。??５??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物細胞壁形成機制的新進展[J]. 張保才,周奕華. 中國科學:生命科學. 2015(06)
[2]擬南芥表皮毛發(fā)育的分子機制[J]. 高英,郭建強,趙金鳳. 植物學報. 2011(01)
博士論文
[1]陸地棉早熟與產(chǎn)量纖維品質性狀的全基因組關聯(lián)分析及候選基因篩選[D]. 宿俊吉.西北農(nóng)林科技大學 2017
[2]棉花遺傳轉化體系的優(yōu)化及突變體的創(chuàng)制[D]. 金雙俠.華中農(nóng)業(yè)大學 2006
本文編號：3346539
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