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棉花团队与石河子农科院联合解析棕色棉遗传基础
发布时间:2018-03-27

 

324日,Plant Biotechnology Journal在线发表了华中农业大学林忠旭教授课题组和石河子农业科学院尤春源副研究员合作发表的题为“Linkage and association mapping reveals the genetic basis of brown fibre (Gossypium hirsutum)”的研究论文,深入解析了棕色棉纤维的遗传和育种基础。

天然彩棉的种植和育种历史悠久,棕色和绿色纤维棉花是最主要的两种彩棉,其中棕色棉的来源广泛,在二倍体棉种(亚洲棉和草棉)和四倍体棉种(陆地棉,海岛棉和毛棉)均有发现,而类黄酮代谢物在纤维中的积累被认为是产生棕色纤维颜色的成因。本研究以一个海陆杂交产生的深棕色棉突变体,100份棕色棉(陆地棉)和109份白棉材料(陆地棉)为遗传背景,联用连锁分析和关联分析对棕色棉的遗传基础进行了系统性的研究。                                          

 

        通过连锁定位将控制棕色棉遗传位点Lc1定位在1Mb区间,并在该区间附近发现了一个可能导致棕色棉遗传突变频发的重组热点区域。多年多点的表型数据表明棕色棉主要包含深棕色棉和浅棕色棉两种类型,进一步通过关联分析将传统的控制棕色棉的Lc1区域分解为两个遗传位点,一个影响棕色棉的产生qBF-A07-1,一个影响棕色棉颜色的深浅qBF-A07-2,这两个遗传位点通过群体选择性分析得到了进一步的确认。单倍型分析发现大多数棕色棉中都留有海岛棉的印迹,并且控制棕色棉的两个遗传位点可能存在着上位互作导致了深棕色和浅棕色棉的产生。这两个遗传位点的候选基因的发掘分别找到了一个TT2WD40家族的候选基因,并且在棕色棉突变体和资源群体中对候选基因内部的遗传变异进行了解析,在TT2基因的启动子和编码区域均发现了大量的遗传变异,尤其在该基因的编码区存在着一个显著相关联的有义核苷酸突变,在WD40基因内部存在着导致异亮氨酸到苏氨酸的遗传变异。

 

 

利用棕色棉资源群体纤维农艺性状数据关联分析发现,影响棕色棉颜色深浅的遗传位点负向调控棕色棉的产量和品质。因此,在棕色棉育种中,要想改良其产量和纤维品质,需要与纤维颜色进行平衡,即要提高棕色棉的产量和纤维品质,需要降低纤维色泽。在石河子农业科学研究院2017年审定的高产优质棕色棉品种‘新彩棉28’中,聚合了所有QTL的优异等位基因位点。

 

本研究得到了中央高校基本科研专项基金(No. 2662015PY097)和早熟高品质棕色棉育种项目(No. 2016HZ09)的资助。温天旺博士为论文第一作者,林忠旭教授和尤春源副研究员为共同通讯作者。

 

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