陆地棉高密度遗传图谱的构建及产量相关性状的QTL定位

【目的】通过构建高密度SNP遗传图谱,开展棉花多群体产量相关性状的QTL定位,获得稳定性好、精确度高的QTL,为产量性状调控基因的挖掘和有效分子标记的开发提供依据。【方法】以高稳产冀丰1271为母本、优质自交系冀丰173为父本,构建包含200个单株的F_(2)群体,利用测序基因分型(genotyping by sequencing,GBS)技术开发群体的SNP标记并构建高密度遗传图谱,对F_(2)、F_(2:3)、F_(2:4)群体的衣分、子指和单铃重进行QTL定位,注释主效和稳定QTL位点内的基因并分析基因在不同组织的表达模式,筛选候选基因。【结果】通过简化基因组测序,共获得383.07 Gb数据,包括母本冀丰1271的26.93 Gb、父本冀丰173的27.30 Gb和F_(2)群体的328.84 Gb,Q30值分别为90.55%、89.95%和95.77%。在F_(2)群体中开发了1305642个SNP标记,其中,用于构建遗传图谱的aa×bb型SNP为410726个。构建了一张包含16088个SNP、总图距为4282.81 cM的高密度遗传图谱,标记间的平均距离为0.27 cM,利用共线性分析证明了图谱具有较高的质量。在3个群体中共定位到108个QTL,包括34个衣分QTL、36个子指QTL和38个单铃重QTL,其中有30个QTL与已报道QTL位置重叠或接近,78个QTL未见报道。发现10个主效QTL、16个稳定QTL,其中有5个主效QTL可在2个或3个群体中被定位到。qLP-A13-4在3个群体中均可被定位到,贡献率达到13.78%;qLP-A13-6在2个群体中被定位到,贡献率达到10.01%;qLP-D10-2在2个群体中被定位到,贡献率达到10.92%;qSI-D10-1在2个群体中被定位到,贡献率达到12.31%;qBW-D5-3在2个群体中被定位到,贡献率达到15.54%。在主效和稳定QTL位点内注释到3415个基因。通过KEGG和GO分析,注释基因主要参与植物激素信号转导、TCA循环、次生代谢物质和氨基酸生物合成、光合生物的碳固定等通路。利用TM-1和NDM8的转录组数据,发现8个基因在棉花产量相关的纤维、胚珠或种子中具有较高的表达量,可能通过调控纤维或种子的发育,影响衣分或子指,进而影响棉花单铃重和产量。【结论】构建了一张陆地棉种内高密度遗传图谱,定位了108个产量相关QTL,发现5个主效QTL可在多个群体中定位到,鉴定到8个在纤维、胚珠或种子中高效表达的候选基因。