结合QTL作图和转录组测序解析短季棉衣分的遗传基础
短季棉又称早熟棉，是一类生育期较短的陆地棉。短季棉品种的选育和推广，优化了农田种植制度，极大程度上缓解了棉花和谷物种植时间的问题。然而，短季棉品种的皮棉产量明显低于中、晚熟棉品种。衣分是棉花重要的产量构成因素性状，受基因型和环境共同控制。大量的研究表明，棉花产量的改进与衣分的提高有密切关系。因此，对短季棉衣分性状的遗传基础研究是非常重要的。本研究在中国河南新乡和中国新疆石河子连续3年种植短季棉品种冬3、冬4及其240份重组自交系（RIL）群体以研究短季棉衣分性状，解析短季棉衣分的遗传基础。首先提取短季棉品种冬3、冬4及其RIL群体DNA进行基因组重测序，检测多态性标记构建遗传图谱，挖掘稳定衣分QTL，然后分别取冬3和冬4材料0DPA、5DPA、10DPA、15DPA的胚珠或纤维进行RNA-seq，寻找各时期亲本间的差异基因，最后结合衣分QTL定位结果和RNA-seq数据分析，找出与衣分相关的差异候选基因，进而解析衣分性状的遗传基础，为高产短季棉品种选育提供借鉴。主要研究结果如下： 1.利用短季棉品种冬3、冬4及其240个重组自交系群体（RIL）材料的嫩叶提取DNA进行基因组重测序。利用筛选出的4960个高质量的bin标记构建遗传图谱，遗传图谱总长为3971.08cM，标记密度为0.80cM。基于表型数据和重测序数据，在5个环境中共定位到17个QTL（含重复），解释了2.9064～11.3871%的衣分表型变异；检测到3个衣分稳定QTL（qLP-D04、qLP-A02和qLP-D12）；其中染色体D04上的衣分QTL（qLP-D04）在5个环境中检测到，解释了6.2495～11.3871%衣分表型变异；染色体A02上的QTL（qLP-A02）在3个环境中检测到，分别解释了5.0987～6.1277%的衣分表型变异；位于D12染色体上的QTL（qLP-D12）在2个环境中检测到，并解释了5.2225%和3.603%的衣分表型变异。通过比对陆地棉参考基因组，在这3个QTL的置信区间内检测到227个候选基因。 2.以冬3、冬4的0DPA、5DPA、10DPA、15DPA时期的胚珠或纤维为材料，提取RNA进行RNA-seq。结合两亲本不同发育时期的转录组数据，把冬3材料的0DPA、5DPA、10DPA和15DPA与冬4的0DPA、5DPA、10DPA和15DPA进行比较，获得每个时期亲本间的差异基因。比对3个稳定QTL的置信区间，在4个时期共筛选出28个差异基因。对这28个差异基因做GO分类和分子功能富集分析，最终在12个显著富集的分子功能条目中，共检测到14个与衣分相关的基因，本研究认为其是衣分潜在的候选基因。这些基因均在拟南芥中找到了同源基因，同时基于生物学信息分析，其同源基因主要与一些蛋白和裂解酶活性有关，为确认它们对短季棉LP的影响提供了一些有用的信息。为探明短季棉衣分的遗传基础，需对这些差异基因做进一步的功能鉴定。
短季棉;衣分性状;QTL定位;转录组测序
河南科技学院
硕士
作物遗传育种
李成奇
2022
中文
S562
2022-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）