陸地棉SRAP圖譜構建與種子物理、營養(yǎng)品質性狀QTL定位.pdf

1、棉屬有四個栽培棉種，包括亞洲棉(G.arboreumL.)、草棉(G.herbaceumL.)、陸地棉(G.hirsutumL.)、海島棉(G.barbadenseL.)，其中陸地棉是世界范圍最主要的栽培種，占總產(chǎn)量的90％。棉花不僅是紡織工業(yè)的重要原料，而且是僅次于大豆的重要油料和蛋白質來源。棉子油的產(chǎn)量約占世界食用植物油料供應量的10％，棉子蛋白質資源達到世界植物蛋白質資源的6％。棉花也是調整農(nóng)業(yè)結構、發(fā)展畜牧業(yè)和多種經(jīng)濟的重要支柱

2、。目前棉花育種的研究重點仍是產(chǎn)量與纖維品質改良，而關于種子性狀特別是營養(yǎng)品質性狀的研究極少，世界上被廣泛栽培的陸地棉品種種子的油脂與蛋白含量至今仍維持其50年前甚至100年前的水平。棉花產(chǎn)量、纖維品質的遺傳改良可以提高與化學纖維的競爭力，而改良作為食物、飼料的棉籽將為人們提供充足的營養(yǎng)和食物資源。因此，在改良棉花產(chǎn)量、纖維品種的同時，改良棉花種子油脂、脂肪酸組分以及蛋白含量等性狀，更能充分發(fā)揮棉花的經(jīng)濟價值。有關棉籽油脂和蛋白質含量的遺

3、傳研究主要采用經(jīng)典數(shù)量遺傳學分析方法，由于棉花油脂、脂肪酸組分以及蛋白含量等性狀屬多個基因控制的數(shù)量性狀，經(jīng)典數(shù)量遺傳學研究方法只能在群體水平對這些性狀進行分析，難以對數(shù)量性狀基因的效應、作用方式以及染色體分布進行準確研究。為此，我們利用(渝棉1號×T586)F2:7重組近交系群體，用SSR、SRAP、IT-ISJ和形態(tài)標記構建高密度陸地棉遺傳連鎖圖譜，結合多個環(huán)境重組近交系群體種子物理性狀、營養(yǎng)品質性狀鑒定結果，定位陸地棉種子物理性狀

4、、營養(yǎng)品質性狀QTL。研究結果將為陸地棉的分子標記輔助選擇奠定基礎。其主要研究結果如下：1.種子物理性狀、營養(yǎng)品質性狀的表型分析親本渝棉1號與T586之間種子物理性狀、營養(yǎng)品質性狀差異大。渝棉1號種子重10.67g，短絨重1.43g，短絨率11.79％，種仁重6.33g，種子殼重4.34g，種仁率59.30％；T586種子重13.02g，短絨重0g，短絨率0％，種仁重8.66g，種子殼重4.33g，種仁率66.49％；渝棉1號粗蛋白質含

5、量約為50.28％，粗油含量約為24.80％；T586粗蛋白質含量約為36.45％，粗油含量約為36.85％。渝棉1號種子蛋白質含量較高，油脂含量較低；而T586蛋白質含量較低，油脂含量較高。兩親本在脂肪酸組分上差異不大。種子物理性狀、營養(yǎng)品質性狀表現(xiàn)超高親的超親分離，各性狀表現(xiàn)連續(xù)分布，呈現(xiàn)多基因控制的數(shù)量性狀遺傳特點。
　　 (渝棉1號×T586)F2:7重組近交系群體種子物理性狀、營養(yǎng)品質性狀的環(huán)境方差均達顯著或極顯著，表

6、明種子物理性狀、營養(yǎng)品質性狀的表現(xiàn)同時受基因與環(huán)境的共同作用。種子重、種仁重和種子殼重之間存在顯著的正相關，短絨重和短絨率之間呈顯著的正相關，粗蛋白質含量和粗油含量呈顯著的負相關，短絨重和短絨率與粗蛋白質含量呈顯著的正相關，短絨重和短絨率與粗油含量呈顯著的負相關。2.作圖親本間SRAP標記多態(tài)性篩選與群體標記基因型檢測1536對SRAP引物篩選親本渝棉1號與T586之間DNA的多態(tài)性，共獲得88對多態(tài)性引物，多態(tài)性引物比例5.73％。經(jīng)

7、群體標記基因型檢測88對多態(tài)性引物得到105個標記位點，平均每個多態(tài)性引物組合產(chǎn)生1.19個位點。3.陸地棉遺傳連鎖圖譜的構建利用105個SRAP標記與567個SSR、64個IT-ISJ標記、8個形態(tài)標記進行遺傳連鎖分析，構建的遺傳連鎖圖包括730個標記位點和62個連鎖群。62個連鎖群分布于棉花基因組的所有26條染色體。另有15個標記位點沒有發(fā)現(xiàn)與任何位點連鎖。遺傳連鎖圖譜包括102個SRAP標記，556個SSR標記，64個IT-ISJ

8、標記，8個形態(tài)標記，所得的遺傳連鎖圖譜覆蓋3434.3cM，約占棉花基因組的77.22％，標記間的平均距離為4.70cM。該圖譜是目前國內外標記數(shù)最多、基因組覆蓋最廣的陸地棉遺傳連鎖圖譜。4.QTL效應與有利等位基因來源采用MQM作圖法，共獲得88個種子物理性狀QTLs。檢測到22個種子重QTLs，單個QTL解釋種子重變異的3.4％～9.7％，11個種子重QTLs的有利等位基因來源于T586，另11個種子重QTLs的有利等位基因來源于渝

9、棉1號；檢測到11個短絨重QTLs，單個QTL解釋短絨重變異的3.6％～63.9％，5個短絨重QTLs的有利等位基因來源于T586，6個短絨重QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到10個短絨率QTLs，單個QTL解釋短絨率變異的3.6％～75.3％，3個短絨率QTLs的有利等位基因來源于T586，7個短絨率QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到18個種仁重QTLs，單個QTL解釋種仁重變異的3.6％～8.8％，9個種仁重QT

10、Ls的有利等位基因來源于T586，另9個種仁重QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到13個種子殼重QTLs，單個QTL解釋種子殼重變異的3.8％～7.9％，6個種子殼重QTLs的有利等位基因來源于T586，7個種子殼重QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到14個種仁率QTLs，單個QTL解釋種仁率變異的3.6％～11.7％，10個種仁率QTLs的有利等位基因來源于T586，4個種仁率QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號。88

11、個種子物理性狀QTLs中，有57個QTLs(占全部種子物理性狀QTLs的64.77％)對表型效應的貢獻率在5-20％之間，5％以下的占32.95％。短絨重、短絨率分別檢測到一個主效QTL，分別能解釋約53.6％、64.9％的表型變異。
　　 共獲得43個種子營養(yǎng)品質性狀QTLs。檢測到12個粗蛋白質含量QTLs，單個QTL解釋粗蛋白質含量變異的3.8％～28.8％，2個粗蛋白質含量QTLs的有利等位基因來源于T586，10個粗蛋

12、白質含量QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到12個粗油含量QTLs，單個QTL解釋粗油含量變異4.0％～23.0％，8個粗油含量QTLs的有利等位基因來源于T586，4個粗油含量QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到4個亞油酸含量QTLs，單個QTL解釋亞油酸含量變異的3.5％～5.5％，1個亞油酸含量QTL的有利等位基因來源于T586，3個亞油酸含量QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到3個油酸含量QTLs，單個Q

13、TL解釋油酸含量變異的3.7％～11.3％，3個油酸含量QTLs的有利等位基因均來源于T586；檢測到5個棕櫚酸含量QTLs；單個QTL解釋棕櫚酸含量變異的5.3％～7.0％，1個棕櫚酸含量QTL的有利等位基因來源于T586，4個棕櫚酸含量QTLs的有利等位基因來源于渝棉1號；檢測到7個硬脂酸含量QTLs，單個QTL解釋硬脂酸含量變異的3.7％～9.3％，4個硬脂酸含量QTLs的有利等位基因來源于T586，3個硬脂酸含量QTLs的有利等

14、位基因來源于渝棉1號。43個種子營養(yǎng)品質性狀QTLs中，有27個QTLs(占全部種子營養(yǎng)品質性狀QTLs的62.79％)貢獻率在5-20％之間，5％以下的占32.56％。粗蛋白質含量、粗油含量分別檢測到一個主效QTL，分別能解釋約23％、22.5％的表型變異。5.環(huán)境對QTL的影響在所檢測的種子物理性狀QTLs中，有27個QTL能夠在2個或3個環(huán)境同時檢測到，占全部QTL的30.68％。其中有6個種子重QTLs，占種子重QTL的27.2

15、7％；5個短絨重QTLs，占短絨重QTL的45.45％；3個短絨率QTLs，占短絨率QTL的30％；6個種仁重QTLs，占種仁重QTL的33.33％；6個種子殼重QTLs，占種子殼重QTL的46.15％；2個種仁率QTLs，占種仁率QTL的14.28％。
　　 種子營養(yǎng)品質性狀中，有6個QTL(粗蛋白質含量、粗油含量QTL各有3個)在2個環(huán)境同時檢測到，占兩者全部QTL的25％。脂肪酸組分中，油酸含量與棕櫚酸含量各有1個QTL在

16、2個環(huán)境均檢測到。5.QTL染色體分布88個物理性狀QTL中有65個QTL表現(xiàn)成簇分布。種子重、種仁重和種子殼重QTL多分布在一起，短絨重和短絨率QTL分布在一起。短絨重和短絨率QTL成簇分布于chr.3、chr7.、chr.13、chr.15、chr.20和chr.21，種子重、種仁重和種子殼重QTL成簇分布于chr.11、chr.12、chr.14、chr.15、chr.24和chr.25。5個種仁率QTL與種子重、種仁重QTL分布

17、于chr.6、chr.8、chr.18、chr.20、chr.23上。
　　 24個粗蛋白質含量和粗油含量QTL有16個QTL表現(xiàn)成簇分布，包括兩個主效QTL，占粗蛋白質含量和粗油含量全部QTL的66.67％。
　　 第12染色體第3連鎖群集中分布有種子重、種仁重、種子殼重、短絨重、短絨率5個物理性狀QTL和粗蛋白質含量、粗油含量2個營養(yǎng)品質性狀QTL，其中短絨重、短絨率、粗蛋白質含量、粗油含量QTL均為主效QTL，這些