陸地棉早熟與產(chǎn)量纖維品質(zhì)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析及候選基因篩選.pdf

1、棉花（Gossypium spp.）是世界上最重要的纖維作物，也是我國(guó)最主要的經(jīng)濟(jì)作物之一。我國(guó)是主要的產(chǎn)棉大國(guó)和棉紡織品出口大國(guó)，棉花在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。陸地棉（Gossypium hirsutum L.）是棉花最大的四倍體栽培種，其產(chǎn)量占了整個(gè)棉花的95％以上。早熟、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量等性狀是陸地棉最主要的育種目標(biāo)性狀，這些性狀的QTL定位和基于SSR標(biāo)記關(guān)聯(lián)分析的研究已有大量的報(bào)道，但是基于全基因組SNP位點(diǎn)的全基因組

2、關(guān)聯(lián)分析(GWAS)的研究相對(duì)較少。因此從全基因組水平上解析主要育種目標(biāo)性狀遺傳基礎(chǔ)的研究仍不夠，需要進(jìn)一步開展相關(guān)研究。本研究利用355份陸地棉種質(zhì)資源構(gòu)成的自然群體，基于SLAF簡(jiǎn)化測(cè)序技術(shù)，檢測(cè)到了能均勻分布在陸地棉26條染色體上的81，675個(gè)SNP位點(diǎn);同時(shí)分2年(2014-2015)2點(diǎn)（河南安陽(yáng)、新疆石河子）田間種植全部供試材料，調(diào)查了與早熟、纖維品質(zhì)、產(chǎn)量相關(guān)的主要性狀，開展了SNP位點(diǎn)與目標(biāo)性狀的GWAS研究及顯著關(guān)聯(lián)

3、位點(diǎn)附近候選基因的挖掘，主要研究結(jié)果如下:
　　通過6個(gè)早熟相關(guān)性狀的GWAS研究，獲得了41個(gè)與早熟相關(guān)性狀顯著的關(guān)聯(lián)，其中29個(gè)關(guān)聯(lián)所對(duì)應(yīng)的SNP位點(diǎn)分布在Dt3染色體上。在這些顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)中，位于Dt3染色體上的SNP位點(diǎn)rsDt3∶13562854同時(shí)與5個(gè)早熟相關(guān)性狀（WGP、FT、FBP、NFFB和YPBF）顯著關(guān)聯(lián)，-log10(P)為6.77～10.10，能解釋9.34％～14.13％的表型變異。rsDt3∶13

4、562854附近1Mb的基因組區(qū)域注釋了32個(gè)基因，qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)，CotAD_01947在葉片中優(yōu)勢(shì)表達(dá)，2～4葉期在早熟品種葉片的表達(dá)量顯著高于中晚熟品種(P＜0.01)。結(jié)果說明CotAD_01947是與陸地棉的早熟性相關(guān)的候選基因。
　　通過3個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成性狀的GWAS研究，獲得12個(gè)與衣分性狀顯著相關(guān)的SNP位點(diǎn)，其中定位在At3和At4染色體上的5個(gè)SNP位點(diǎn)的-log10(P)＞6.21，能解釋9.42％～12

5、.88％的表型變異。分布在At4染色體上rsAt4∶15572813和rsAt4∶15573052能在4個(gè)不同的環(huán)境及BLUPs下同時(shí)與衣分顯著關(guān)聯(lián);分布在At3上rsAt3∶43538238、rsAt3∶43631774和rsAt3∶43631819能在3個(gè)不同的環(huán)境及BLUPs下同時(shí)與目標(biāo)性狀顯著關(guān)聯(lián)，說明At3和At4染色體上存在控制衣分性狀的兩個(gè)主效QTL。利用陸地棉（TM-1）10個(gè)不同組織的RNA-seq數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)Gh_

6、A02G1268在5 DPA纖維中優(yōu)勢(shì)表達(dá)，而在種子表達(dá)量很低，是纖維5 DPA表達(dá)量的1/300，我們推測(cè)Gh_A02G1268可能在提高陸地棉衣分及纖維品質(zhì)方面具有潛在的作用。
　　通過5個(gè)纖維品質(zhì)構(gòu)成性狀的GWAS研究，分別獲得了16、10、7個(gè)與FL、FS和FU顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)。在Dt7染色體上發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)重要基因組區(qū)段MGR1和MGR2，其中MGR1上存在有9個(gè)SNP位點(diǎn)均與FL顯著關(guān)聯(lián);MGR2存在有2個(gè)SNP位點(diǎn)同

7、時(shí)與FL、FS顯著關(guān)聯(lián)。在MGR1和MGR2兩個(gè)區(qū)段內(nèi)，存在有四令注釋基因:CotAD_22823、CotAD_22824、CotAD_22825和CotAD_35088，這四個(gè)基因可能是控制FL與FS的候選基因。同時(shí)發(fā)現(xiàn)MGR1和MGR2，在五個(gè)生態(tài)區(qū)（YR、YZR、NW、LN和USA）品種間的優(yōu)異單倍型分布頻率和遺傳多樣性系數(shù)均存在顯著的差異。YR、YZR和USA材料的優(yōu)異單倍型頻率顯著高于NW和LN材料，新疆南疆品種的優(yōu)異單倍型出