黄褐棉45S rDNA的FISH定位及核型分析

黄褐棉是棉属5个四倍体棉种之一,利用荧光原位杂交技术将45S rDNA定位在黄褐棉2、4、9号染色体,2号染色体上的45S rDNA特别大,信号位于随体并覆盖了染色体的短臂,比二倍体和四倍体棉种的45S rDNA都要大得多;另外的2对信号很小,形状与陆地棉中的弱信号类似。黄褐棉的核型公式为:2n=4x=52=50m(2SAT)+2sm,属于2B类型,第2对染色体为亚中着丝粒染色体,其余都为中部着丝粒染色体。黄褐棉的核型、随体数、45S rDNA与其他四倍体棉种区别很大,黄褐棉是一个非常特殊的四倍体棉种。

3个黄褐棉近等基因系的选择及评价

为了发掘利用黄褐棉的优异基因并用以改良陆地棉纤维品质,通过陆地棉与黄褐棉种间杂交构建了一套回交高世代群体,通过标记辅助选择及纤维品质鉴定选出3个近等基因系。结果表明,所选的近等基因系遗传背景与陆地棉亲本基本相同,仅在少数几条染色体上具备黄褐棉渐渗片段,这些渐渗片段主要集中分布于1号、14号以及19号染色体。3个近等基因系的纤维强度表现突出,纤维细度优良,有望通过精细定位发现控制纤维强度及麦克隆值的QTL,同时这3个近等基因系可以作为种质资源供纤维强度和细度改良育种应用。

基于黄褐棉导入系的抗黄萎病QTL鉴定分析

棉花是我国重要的经济作物,对纺织工业发展和提高人民生活水平具有重要作用。陆地棉是最主要的栽培棉种,占棉花产量的90%以上,然而其对黄萎病抗性仍有待提高。黄褐棉对黄萎病抗性强,且作为与陆地棉遗传距离较远的异源四倍体野生棉,很可能具备一些优异的抗病等位基因供发掘利用。以陆地棉PD94042为轮回亲本,以黄褐棉为供体亲本,经过杂交以及高世代回交,并结合分子标记辅助选择,建立一套渐渗有黄褐棉的导入系,成功检测到10个黄萎病抗性相关数量性状基因座(quantitative trait locus,简称QTL),解释表型变异范围为14.0%~39.3%。这些结果为进一步开展QTL精细定位,服务于棉花抗黄萎病育种实践奠定了基础。

利用黄褐棉染色体片段导入系定位产量和纤维品质性状QTL

陆地棉的遗传基础狭窄,阻碍了棉花的遗传改良进程。为有效拓宽陆地棉的遗传基础,本试验利用野生种黄褐棉(AD4)为供体亲本,以综合性状优良的B0011品系为受体亲本(国审棉华杂棉H318的亲本之一),构建了含71个株系的导入系BC5S5群体。基于SLAF-seq的基因分型和多年多点田间试验的综合分析表明,该导入系在产量和纤维性状方面具有很大的变异,共检测到48个QTL,其中包含19个产量和29个纤维构成因素相关的QTL。在At亚组检测到9个性状的32个QTL,在Dt亚组为16个。进一步对QTL加性效应方向分析显示,其中有30个QTL的加性效应为正,18个QTL的加性效应为负。本研究结果为利用黄褐棉重要农艺性状有利等位基因改良陆地棉产量和品质奠定了基础。

基于BSA-seq的黄褐棉纤维长度候选基因发掘

纤维长度是棉花纤维品质的重要性状之一,发掘纤维长度基因对选育优质棉花品种具有重要意义。前期研究基于一套黄褐棉导入系群体定位到15个纤维长度数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL),并分子辅助选育出一个纤维品质表现突出的黄褐棉导入系IL9,与其陆地棉轮回亲本PD94042杂交并自交构建了F2大群体。基于该群体的表型数据构建了纤维长度最长和最短的两个DNA混池,连同两个亲本共4个混池,利用极端性状混池重测序(bulked-segregant analysis sequencing,BSA-seq)方法进行遗传关联性分析,共检测到34个控制纤维长度的潜在候选基因,分别定位在Chr.7、Chr.10、Chr.18共3条染色体上的3个相关区域内。通过比较QTL定位、BSA-seq分析的结果,以及相关功能注释筛选,最终得到3个候选基因(Gh_D13G1294,Gh_D13G1295,Gh_D13G1296),这些候选基因可能对改良陆地棉纤维长度起重要作用。

基于黄褐棉导入系的棉花衣分QTL定位研究

[目的]利用黄褐棉导入系(Introgression Lines,ILs),在构建分子遗传图谱的基础上,检测与衣分相关的数量性状位点(Quantitative Trait Locus,QTLs),以期发现黄褐棉中用于改良陆地棉的衣分QTL,服务于棉花产量的分子育种。[方法]以陆地棉PD94042为受体亲本,黄褐棉(Gossypium mustelinum)为供体亲本,两者杂交后代与陆地棉亲本回交,进而建立高世代回交群体并选择构建CSILs,通过种植黄褐棉CSILs,提取DNA展开微卫星标记(SSR)实验,构建遗传连锁图谱;并将所得基因型数据和表型数据相结合,用Win QTL Cart2.5软件开展导入系群体的衣分QTL定位。[结果]利用基于黄褐棉导入系的遗传图谱检测衣分QTL,成功检测到21个衣分相关QTLs,解释表型变异范围为19.3%~42%。其中,主效QTL qLP-3在2个环境中均被检测到,其增效基因均来自于黄褐棉,因此可能对标记辅助选择有重要意义。[结论]利用黄褐棉导入系群体成功鉴定出21个衣分相关的QTLs,该结果为棉花衣分分子标记辅助育种工作提供了借鉴及依据,也为后续进一步开展QTL精细定位奠定了基础。

巴西野生棉考察简报

赴巴西考察了两类野生棉自然分布情况和生长发育状态等,发现了玛利加郎特棉,未发现黄褐棉,但了解了有关信息。

陆地棉与四个四倍体棉的遗传渐渗及QTL定位研究进展

陆地棉是棉属中最主要的一个栽培棉种,其产量占世界棉花总产的95%以上。我国对于陆地棉的引种、栽培和育种已有百年历史,在陆地棉不断改良的过程中,其遗传基础逐渐变得狭窄。为了拓宽陆地棉遗传基础,近十几年来,我国以及世界棉花基础研究和育种工作者通过有性杂交创建了棉花远缘杂交遗传群体和优异种质资源;与此同时,随着分子生物学的兴起和棉花基因组图谱的完成,研究人员利用基因组学技术揭示了远缘杂交群体中的数量性状位点(QTL,quantative trait locus)。本文总结了陆地棉分别与4个远缘四倍体棉种(海岛棉、毛棉、黄褐棉和达尔文棉)的一些远缘杂交的研究成果。综合已发表研究表明,基于陆地棉与4个远缘棉种材料的远缘杂交遗传群体,创造了优异的种质资源,对于棉花农艺性状改良、QTL定位和基因挖掘都具有重要的促进作用;另外,陆地棉与海岛棉的自然遗传渐渗事件在陆地棉资源材料中也被普遍发现,这种自然遗传渐渗事件对陆地棉的农艺性状改良起到了一定的促进作用。随着四倍体棉种基因组的公布和棉属中新的棉种的挖掘和利用,未来陆地棉的遗传基础可以得到进一步的拓宽。