陸地棉TM-1背景的海島棉染色體片段導(dǎo)入系的培育鑒定和纖維強(qiáng)度QTL精細(xì)定位.pdf

1、棉花是世界性的重要經(jīng)濟(jì)作物。中國是世界上最大的棉花生產(chǎn)，消費(fèi)和紡織國，隨著我國人民生活水平的飛速提高和紡織品配額的取消，紡織品消費(fèi)和出口必將快速提高進(jìn)而對棉花的需求越來越大，品質(zhì)要求也越來越高。
　　 陸地棉(Gossypium hirsutumL.)和海島棉(G.barbadenseL.)是棉花的2個四倍體栽培種，陸地棉產(chǎn)量高，纖維品質(zhì)中等，海島棉產(chǎn)量低但纖維細(xì)強(qiáng)，可紡100～200支紗，是紡高支紗的原料。遺傳基礎(chǔ)狹窄已經(jīng)成為

2、目前限制陸地棉遺傳改良的主要因素。在陸地棉和海島棉間進(jìn)行優(yōu)良基因的高效轉(zhuǎn)移滲透對二者的遺傳改良具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，而限制這一過程的主要因素是連鎖累贅。染色體片段導(dǎo)入系了除目標(biāo)基因所在座位的局部區(qū)域外，基因組其余部分都是相同的，在這樣的材料間找到的多態(tài)性標(biāo)記才可能與目標(biāo)基因緊密連鎖，是QTL精細(xì)定位和圖位克隆的一類理想群體。本研究以海陸雜交群體為基礎(chǔ)，通過回交和標(biāo)記輔助選擇構(gòu)建了海島棉的染色體片段導(dǎo)入系，并利用這過程產(chǎn)生的高代回交群體

3、和片段導(dǎo)入系對纖維品質(zhì)等性狀進(jìn)行了QTL標(biāo)記定位研究。同時還研究了QTL的精細(xì)定位。研究的主要結(jié)果如下：
　　 1.陸地棉遺傳標(biāo)準(zhǔn)系TM-1背景海島棉染色體片段導(dǎo)入系的培育
　　 以纖維品質(zhì)中等陸地棉遺傳標(biāo)準(zhǔn)系TM-1為母本與優(yōu)質(zhì)抗黃萎病海島棉“海7124”雜交，然后用TM-1回交，回交4-5次和自交一次，在BC5S1代借助330個SSR分子標(biāo)記進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)(Maker-assisted Selection，

4、MAS)。BC5S1代雜合的單株自交1-2代得BC5S2-3繼續(xù)進(jìn)行MAS選擇，BC4S1代的單株自交直到BC4S2-3繼續(xù)進(jìn)行MAS，從而培育了國內(nèi)首套陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系TM-1背景的海島棉染色體片段導(dǎo)入系。
　　 這套導(dǎo)入系共有169個家系，單片段導(dǎo)入系有51個，占30.18％，有的家系最多導(dǎo)入了5個片段，同時一部分家系的替換片段是雜合的。導(dǎo)入片段最短的為3.54cM，最長的是46.03cM，平均長度為17.70cM，總的長度是3

5、526.34cM，覆蓋率是80.9％。
　　 A5(Chr.5)和A8(Chr.8)染色體被供體片段完全覆蓋，D1(Chr.15)沒有被供體片段覆蓋的部分最大，達(dá)到了50.8cM，D7(Chr.16)沒有被供體片段覆蓋的部分最小，只有2.2cM。供體片段沒有覆蓋的部分主要集中在染色體的兩端和中間部分。
　　 2.高代回交群體和染色體片段導(dǎo)入系進(jìn)行QTL的定位
　　 2005年夏在南京江浦棉花試驗(yàn)站種植BC5S1和

6、BC4S1，每隔20行種植對照TM-1;2006年夏在南京江浦棉花試驗(yàn)站種植BC5S2和BC4S2家系，每隔10行種植對照TM-1;2008年夏在南京江浦棉花試驗(yàn)站種植全部染色體片段導(dǎo)入系，完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，兩次重復(fù)，每隔10行種植對照TM-1。調(diào)查BC5S1的葉型、花冠顏色、花瓣基部紅心、花藥顏色；調(diào)查染色體片段導(dǎo)入系各行的鈴型、莖稈顏色和茸毛。對三個世代的產(chǎn)量組分（鈴重和衣分）及纖維品質(zhì)性狀（纖維長度，纖維強(qiáng)度，馬克隆值，整齊度，短

7、纖維率，伸長率及成熟度）進(jìn)行調(diào)查。
　　 通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)了染色體片段導(dǎo)入系中出現(xiàn)的幾種表型變異，包括類im（immaturity，不成熟纖維）、葉脈融合、雞腳葉、青莖、莖稈光滑和鈴形的變異等。
　　 用MapManager QTXb20在p＜0.001的設(shè)定下，進(jìn)行單標(biāo)記分析。在BC5群體中檢測到23個顯著性標(biāo)記，其中纖維品質(zhì)的17個，產(chǎn)量組分（鈴重和衣分）6個。在BC5S1群體中檢測到27顯著性標(biāo)記，其中纖維品質(zhì)的22個

8、，產(chǎn)量組分（鈴重和衣分）5個。在CSIL群體中檢測到14個顯著性標(biāo)記，其中纖維品質(zhì)的12個，產(chǎn)量組分（鈴重和衣分）2個。
　　 根據(jù)某性狀的單標(biāo)記分析結(jié)果進(jìn)行1000次重排計算(Permutation test)估計各個性狀的LR閾值，針對特定的染色體進(jìn)行區(qū)間作圖。通過1000次重排計算，得到了低顯著水平，顯著水平及高顯著水平等3個水平的LR閾值。在低顯著水平下檢測到了所有的顯著性標(biāo)記。同時在三個群體中用區(qū)間作圖檢測到影響多個性

9、狀的標(biāo)記區(qū)間，在BC5群體中檢測到3個區(qū)間影響多個性狀；在BC5S1群體中檢測到5個區(qū)間影響多個性狀；在CSIL群體中檢測到3個區(qū)間影響多個性狀。
　　 3.利用染色體片段導(dǎo)入系精細(xì)定位纖維品質(zhì)的QTL
　　 在培育染色體片段導(dǎo)入系的過程中，發(fā)現(xiàn)一個純合的單片段導(dǎo)入系在纖維強(qiáng)度上與輪回親本存在明顯差異，從而認(rèn)為該片段上存在控制纖維強(qiáng)度的QTL。然后該家系與陸地棉遺傳標(biāo)準(zhǔn)系TM-1雜交得到F1，種植600個F2和F2:3家

10、系進(jìn)行連鎖作圖，進(jìn)行導(dǎo)入片段的分析和纖維強(qiáng)度QTL的精細(xì)定位。得到的結(jié)果如下：
　　 經(jīng)過F2分離群體重新作圖得到了導(dǎo)入片段的長度是70.870cM，是通過已發(fā)表圖譜計算得到的片段長度(31.10cM)的2.84倍。在F2分離群體中共檢測到2個QTL。一個纖維強(qiáng)度的QTL，解釋的表型變異是6.15％。1個馬克隆值的QTL解釋的表型變異是9.27％。F2:3群體中檢測到5個QTL，其中纖維強(qiáng)度3個QTL,整齊度2個QTL。纖維強(qiáng)度