利用高密度SNPs揭示我国陆地棉群体结构及农艺性状的遗传基础

【作者】 黄聪； 聂新辉； 沈超； 尤春源； 李武； 张献龙； 林忠旭；

【机构】 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室； 石河子大学农学院； 石河子农业科学研究院棉花研究所； 河南农业科学研究院经济作物研究所；

【摘要】 【研究背景】棉花是重要的纤维作物,陆地棉是最大的天然纺织纤维来源。我国是最大的棉花产量和消费国之一。为了揭示我国陆地棉重要农艺性状的遗传基础,我们收集了至2011年为止的503份审定的陆地棉常规种,包括长江流域、黄河流域、西北内陆和北方特早熟棉区的品种以及早期从美国和前苏联引进的品种,利用高密度SNPs对16个农艺性状进行全基因关联分析;【材料与方法】2012-2013年,在我国三大棉区的四个典型生态区域(湖北黄冈、河南原阳、南疆库尔勒和北疆石河子)进行了纤维品质、产量等性状的调查。利用CottonSNP63K芯片以及基于该芯片构建的高密度遗传图谱进行遗传多样性、连锁不平衡及群体结构、全基因组关联分析;【结果与分析】基因型分型产生了11975个高质量的SNPs,基于这些SNPs,503份陆地棉品种被分成3个群。通过比较3个群的遗传结构和表型变异、这些材料的7个地理来源和4个育种时期,我们发现地理分布和育种时期与陆地棉品种的遗传结构无关。三大主要棉区内遗传基础较狭窄;陆地棉的LD较大,地域之间的遗传交流频繁是导致遗传基础狭窄的主要原因。此外,尽管3个群有不同的遗传背景,但它们之间没有明显的表型分化。通过全基因组的关联分析发现了324个SNPs和160个QTL区域与16个农艺性状关联。根据关联分析结果,我们构建了QTL与多个性状的网络结构图,38个关联的QTL区域存在一因多效性。候选基因分析发现Gh_D08G2376可能控制棉花的衣分性状;【结论】本研究的材料具有代表性,基因型分析的SNP密度高,因此能够非常全面地揭示我们陆地棉重要农艺性状的遗传基础,该研究结果指出论文我国陆地棉育种中存在的问题,指明了未来育种的方向;同时,为今后的功能研究奠定了基础。更多还原